侦察雷达干扰压制区与暴露区的仿真*

李 楠

(西京学院信息工程学院， 西安 710123)

0 引言

近些年，美军侦察飞机在我东海及南海实现了常态化侦察行动，密切监视我重点战略目标，由于美军机续航时间长，而我战机留空时间短，难以对其驱赶，如何有效地降低敌军机侦察能力成为亟待解决的问题。电子侦察首推的是雷达探测目标的能力，随着电子技术的飞速发展，美军侦察机装备了先进的雷达设备，如何有效地破坏敌雷达探测范围是降低敌侦察能力的有力手段，而雷达干扰技术历来是对付雷达的主要方法。因此研究电子干扰中雷达干扰压制区和暴露区的范围，能为深刻理解雷达干扰的方法提供理论指导，对研制电子干扰设备和如何布放有较强的军事意义。

针对雷达干扰压制区计算问题，文献[1]给出单机和多机干扰条件下地空导弹雷达干扰压制区的计算方法，并进行仿真分析。文献[2]利用方向图传播因子计算远距离支援干扰压制区，仿真得到多路径效应使得干扰压制区范围扩大，区域出现分裂现象；反射系数减小，暴露区相应缩减；雷达载频越高，方向图因子起伏越大的结论。文献[3-4]对有源雷达干扰弹干扰炮位侦察校射雷达时的压制区和暴露区进行计算和仿真，并分析其特点和规律。文献[5-6]分别研究雷达干扰对防空导弹射击的影响和机载远距离支援干扰对警戒雷达的动态压制区计算。文献[7-11]对雷达干扰的有关问题也进行了一定的研究。文中针对电子战中敌方侦察飞机活动能力强的特点，立足于电子干扰机的掩护，利用战斗机突击敌侦察飞机，从而一举歼灭敌侦察飞机，切断敌信息获取源头，从而夺取电子战中的制信息权。首先建立电子干扰模型，然后分析雷达干扰的压制区，推导出电子干扰下的雷达探测距离公式，最后通过仿真得出雷达干扰的有关结论。

1 干扰模型

信息战中最主要的信息获取方法是利用侦察飞机获取战场目标信息，从而全面掌握战场态势。如果能对侦察机实施雷达干扰，就能降低其侦察能力，再利用战斗机实施摧毁，必然能切断其获取信息的途径，从而获取信息战中的信息优势。为分析这一过程，建立雷达干扰模型如图1所示。图中，φ为干扰机主瓣方向与该干扰机到敌侦察机雷达天线连线方向所形成的夹角，θ为侦察机雷达主瓣方向与侦察机雷达到干扰机连线方向所形成的夹角。随着战机在空中的位置不断发生变化，上述两个夹角也不断的发生变化。干扰机天线力求对准敌雷达天线，实现最大程度的干扰压制。

图1 电子干扰模型

2 受干扰后雷达探测距离

设雷达接收机接收回波功率为Pr，其表达式为：

(1)

式中:Pt为雷达发射机功率;Gt为发射天线增益;Gr为接收天线增益;At为雷达发射天线有效面积;Ar为雷达接收天线有效面积;σ为目标雷达散射截面积;R为目标与雷达间距离;λ为雷达波长。

雷达最大作用距离Rmax可表示为：

(2)

式中:Simin表示雷达最小可检测信号功率。雷达最大作用距离是最小可检测信号功率的函数。雷达检测能力取决于信噪比。理想化接收机输入噪声功率为：

Nt=kT0Bn

(3)

(4)

式中：(S/N)o是匹配接收机输出端信号功率S和噪声功率N的比值。最小可检测信号为：

(5)

式中：(S/N)omin为最小输出信噪比。将式(5)代入雷达最大作用距离公式中得到用最小输出信噪比表示的距离方程为：

(6)

考虑到雷达电波损耗，雷达回波功率为：

(7)

式中L表示雷达电波损耗因子。

假设有n架干扰机干扰主瓣同时对准侦察机雷达实施干扰，第i(i=1,2,…,n)架干扰机干扰信号进入雷达的功率为：

(8)

