反导雷达抗干扰能力提升对弹载雷达干扰技术影响研究

2021-05-31陈方予左宇飞潘春云张新良卢瀚智

航天电子对抗 2021年2期

关键词：干扰信号间歇弹头

陈晗，陈方予，左宇飞，潘春云，邓涛，张新良，卢瀚智

（1.北京华航无线电测量研究所，北京100013；2.北京机电工程总体设计部，北京100854）

0 引言

反导武器发展催生和促进了导弹突防技术发展。弹道导弹突防使用弹载雷达干扰技术来干扰反导雷达对弹头探测和跟踪，进而干扰反导武器对弹头拦截。

在反导雷达和弹道导弹突防攻防对抗中，反导雷达采取了一些有针对性的抗干扰措施，提升了反导雷达的抗干扰能力。本文简要介绍反导雷达在抗干扰能力提升方面采取的一些措施，以及这些抗干扰措施对弹载雷达干扰机及其应用技术的影响。

1 反导雷达提升抗干扰能力措施

1.1 雷达组网提升抗干扰能力

反导雷达采取组网工作，使用多部不同工作频率的雷达，从不同方向探测弹头，如图1所示。组网雷达之间建有通信链路，各雷达目标测量数据通过通信链路进行互传、共享，融和后形成目标预测弹道，送至反导武器指控系统，生成制导信息，经制导雷达发送给拦截弹。

图1中，组网雷达可工作在P、L、S、C、X、Ku、Ka等波段，图1仅以P、L、S、X波段雷达示意。图1中，4部不同频率的雷达分别从弹头前向、侧向、后侧向观测弹头。

由于弹载雷达干扰机收发信号天线很多设置在干扰机最前部，天线电轴指向前向（相对干扰机飞行方向），辐射的干扰信号能量主要集中在前向的一个角域内，侧向和后侧向辐射干扰信号能量相对较低，对雷达的干扰能力也相对较弱。另外弹头在侧向和后侧向，有相对较大的RCS[1-2]，对雷达目标探测也有利。

多个不同频段的雷达组网后，雷达网的探测可覆盖一个较宽的频率范围，相对工作频率范围较窄的单部弹载雷达干扰机，雷达网在频域对抗上具有优势，同时雷达网可从不同方向观测弹头，在空域对抗上对弹载雷达干扰机也有优势。

图1 反导雷达组网探测弹头

1.2 雷达检测接收信号时域特征提升抗假目标干扰能力

反导雷达通过对弹载雷达干扰技术的研究，对弹载雷达干扰机发射的间歇采样延时转发多假目标干扰信号[3]有了深入了解，发现了其时域上的缺陷，针对其时域上的缺陷，采取多项措施，提升了抗多假目标干扰能力。

1)利用假目标信号脉宽失配特征剔除假目标信号。

弹载雷达干扰机使用相参多假目标干扰技术时，多采用DRFM间歇采样延时转发技术产生密集多假目标干扰信号[4]。反导雷达针对这种干扰信号脉宽呈现间歇窄脉冲的特征，在接收信号脉压前进行数据采样分析，包括对接收信号包络时间连续特征分析（检测信号幅度包络）。DRFM间歇采样延时转发多假目标干扰信号幅度包络波形如图2所示[5]。

雷达在DRFM间歇采样延时转发多假目标干扰信号环境中检测弹头回波信号时，接收信号脉压前后的包络波形如图3所示[6]。

雷达先检测脉压前的接收信号包络，根据接收信号包络宽度特征，将接收信号区域分为干扰信号区和干扰信号与目标信号叠加区（有效信号区）。雷达先剔除有效信号区外的干扰信号，缩小真实目标回波信号检测范围，然后根据有效信号区前后沿与真实目标回波信号前后沿有位置关系的特点（脉压处理时间等于脉宽加脉压延迟时间），结合干扰信号通常出现的位置规律、幅度失配等特征，识别和去除有效信号区内的干扰信号，将真实目标回波信号检测出来。

图2 真实目标回波信号和间歇采样延时转发干扰信号包络

图3 雷达脉压前、后接收信号包络

如果雷达发射宽带信号时，接收信噪比较小，雷达可先发射窄带信号，收窄滤波器带宽，降低内部噪声，提高接收信噪比，找到干扰信号区，剔除干扰信号区内的干扰信号，然后转入宽带工作方式，在有效信号区内继续识别和剔除干扰信号，检测真实目标回波信号。

2)利用假目标信号幅度失配特征和距离规律特征剔除假目标信号。

弹载雷达干扰机的发射机有时工作在饱和输出功率状态，希望尽可能发射大功率干扰信号，利用雷达检测门限，将弹头回波信号压在检测门限以下。当弹头、干扰机距离雷达较远时，这种做法会使得雷达接收到的干扰信号功率远大于弹头目标回波信号功率。雷达注意到了干扰机的这种做法，发现了干扰机工作在这种方式时，接收到的多假目标信号具有大幅度，近似等幅且与距离变化不匹配（真实目标回波信号功率与距离4次方成反比[7]，干扰机发射的干扰信号饱和功率与距离平方成反比[8]）的特点，采用门限技术[9]，识别和剔除具有这些特征的假目标信号。

另外弹载雷达干扰机生成的多假目标信号，特别是DRFM间歇采样延时转发密集多假目标信号，假目标信号之间的延时时间有时呈现一定的固定规律，并且当弹头与干扰机之间存在相对运动时，假目标信号与弹头回波信号之间将存在相对运动，这种特征也能够被雷达用来识别和剔除多假目标干扰信号。

