对空雷达靶场标准化复杂电磁环境试验系统构建∗

韦 卓 杜剑英 李鹏勃

（中国兵器工业试验测试研究院 华阴 714200）

1 引言

在复杂电磁环境试验领域，一直存在一个悖论，即“没有干扰不了的设备，也没有抗不住的干扰”。信息化设备在对抗某一种干扰时表现优越，并不能说明该设备在对抗其他干扰时同样优越［1～3］。客观定量地对信息化设备的抗干扰性能进行评估，是提高这类设备实战能力的重要保证。但是由于国内目前缺乏统一公认的标准试验系统与评估准则，给这些设备抗干扰性能评价带来巨大困难［4～6］。按照接受影响的电子信息系统类型分类，战场信息系统包括以下类型:雷达设备、雷达对抗设备、通信设备、通信对抗设备、光电设备、光电对抗设备、导航设备、导航对抗设备、敌我识别设备、敌我识别对抗设备、引信、引信对抗设备。对这么多电子信息系统构建统一的标准化试验与评估系统是不现实的，因为这些装备的作用方式是有明显差别的，本文仅选取较有代表性的对空雷达设备，研究针对防空雷达的标准化干扰电磁环境与评估方法，构建功能一体化、运用体系化、平台标准化的模拟设备，根据试验要求，能够灵活改变辐射源信号频率、样式和工作状态，并且减少设备数量，降低构建复杂电磁环境试验条件的成本。

2 复杂电磁环境构建原则

雷达由于其用途的不同，采取了不下于十种以上的制式，例如单脉冲雷达、脉冲多普勒雷达、相控阵雷达、MIMO 雷达等，每一种制式因其探测对象的不同，面对的干扰环境会大为不同，其采取的抗干扰原理也大有所不同，例如有全相参、全固态、超低副瓣天线、数字波束形成、脉冲压缩、捷变频等技术。针对这么多制式和抗干扰措施一一构建复杂电磁环境试验条件，不但繁杂，而且也会大量重复建设，浪费资源，因此应该从顶层设计出发，构建一个可以普遍满足所有雷达的复杂电磁环境适应性试验要求的标准电磁环境。针对特定的雷达开展复杂电磁环境适应性试验的要求，从这个标准电磁环境的“货架”上，选取满足特定雷达抗干扰试验需要的电磁信号环境。

雷达复杂电磁环境逼真构建=背景电磁环境逼真构建+威胁电磁环境逼真构建+目标特性逼真构建。由于复杂电磁环境要以电磁信号的形式表现出来，构建复杂电磁环境的实质就是生成满足要求的各种电磁信号［7～10］，因此，需要从理论源头梳理所有雷达复杂电磁环境适应性试验的电磁信号参数，采用多台套雷达模拟器和雷达干扰模拟器相组合的方式，覆盖所有这些信号参数，并且在信息传输设备支持下，控制各信号模拟设备联合生成样式灵活、分布可调、功率动态可变的电磁信号环境。随着先进脉冲发生器（APG）和高速直接数字合成器（DDS）技术的发展，使得电磁环境模拟器具备灵活生成多种雷达的电磁环境，再通过实时IR/EO 场景模拟器（RISS）和信号测量系统（SMS）相结合，可以无缝协作，提供完整的宽频段电磁模拟环境。通过对其作用空间、工作时间、工作频率和辐射功率实施管理和控制，实现雷达复杂电磁环境适应性试验条件。另外为了对雷达的抗干扰性能进行评估，还需要构建能够反映雷达探测对象参数的飞行目标。

复杂电磁环境构建阵地要选择在性能优良、配套齐全的试验靶场。一般选择没有人烟、背景电磁环境单一、地域空旷平坦、地面多径反射小、具备飞行条件的场地，还要确保在试验阵地附近无大功率电台等电磁干扰源。

3 复杂电磁环境构建

3.1 干扰电磁场参数分析

雷达在战场上面临的电磁环境主要有民用电子设备的辐射以及自然电磁现象、雷达信号的互扰和敌方的威胁电磁环境。民用电子设备及自然电磁辐射产生的影响相对较弱而且不易控制，本文主要分析己方多部雷达在有限空间的互扰电磁环境，以及敌方威胁电磁环境两个方面。

对己方多部雷达在有限空间的互扰电磁环境主要采用雷达信号模拟设备进行构建，一般要求具有以下功能:针对被试雷达具有产生雷达信号的能力，可以产生多种体制雷达信号，同时产生多目标的能力。

敌方威胁电磁环境主要采用雷达干扰信号模拟设备进行构建，一般要求具有以下功能:针对被试雷达具有产生雷达干扰信号的能力，具有干扰引导能力，能设置干扰优先级，能设置保护频率。

雷达信号模拟器信号样式可细分为连续波信号（非调制、频率调制、相位调制）、常规脉冲信号、脉冲重复频率参差信号、脉冲重复频率捷变信号、脉冲重复频率抖动信号、频率捷变（脉内捷变、脉间捷变、脉组捷变）信号、频率分集信号、脉冲压缩信号（线性调频、非线性调频及相位编码）信号和脉冲编码信号。其信号参数主要考虑工作频率、脉冲宽度、脉冲重复频率、输出信号样式、最大辐射源数目、输出信号功率、天线特性、扫描方式、连续工作时间。

