对抗脉冲多普勒雷达的自卫及协同干扰

王 杰

（海军驻扬州723所军事代表室，扬州 225001）

0 引 言

雷达利用目标对电波的反射特性，在时域内处理目标回波，获取目标距离信息；利用雷达天线方向性，在空域内处理目标回波，获取目标方位和俯仰信息；利用多普勒效应，在频域内处理目标回波，获取目标径向运动速度信息［1］。

当目标相对于雷达存在径向运动时，会产生多普勒效应。雷达利用这种效应，既能将不同运动速度目标用多普勒信息区分开来，又能将目标回波与地面或海面杂波区分开来，因此，多普勒雷达获得了广泛应用。

对于舰载干扰设备来讲，由于普遍采用自卫干扰方式，在时域上，能确保在径向上的干扰效果；而在频率上，由于多普勒雷达波形优越，抗干扰能力强，导致干扰机干扰效能降低。因此，为了能有效干扰多普勒雷达，除了要求提高自卫干扰设备的技术指标外，还需要研究多点源协同对抗多普勒雷达的新技术和新方法，以提高多普勒雷达对抗效能［2］。

1 多普勒雷达特点分析

多普勒雷达能同时测量目标位置和速度，其主要特点是：

（1）采用脉间相干方式发射射频信号，脉冲重复频率比较高，观测目标没有速度模糊；

（2）采用多普勒带通滤波器，雷达频率鉴别性能优；

（3）多普勒雷达匹配滤波器提供相干积累效应，降低了噪声干扰信号对雷达工作的影响；

（4）多普勒雷达脉冲重复频率一般比较高，具有较好的抗电子攻击能力，能抑制箔条和一些干扰；

（5）能比较2种速度测量结果（一种是直接测量多普勒频率，另一种是对距离信息进行微分），使单一速度欺骗干扰信号不起作用，因此，要求在欺骗多普勒雷达干扰信号中必须包含与距离欺骗相一致的多普勒欺骗信息。

2 干扰难点分析

多普勒雷达的最大特点是在多普勒频率上分辨目标，具有较好的抗干扰能力，这也是干扰难点，主要表现在：

（1）窄带滤波

由于多普勒雷达中使用了各种窄带滤波器，只能让指定的目标回波多普勒谱线进入接收机，滤除了带外噪声，从而提高了信噪比。要想让具有足够干扰功率的干扰信号通过多普勒滤波器，既需要使干扰频谱覆盖多普勒滤波器带宽，又要保证多普勒滤波器带宽内有高的干扰功率密度。

（2）相干积累

多普勒雷达采用相干发射模式，处理回波时采用相干积累。干扰信号必须与雷达回波信号保持相干，才能达到有效干扰的目的。

（3）反箔条干扰

由于箔条发射后处于随风飘落状态，箔条所产生的多普勒频率与目标回波多普勒频率差距较大，远大于1个多普勒滤波器带宽，因此具有反箔条干扰能力。

（4）自适应判别干扰信号

多普勒雷达能以直接测量多普勒和对距离测量结果进行微分2种途径提取目标径向速度，通过比对结果，能判断受干扰情况，消除单一速度欺骗干扰对雷达工作的影响。

3 干扰可行性分析

多普勒雷达的特点是从速度上区分目标及杂波，但也存在缺陷，电子对抗可以利用这些缺陷，设计一些针对性强的自卫和协同干扰样式，达到有效干扰的目的。其缺陷主要表现在：位于副瓣杂波中的目标回波检测能力比较弱；在多普勒雷达照射时间（处理时间）内，发射频率、脉冲重复频率需要保持不变；由于采用高脉冲重复频率，很容易被识别。

需要说明的是：对于各种雷达，不存在通用有效的干扰样式，只有经过具体分析掌握雷达工作特点、技术参数、战术使用、性能优劣、抗干扰措施及使用时机等信息，才能设计出针对性强的有效干扰措施。

4 干扰方法

4.1 干扰基本条件

为了有效干扰多普勒雷达，采用噪声干扰时，由于噪声信号无法获取多普勒雷达接收机处理目标回波时所具有的处理增益，因此，必须用加大干扰有效辐射功率来补偿，而且要求噪声带宽很窄；用欺骗干扰时，必须注意到多普勒带宽为Hz量级，要求欺骗干扰信号至少在干扰频率上精确到Hz量级，才能保证干扰信号获得与脉冲回波相同的处理增益。因此，干扰有效的基本前提条件是：噪声干扰信号必须功率大，具有窄带特征，以便获得高干扰谱密度；欺骗干扰信号必须相干，至少在雷达处理时间内与雷达信号保持相干。