1.3 雷达使用射频掩护技术抑制多假目标信号干扰

当雷达检测到DRFM间歇采样延时转发信号时域波形后，可使用有针对性的射频掩护技术[10]，如图4所示。雷达根据干扰机收发工作时序规律，发射间歇探测信号，探测信号最前面是射频掩护脉冲，其宽度为干扰机接收信号时间加干扰机反应时间，干扰机反应时间可通过预先设置一个一般值（微秒量级），然后以一般值为基础进行增减，同时观察接收信号处理结果，干扰信号最弱时，射频掩护脉冲宽度即为最佳值，超出干扰机接收信号时间部分即近似为干扰机反应时间。

射频掩护脉冲回波信号雷达接收后不用。

雷达通过增加发射探测子脉冲串信号长度，保证整个探测子脉冲串信号脉冲宽度总和不变，从而保证探测威力不变。

如图4所示，雷达也可在停发时间发射欺骗频率信号，防止干扰机发现雷达发射抗干扰信号，代价是欺骗频率信号会占用雷达发射信号脉宽，降低有效信号能量。干扰机由于采集不到或者采集到雷达掩护脉冲信号，转发的信号干扰效果下降。

图4 雷达发射间歇探测信号抗DRFM间歇采样延时转发信号

1.4 雷达利用组网信息识别和剔除假目标信号

多部雷达组网后，任意一部组网雷达对弹头的测量信息都可用于其它雷达进行假目标信号的识别和剔除。

1.5 研究弹头目标特征提升识别弹头能力

反导雷达通过研究弹头和伴飞物的动态RCS特征，以及弹头和伴飞物的运动特征，根据弹头和伴飞物运动特征差异引起的RCS特征差异，从伴飞物环境中识别弹头。

2 反导雷达抗干扰能力提升对弹载雷达干扰机及其应用的影响

2.1 雷达组网对弹载雷达干扰机及其应用的影响

1）雷达干扰机数量需要增加

由于组网雷达可以工作在不同频段，整个雷达网工作频率范围可能很宽，一部伴飞式或者内置式弹载雷达干扰机的工作频率范围有可能不能全部覆盖，可能需要使用多部干扰机，分频段覆盖。

实际中，弹载伴飞式雷达干扰机为使干扰信号功率能够充分利用，通常需要对雷达实施主瓣干扰，即干扰机、弹头在雷达观测弹头方向上成“二点一线”，并且干扰机在弹头的前方。弹头、干扰机始终位于探测雷达同一主波束内，以保证干扰信号有效，与此同时探测雷达也需要在干扰信号主波束内，以减小干扰信号波束损失[11]。图1中多部不同位置的雷达从不同方向探测弹头时，可能会使得一部干扰机的天线不能覆盖所有组网雷达位置，特别是干扰机在整个飞行过程中，干扰机天线的覆盖角域会随着干扰机位置移动而移动，由此可能需要多部干扰机分别对位于不同位置的组网雷达进行干扰。

2）雷达干扰机输出功率需要提高

由于弹头横向、后侧向具有相对较大的RCS，当雷达从横向、后侧向观测弹头时，较大的弹头RCS，需要较大的干扰信号功率掩护。

3）伴飞式雷达干扰机需要增设横向收发天线

伴飞式雷达干扰机空中释放后，飞行过程可分为真空段和再入段，真空段的飞行姿态可通过释放机构授姿得到，姿态稳定可通过自旋实现。干扰机在真空段可使用前向天线对准探测雷达，但进入再入段后，由于气动力作用，干扰机将逐步采取零攻角姿态飞行，干扰机前向天线指向将逐步趋于与干扰机速度矢量方向一致（指向飞行速度方向），前向天线有可能不能覆盖侧向、后侧向探测的雷达，干扰机可能需要设置横向收发天线。

对于频率较低的P、L波段雷达，干扰机收发天线可能需要更大的体积和质量，而弹载平台对载荷体积和重量的限制可能会给P、L波段干扰机天线设计带来困难。

2.2 雷达检测接收信号时域特征对弹载雷达干扰机及其应用技术的影响

弹载雷达干扰机使用多假目标干扰信号时，常采用相参储频延时转发干扰信号，以获得雷达接收相参处理增益。实际中，如果干扰机全脉冲存储雷达信号，当雷达信号脉宽较宽、干扰机采用时分收发隔离时，产生的多假目标信号将会因存储雷达信号时间过长，而在到达雷达时间上滞后于弹头回波信号，有可能遮盖不住弹头回波信号，因此干扰机通常采用间歇采样延时转发干扰信号形式，以缩短干扰信号滞后时间[4]，产生的信号幅度包络如图2所示。

前文中也提到雷达注意到了这种干扰信号在脉压前信号脉宽与雷达探测信号脉宽失配的特征，利用这一特征去识别和剔除这种干扰信号，还可以使用发射射频掩护脉冲信号欺骗雷达干扰机，如图4所示。

针对雷达这些抗干扰措施，弹载雷达干扰机发射的干扰信号脉宽需要与雷达探测信号脉宽一致，消除干扰信号在脉宽上的失配特征。

解决这一问题可以采取干扰机收发装置空间分置方法，将干扰机的接收机和发射机位置分置，接收机和发射机之间采取无线通信方式传输雷达探测信号频率信息，如图5所示。