干扰信号模拟器信号样式可分为压制式干扰和欺骗式干扰。压制式干扰信号又可细分为射频噪声、噪声调幅、噪声调频、噪声调相、组合调制等几种信号形式。欺骗干扰信号可细分为距离欺骗干扰，包括距离波门拖引干扰信号、距离假目标干扰信号；速度欺骗干扰信号，包括速度波门拖引干扰、假多普勒频率干扰和多普勒频率闪烁干扰等信号；自动增益控制电路干扰，包括通断调制干扰、工作比递减干扰等信号；还有密集多假目标欺骗干扰和组合欺骗干扰信号形式。其信号参数主要有侦察频率范围、接收灵敏度、接收动态范围、适应信号样式、干扰信号频率、干扰信号带宽、频率瞄准误差，干扰信号功率、角度覆盖范围、干扰信号样式、干扰信号数目、干扰持续时间、干扰反应时间、连续工作时间、天线特性、天线扫描方式。

雷达信号模拟设备和干扰信号模拟设备，根据其天线特性，又细分为线极化（水平极化、垂直极化、斜极化）、圆极化（左旋圆极化和右旋圆极化）和变极化三类。为了简化设计，可以采用全极化天线，满足所有极化方式。

3.2 目标特性参数分析

合作目标主要包括无人机、运输机、战斗机、直升机、飞艇等。目标特性参数描述主要考虑目标以雷达为参照物，描述其相对雷达的姿态、目标散射特性、距离、飞行速度、加速度、高度等参数。

3.3 试验系统构建

雷达复杂电磁环境试验系统由被试雷达、雷达信号模拟器、雷达干扰信号模拟器、合作目标、电磁环境监测系统、高精度弹道跟踪雷达、姿态测量跟踪经纬仪、气象参数测量系统以及整系统的时间统一装置构成。雷达复杂电磁环境试验系统如图1所示，小圆圈内部分为被试雷达所处的复杂电磁场。

图1 雷达复杂电磁环境试验系统

在雷达立项时，需要根据其作战场景想定，明确提出其抗干扰性能和指标。根据雷达的抗干扰性能指标，使用雷达信号模拟设备和雷达干扰信号模拟设备，生成雷达复杂电磁环境适应性试验需要构建的电磁场信号。根据雷达的探测对象，选择合适的空中合作目标。

电磁环境监测系统在试验前及试验过程中对试验区域进行监测，保证没有未知电磁信号进入试验区域，并且对营造的干扰电磁场进行监测和分析，保证电磁信号营造的准确性；高精度弹道跟踪雷达用于测量合作目标的弹道、速度、加速度等参数；姿态测量跟踪经纬仪用于测量合作目标在空中的姿态，对被试雷达来说，不同姿态下目标的RCS是不同的，对其跟踪精度和距离都有影响；气象参数测量系统用于测量试验过程中的各类气象参数；时间统一装置将整个试验系统的时间统一到一个标准上，方便雷达抗干扰性能评估时对各测量参数进行比较和计算。

4 评估技术

在典型战场电磁环境下，不同的雷达肩负的职责不同，因此需要根据其设计指标进行细化评估。对雷达进行抗干扰性能评价时，必须根据雷达的使命任务及其工作的背景环境确定雷达的各种工作方式及其性能，即必须确定一套可行的系统级技术指标，以说明雷达要实现的全部功能。通过对雷达靶场试验测试结论进行统计分析，包括雷达所处的干扰环境、雷达的合作目标参数等。

复杂电磁环境试验场提供雷达试验的干扰电磁信号，采用电磁环境监测系统，测量电磁信号的密度特征、强度特征、分布特征。密度特征反映了电磁环境中信号的疏密程度，强度特征决定了复杂电磁环境的功率大小，分布特征主要从时域、频域、空域和能域四个方面描述了电磁信号在时空中的分布特点。

合作目标参数特性主要采用靶场外测设备进行测量。依靠雷达测出目标的弹道、速度、加速度参数；姿态测量跟踪经纬仪测量目标的实时姿态，并换算成目标相对于被试雷达的姿态，从而查表得出在被试雷达观测点时目标的RCS值。

将雷达在干扰条件下的战术性能与系统设计指标相比较，可直观地反映雷达的抗干扰性能。主要从以下指标进行评估:相对探测距离、相对速度探测、相对角度分辨力、相对速度分辨力、相对距离分辨力、相对角度精度、相对速度精度、相对距离精度、真目标跟踪概率及假目标剔除概率［11～12］。

5 结语

靶场复杂电磁环境构建一直是军工行业研究的热点，但是到目前为止，有关复杂电磁环境构建、指标体系建立、考核方法的标准还不完备，在信息化装备靶场复杂电磁环境适应性试验方面，至今还没有形成行业公认的鉴定定型考核试验国家军用标准。本文独辟蹊径，提出了从信号层级构建标准干扰电磁场的构想，为信息化装备复杂电磁环境适应性试验与评估提供了一种新的思路。