合成孔径雷达抗干扰技术研究∗

刘尚富 胡 辉

（1.海军工程大学 武汉 430000）（2.海军士官学校 蚌埠 233012）

1 引言

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar），是利用合成孔径原理，实现高分辨的微波成像，具备全天时、全天候、高分辨、大幅宽等多种特点，最初主要是机载、星载平台，随着技术的发展，出现了弹载、地基SAR、无人机SAR、临近空间平台SAR、手持式设备等多种形式平台搭载的合成孔径雷达，广泛用于军事、民用领域［1］。

SAR用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动，在不同位置上接收同一地物的回波信号并进行相关解调压缩处理。一个小天线通过“运动”方式就合成一个等效“大天线”，这样可以得到较高的方位向分辨率，同时方位向分辨率与距离无关，这样SAR就可以安装在卫星平台上而可以获取较高分辨率的SAR图像［2］。

2 合成孔径雷达的抗干扰技术

SAR受到的干扰样式主要有噪声干扰、相干干扰（用侦察到的雷达信号参数和待保护区域的散射强弱分布构造响应的场景分布来产生）和复合干扰（噪声干扰和相干干扰的复合）三种。

SAR的抗干扰技术主要有以下几个方面。

2.1 信号处理方面

作为SAR抗干扰研究的技术基础，SAR信号处理的抗干扰优势明显。以噪声压制式干扰为例，雷达为双程工作，电波从雷达到目标，在经过目标后向散射返回雷达；而干扰为单程工作，直接将干扰波向雷达辐射，干扰方占优。雷达方是匹配接收方式，它相对于干扰波具有相参积累增益，且SAR的相参积累增益很高，它来自两个方面：1）对大时宽、大带宽信号进行的脉冲压缩，可得到约30 dB的相参得益；2）横向的多普勒压缩，使得SAR在功率对抗方面形成了明显优势，雷达方占优。另外，由于相参得益很高，用较小的发射功率就能得到所需要的信噪比，实现正常的成像。压制性的噪声干扰，等效于加大雷达的接收噪声，SAR同样会因为信噪比过低而不能正常工作。因此，为了能够在与对方的压制性噪声干扰的功率对抗中占据优势，军用SAR不难做到大幅度提高发射功率［3］。

欺骗式干扰的技术缺陷，为SAR消除干扰提供了契机。SAR平台运动相对干扰之间具有非合作性，干扰方要精确估计出载机的运动是有困难的。SAR系统函数存在空变特性，在离干扰机远距离端的欺骗干扰效果也会变差［4］。

雷达采取发射信号捷变的方式可以有效抗干扰。雷达为了防止干扰对信号的检测和复制，还可以采用调制信号捷变的工作模式。雷达信号的周期间捷变，干扰是无法预测的，这会给干扰的侦测和复制带来较大的困难，简单易行的方法就是脉间随机初相调制及其相应的信号处理。另外，SAR在信号处理方面的抗干扰研究还有微调参数抗干扰技术，包括方位向多普勒调频率、多普勒中心频率等［5］。

2.2 天线及射频前端

SAR天线级抗干扰技术可分为空域和多天线对消等，其中，空域抗干扰技术研究方面，C．Heer等研究了SAR波束形成技术，结合TERRA-SAR系统设计，给出了天线指标，以及方位向波束形成的具体流程。Ender和Rosenberg基于多通道SAR研究了SAR抗干扰技术，其本质也是波束形成技术，合成多个波束可以有效降低进入接收机的干扰能量，获得较大的干扰抑制性能［6］。

天线级抗干扰技术的另一个方面是多天线对消方法，普通雷达使用DPCA等技术来对消杂波干扰，但是在其应用中，需要不同分辨单元的相位偏离量，工程应用还有一定困难。另外，为了抑制噪声干扰从天线副瓣进入，SAR通常采用低副瓣天线，以及天线自适应副瓣对消技术。使得缩小干扰频带，以增强干扰在该频带内的功率密度，即所谓的“瞄准式”干扰技术所产生的干扰效果对SAR不一定有效［7］。

2.3 系统体制方面

双站SAR，即用两架或者多架载机，其中一架装备只起到辐射源作用的发射装置，而接收和处理部分则装在另外的载机上，后者只是被动接收，工作较为隐蔽，对方难以察觉和有效干扰，是一种有效的抗干扰方法。当然，双站SAR要比单站SAR在成像处理方面复杂得多［8］。

另外，SAR在系统体制方面采用的抗干扰措施还有：1）利用多种传感器联合工作，实现多源信息融合，可有效对抗干扰；2）根据无源角反射器在形状和成像阴影等特征上与真实目标的不同来区分真假目标，或通过提高分辨率、提高观测角、分段成像等措施来得到假目标的形状和散射图，与真实目标对比进行区分；3）利用图像中的破绽来发现欺骗干扰，如虚假图像的边缘与真实地域的衔接处很容易出现一些矛盾，虚假图像在阴影处的处理上也有一些困难等；4）扩展SAR的工作频带、隐藏SAR的时间窗口、减小SAR的空间窗口、增加SAR的发射功率（“全球鹰”目前正在改进的方向）、隐藏SAR的时频相关性等；5）新体制抗干扰技术，包括基于波束形成的抗干扰技术、基于多通道的抗干扰技术、基于多天线的抗干扰技术、基于调频率微调的抗干扰技术、分布式SAR抗干扰技术等［9］。

3 合成孔径雷达抗干扰技术的发展趋势

3.1 信号处理方面

在信号处理方面，多种成像处理算法对于距离走动和弯曲补偿更加合理精确，GMTI、InSAR测高、超分辨、自聚焦、图像增强、斑点抑制以及时频分析等信号处理手段将得到应用和发展。对抗欺骗式干扰的技术手段将得到进一步研究，其突破口在于欺骗干扰的位置不可控性及其干扰效果的空变特性。脉间调制信号捷变的工作模式将得到工程应用，相应的信号处理手段将得到重视。微调参数干扰技术和解卷积的抗干扰处理技术也将得到工程应用［10］。

3.2 天线及射频前端

在天线及射频前端，自适应波束形成技术的应用将显著提高SAR的干扰抑制性能。多天线对消方法、DPCA与STAP技术的工程应用将日趋成熟［11］。

3.3 系统体制方面

在系统体制方面，充分挖掘极化信息的潜力，发展极化抗干扰技术，必然会提高SAR应对有源相参干扰的能力。另外，多频段具有全极化测量、干涉测高和具有GMTI能力的机载/星载SAR、以及双/多站SAR 将得到进一步开发［12］。

4 结语

综上所述，在以电子技术和信息技术为主要推动力、数字化技术为核心的新军事革命的背景下，新一代合成孔径雷达的建设既能适应未来高新技术武器装备系统发展的需求，又要能跟上国际技术领域的发展潮流。合成孔径雷达其抗干扰技术也会随着电子对抗的发展而日益改进，研制出抗干扰能力更强的雷达。