压制干扰机载预警雷达的兵力需求辅助决策

陈柏澎,韩 桃,万里云

（1.石家庄陆军指挥学院,石家庄 050084；2.陆航部通信站,北京 101114；3.解放军61251部队,秦皇岛 066102）

0 引 言

随着雷达技术的不断进步,雷达的抗干扰性能也不断提高。现代机载预警雷达普遍采取了频率捷变、超低副瓣天线、自适应副瓣对消、脉冲多普勒滤波等抗干扰措施。

地面雷达对抗系统是对机载预警雷达干扰的重要组成部分,本文主要讨论地面预警机雷达干扰系统对配有自适应副瓣对消系统的机载预警雷达实施压制干扰的兵力需求问题。

由于自适应副瓣对消系统影响了副瓣干扰效果,干扰方若想进行有效干扰,需使干扰信号从雷达主瓣进入,或用大于其副瓣对消辅助天线数目的不同方向的干扰源对其副瓣进行干扰。

本文分别针对这2种干扰策略进行了干扰站的兵力需求辅助决策研究。

1 干扰信号从机载预警雷达主瓣进入时的兵力需求辅助决策

1.1 干扰雷达主瓣时最大站间距的计算

在相同宽度的干扰正面上,干扰方可取的干扰站间距越大,所需的干扰站数量就越少。下面探讨有效干扰时两相邻干扰站可取的最大站间距。

设预警机巡逻高度为h。由于干扰方具有地面防空武器等防护措施,设预警机可能的最靠近干扰方的巡逻线与干扰方需掩护空域前沿距离为d。干扰站距离预警机越近,压制干扰功率越强,预警机被干扰时探测距离就越小。但预警机扫视被掩护空域时主瓣内必须存在一个干扰站,所以干扰站越靠近预警机,需要配置的密度就越大。由此可知,最大站间距与干扰距离有关,最大可取干扰距离对应着可取的最大站间距。

设雷达的发射功率为Pt,雷达天线增益为Gt,目标的雷达截面积为σ,干扰机的发射功率为Pj,干扰机天线增益为Gj,压制系数为Kj,多普勒滤波器带宽为ΔFd,干扰机带宽为ΔFj,极化损失系数为γj,干扰脉冲多普勒雷达的干扰方程为:

式中:Q为孔度比（脉冲重复周期与距离门宽度之比）；Gt（θ）为在干扰机方向上的雷达天线增益；Rt为雷达到目标的距离；Rj为干扰机到雷达的距离。

由于此时干扰机对雷达主瓣进行干扰,有Gt（θ）=Gt。令Rt≤d,保证需掩护区域不在机载预警雷达发现范围之内,有:

设机载预警雷达主瓣水平半功率角为θ0.5,两相邻干扰站间距为l。保证机载预警雷达扫视需掩护区域时,主瓣水平半功率角内至少包含一个干扰站,在Rj取最大值时,最大站间距为:

1.2 干扰雷达主瓣的兵力需求辅助决策

设需掩护空域的宽度为L,干扰配置线长为S,两翼分别伸出掩护空域的长度为S′,如图 1所示。有:

图1 双方位置关系示意图

保证预警机从侧面探视需掩护空域前部时主瓣内有干扰站的约束条件为:

式（5）和式（6）限定了干扰站配置线距需掩护空域前沿的水平距离x与自身长度S的关系。

在干扰站配置线长度为S时预警机的无效活动空域见图2。

图2 干扰站配置线长度为S时预警机的无效活动空域示意图

这里的无效活动空域是指在此空域内,预警机无法有效探测被掩护区域内的目标。预警机从左右两侧飞出无效活动空域后,干扰站对掩护空域的保护纵深长度为C。可以看出,如果预警机巡逻边长足够长,且S一定时,无法完全掩护纵深较大的空域。

一般机载预警雷达的θ0.5很小,在实际布站时可以认为预警机无效活动空域的最小宽度近似等于需要布设的干扰站配置线长度S。若预计在需掩护空域前形成最小宽度为W的预警机无效活动空域,干扰站配置线长度取S=W,配置线位置和相应的站间距可由式（4）、（5）确定,此时所需干扰站数目为:d时,n取最小值:

2 干扰信号从机载预警雷达副瓣进入时的兵力需求辅助决策

由于机载预警雷达的主瓣极窄,干扰信号大部分情况下是由副瓣进入雷达接收机的。虽然雷达副瓣增益可以做得很低,但干扰方拥有距离优势,在适当的距离上干信比可以满足压制需要。考虑到先进的机载预警雷达有副瓣对消措施,在对其进行干扰时必须考虑雷达副瓣对消系统的影响因素。

2.1 对副瓣对消雷达进行有效副瓣干扰的条件

对副瓣对消雷达进行有效副瓣干扰,需要在不同方向上,放置多于雷达副瓣对消辅助天线数目的干扰机进行干扰,使其副瓣对消系统无论如何调整对消权值都无法获得较好的对消效果,这时雷达的副瓣对消系统处于过载状态。干扰方需要至少比雷达副瓣对消辅助天线数目多一个的干扰站数量才能使其副瓣对消系统过载,从而达到有效干扰的目的。设雷达副瓣对消辅助天线的数目为m个,则需要的干扰站数量至少为m+1个。

2.2 干扰雷达副瓣时最大站间距的计算

对副瓣对消雷达进行副瓣干扰时,如果2个干扰站间距过近,则这2个干扰站在消耗雷达副瓣对消系统资源方面只等价于1个干扰站。设2个干扰机到雷达连线的夹角小于θ0时,对于雷达来说可将2个干扰站的干扰信号当作1个方向的1个干扰处理,且能取得较好的对消效果。因此在部署干扰站时,要尽可能使得每个时刻都有m+1个干扰站到雷达的连线两两夹角大于θ0。

设相邻2个干扰站间距为l,若满足它们分别与雷达的连线形成的夹角大于θ0,雷达所在区域须是干扰站之间的连线与过2个干扰站半径为R的圆的优弧所围成的区域,如图3所示。

图3 2个干扰站与雷达连线夹角不小于θ0时雷达所在区域示意图

这里把这个圆称为构成有效干扰空域的基本圆。这里的有效干扰空域是指:在此空域内,雷达的副瓣对消系统不能有效对消所有干扰,处于过载状态。这时基本圆半径R与站间距l的关系有:

若雷达副瓣对消辅助天线数目为m个,当干扰站等间距配置且间距为l时,至少需要m+1个干扰站在ml的长度上一线配置才能有效削弱雷达的副瓣对消性能,见图4。

图4 m+1个干扰站干扰有m个副瓣对消辅助天线的雷达时的有效干扰空域示意图

由式（9）看出,当θ0一定时,R与l成正比,站间距越大,构成有效干扰空域的基本圆就越大。但是每个干扰站在每个基本圆内都要对机载预警雷达的副瓣有能满足压制需要的功率,否则不对其构成威胁,就不能有效地消耗机载预警雷达的副瓣对消系统资源。满足干扰功率的干扰距离为:

这里假设如下关系:

这里将Rj在干扰站配置线上的投影长度R作为干扰距离的边界条件。若雷达发现的目标就在需掩护空域的前沿上,机载预警雷达更易发现目标,因此将Rt=d作为发现距离的边界条件。将式（12）代入式（11）,有:

将式（9）代入式（13）得到站间距的约束条件:

假设雷达副瓣对消辅助天线数目为3,用7个干扰机进行干扰的有效干扰空域如图5所示。

图5 7个干扰站干扰有3个副瓣对消辅助天线的雷达时的有效干扰空域示意图

2.3 干扰雷达副瓣的兵力需求辅助决策

设有效干扰空域的最大宽度为Gk,最大长度为Gc。n个干扰机干扰副瓣对消辅助天线数目为m的雷达副瓣时:

将式（9）代入式（16）得:

若考虑预警机飞行高度h,设有效干扰空域在地面的投影区域长为Gsc,宽为Gsk,则有:

可见Gk和Gc与站间距l成正比,Gk、Gc、Gsk、Gsc都随着l的增大而增大。

若预计在需掩护空域前形成宽度为W的预警机的有效干扰空域,需要干扰站的数量为:

当站间距最大取lmax时,所需干扰站数量最少:

3 结束语

本文分别给出了在预警机雷达干扰站线性配置时,压制干扰机载预警雷达主瓣、副瓣2种情形的兵力需求计算方法,并分别推导了干扰站数量与预警机无效活动空域、有效干扰空域之间的计算关系,提出了一定战术要求下的兵力需求辅助决策计算方法。对于预警机雷达干扰系统兵力配置部署的具体分析则需另做讨论。

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