低频超宽带雷达抗拖曳式干扰仿真技术研究

2021-07-24刘尚蒋金华杜飞飞

电子测试 2021年13期

关键词：载机超宽带诱饵

刘尚，蒋金华，杜飞飞

(江南机电设计研究所，贵州贵阳，550009）

0 引言

现代电子对抗战中，拖曳式雷达诱饵

（Towed Radar Active Decoy，简称TRAD）占据着非常重要的战略地位。TRAD是由空中运动的飞机通过拖缆牵引，对威胁雷达产生射频干扰的一种特殊电子装备【2】。

该装备形成的干扰信号功率主要来自于装备自身产生的射频功率源。当飞机使用了机外电子干扰技术——拖曳式雷达有源诱饵时，其施放的有源干扰能逼真地模拟载机的航速、航向及雷达反射特性，使一般单脉冲雷达导引头的跟踪系统无法通过运动特性来区分载机和诱饵。雷达导引头的响应会成为真实目标回波和拖曳式干扰两个信号复杂函数，这将产生一个角度误差，从而增加了导弹的脱靶量，降低了防空武器的杀伤概率。因此拖曳式诱饵已成为防空武器的主要威胁之一。

低频超宽带雷达与传统窄带相控阵雷达不同，其信号具有瞬时宽带特征，具有高距离分辨特性，能够有效区分目标的不同散射点【3】。针对拖曳式干扰，能够从距离维分辨拖曳式诱饵和载机。本文根据低频超宽带雷达的信号带宽大、距离分辨率高的特点，仿真验证了其抗拖曳式干扰的性能。

1 低频超宽带雷达发射信号模型

低频超宽带雷达发射的信号脉宽窄【4】，其发射的脉冲信号的数学表达式如下：

式中，B为信号带宽。低频超宽带雷达探测系统发射的脉冲信号如图1所示。

图1 低频超宽带雷达脉冲信号

2 拖曳式诱饵的工作方式

拖曳式诱饵主要用于机载平台的保护，当载机发现受到导弹攻击时，便投放诱饵产生干扰信号，诱偏来袭导弹。诱饵通过拖曳线由载机拖动飞行，其运动特性和载机基本相同，能逼真地模拟载机特征，使一般雷达和跟踪系统无法区分载机和诱饵；且属于机外干扰，可以实现真正的角度欺骗干扰。

拖曳式诱饵是平台外干扰设备，通常发出与目标回波相同的信号，以达到角度欺骗的目的。拖曳式诱饵工作示意图如图2所示。

图2 拖曳式诱饵工作示意图

对于诱饵系统而言，诱饵转发信号时刻相对于载机接收雷达辐射信号时刻滞后了信号在拖曳线中传输的时间。

雷达从发射信号到接收目标信号的时间为：

雷达从发射信号到接收诱饵干扰信号的时间为：

诱饵干扰信号相对于载机回波信号的延迟为：

诱饵与目标相对于雷达的距离差为：

如果距离差ΔR大于雷达的距离分辨率Δr=c/ 2B，则雷达就可以在距离上分辨出目标与诱饵。因此只要雷达距离分辨率足够高，从距离上分辨出载机和诱饵后，通过一定的信号处理手段就能够滤除诱饵的干扰。

在低频超宽带雷达发射信号的照射下，目标的电磁散射特性表现为多个散射点的叠加和【5】，而干扰目标为点目标。因此可以利用目标与干扰目标反射信号形式的不同进行区分，进而达到抗拖曳式干扰的目的。本文以典型的飞机目标为例进行分析研究，如图3所示。

图3 典型飞机模型示意图

图4为飞机散射中心示意图，该目标包含7个散射点，A代表飞机的鼻锥，B、C点代表飞机的前翼，D代表机身，E、F代表尾翼，G点代表机尾。拖曳式干扰目标由于体积较小，即使在低频超宽带雷达发射信号照射条件下，也可以看作“点”目标。典型拖曳式干扰其拖曳线长度一般为75～200m。

图4 飞机散射中心示意图

3 仿真和分析

本文中以75m拖曳线长度进行仿真，假设飞机7个散射点的距离分布为[5m,10m,10m,15m,20m,20m,25m]，飞机各散射点的RCS大小相同，诱饵转发功率取单散射点回波功率的10倍，仿真结果见图5所示。

图5 目标和诱饵的一维距离像图

在图5的高分辨一维距离像中，横坐标代表距离，信号A存在多个散射点，信号B只有一个突出点信号，信号A明显表现为低频超宽带雷达的目标回波信号。由于距离分辨率较高，信号A与信号B的距离可以进行区分。此外，信号A和B之间的距离在70多米左右，相当于一个拖曳线的长度，可以判断雷达受到了拖曳式干扰，干扰目标的信号比目标回波信号要晚一个拖曳线长度的时间。因此综合判断认为，信号B为拖曳式干扰目标，信号A为雷达的目标回波信号。因此，通过雷达回波的高分辨一维距离像可以对飞机目标和拖曳式诱饵进行分辨，进而达到抗拖曳式干扰的目的。