式中:Pji为第i架干扰机发射功率;φi为第i架干扰机主瓣方向与该干扰机到侦察机雷达连线方向所形成的夹角;Gj(φi)为第i架干扰机天线在侦察机雷达方向上的增益;θi为侦察机雷达主瓣方向与雷达到第i架干扰机连线方向所形成的夹角;Gr(θi)为雷达天线在第i架干扰机方向上的接收增益;γj为干扰信号对雷达天线的极化损失(当采用圆极化时取γj=0.5);Rji为第i架干扰机到雷达的距离;Li为第i架干扰机损耗因子;Δfr为雷达接收机带宽;Δfji为第i架干扰机干扰信号带宽。

n架干扰机发射的干扰信号进入侦察机雷达接收机总的干扰功率为：

(9)

多架干扰机干扰单架侦察机雷达输入端的信噪比为：

(10)

(11)

(12)

3 仿真分析

为验证干扰压制区和暴露区的计算合理性，计算干扰机不同干扰距离对雷达压制范围和暴露范围的影响，能够为干扰机的布放提供理论指导。同时也能为雷达对抗干扰机提供合理的布置指导，有利于对抗双方采取最优的武器布阵。

利用干扰机干扰敌侦察机雷达时，干扰机同侦察机距离Rj变化，则干扰压制区及暴露区也随之变化。图2给出干扰机对准侦察机雷达主瓣方向的雷达侦察距离，将干扰条件下的雷达侦察距离利用公式计算出来，把不同方向上的探测距离连接起来，形成雷达暴露区，连线之外则是干扰压制区。干扰机距离侦察机雷达200 km时，将雷达及干扰机各参数代入式(6)中，计算得干扰条件下的探测距离绘制在图2上。从图2可见雷达暴露区是探测距离连线的内部，形似尖部在后的桃形。雷达探测的最小距离是63.8 km，最大距离是468.3 km。

图3是干扰机距离侦察机雷达180 km时受干扰后的雷达探测范围。此时雷达探测的最小距离是45.6 km，最大距离是308.5 km。

图4是干扰机距离侦察机雷达130 km时受干扰后的雷达探测范围。此时雷达探测的最小距离是41.6 km，最大距离是302.3 km。

图5是干扰机距离侦察机雷达100 km时受干扰后的雷达探测范围。此时雷达探测的最小距离是32.3 km，最大距离是233.4 km。

图6是干扰机距离侦察机雷达80 km时受干扰后的雷达探测范围。此时雷达探测的最小距离是21.5 km，最大距离是185.6 km。

图2 距离200 km时暴露区

图3 距离180 km时暴露区

图4 距离130 km时暴露区

图5 距离100 km时暴露区

图6 距离80 km时暴露区

从图2～图6可得以下结论：1)雷达受干扰机干扰后，探测距离迅速缩短，在干扰方向上尤为严重；2)雷达暴露区的形状形似尖部在后的桃形；3)为增强干扰效果，干扰机需要对准雷达主瓣方向；4)在雷达不同方向上的损耗不同导致干扰形状并不规则；5)随着干扰机与雷达距离的减小，暴露区进一步减小，压制区进一步增大。

单部干扰机的干扰效果有限，为实现更好的干扰效能，可采用多部干扰机同时对雷达进行干扰，会取得更好的压制效果。进一步增大压制区，减小暴露区，可选择不同的干扰机布阵方式，取得不同的干扰范围造型，利于战机突防。

4 结语

文中深入研究侦察机雷达干扰压制区和暴露区的计算问题，建立干扰模型，详细分析电子干扰下的雷达作用距离，仿真分析干扰机干扰侦察机雷达的压制区和暴露区，得到干扰机有效发射功率越大，干扰方向越对准雷达主瓣，干扰机离雷达越近，干扰效果越好的结论。下一步应对装备中的干扰压制区和暴露区进行试验研究，为实战提供指导。