4.2 自卫干扰方法

（1）抑制干扰法

当多普勒雷达处于下视状态时，主瓣照射会产生很强的主瓣杂波，因此，多普勒雷达必须设计主瓣杂波抑制滤波器，将主瓣杂波滤除掉，减轻窄带滤波器组处理压力。但是，如果运动目标的回波谱落在无杂波区，电子对抗系统将其搬移至主瓣杂波频率范围内，那么，运动目标回波谱同样被滤除，从而达到有效干扰的目的。可采用射频数字存储和调制技术，将目标多普勒谱线搬至主瓣杂波中，利用雷达本身主瓣杂波抑制滤波器滤波功能，将主瓣杂波和搬移后的目标谱线一并滤除。

（2）速度和距离同步拖引

单独的速度门拖引（VGPO）和距离门拖引（RGPO）对某些雷达欺骗是成功的，但是，如果1部雷达（如多普勒雷达）同时具有距离波门和速度波门2种工作状态，则可以通过距离和速度之间的相互计算将已成功进行VGPO或RGPO的干扰信号剔除。因此，对具有距离和速度波门的雷达进行干扰时，必须采用距离、速度同步拖引方式。

拖引距离和拖引速度最大值的选取应视雷达不同而不同，不能超过雷达的最大跟踪距离和最大速度处理能力，欺骗距离和欺骗速度超过这些最大值，雷达将不做处理，从而大大降低欺骗干扰效果。

采用速度和距离同步拖引可以模拟导弹从发射平台上的发射过程，这对制导雷达采用多普勒方式是比较有效果的。

（3）“盲速”干扰

即将真实目标的回波多普勒谱线拖到雷达盲速点上，使雷达作为固定目标处理，在对消器中被消除。当运动目标处于“盲速”上时，雷达会产生丢失或对该目标的检测能力大大降低。

（4）“灵巧噪声”干扰

在雷达的中心频率附近发射许多噪声猝发脉冲，在时间上与真正的目标回波重叠并且覆盖住目标回波，这种干扰波形没有真正转发式干扰机的全部效果，但是它能够更好地利用可利用的干扰能量，而且不大可能受雷达采用旁瓣消隐（SLB）和旁瓣取消（SLC）抗干扰技术的影响。

（5）闪烁假目标速度欺骗

该方法主要是产生多普勒假目标。其产生的机理是：在雷达工作频点的一侧设置2个干扰频点，即f j1＝f i＋f d1，f j2＝f i＋f d2，其中f i为雷达工作频率，f d1和f d2应根据雷达的脉冲重复频率、工作波长、干扰载体相对于地面的运动速度以及雷达载体相对于地面的运动速度进行选取，其值不大于脉冲重复频率的一半。

假设敌方对空监视雷达采用了多普勒体制，脉冲重复频率fPRF＝200 k Hz，工作波长λ＝5 cm，则最大多普勒频率f dmax＝100 k Hz，能探测的目标的最大飞行速度为vmax＝2 500 m／s。假设我方轰炸机带有自卫功能，采用多普勒假目标方式干扰敌方多普勒雷达，我方飞机与敌方雷达之间的相对径向速度为1 Ma，则敌方雷达探测到我方飞机所形成的多普勒频率f d＝14.3 k Hz。为了使干扰有效，应将2个干扰频点设置在多普勒频率的2边，干扰信号的调制特性相反，大于多普勒频率的干扰信号用负极性的锯齿波进行频率调制，小于多普勒频率的干扰信号用正极性的锯齿波进行频率调制。这样，通过交变极性和变频频率信号在多普勒频谱2边形成大量的假目标，扰乱多普勒雷达的速度谱跟踪。

4.3 协同干扰方法

由于单平台对抗威胁目标，即实施自卫防御时，干扰敌方雷达方位很难奏效，因此，多平台间协同对抗就显得尤为重要。

协同干扰主要适用于单一平台对抗无效时和单一平台对抗效果不明显时。

（1）多源阻塞干扰

当多普勒雷达采用高脉冲重复频率工作时，两点源或多点源干扰机采用转发方式发射干扰信号，干扰波形应具有高占空比，从而阻塞雷达接收机。图1为多干扰源阻塞干扰波形图。

在具体实施干扰时，可以根据多普勒雷达工作的脉冲重复间隔和脉冲宽度，确定3台干扰机不同的延迟时间Δt1、Δt2和Δt3的值，使3路干扰信号几乎占满时间域。

图1 3个干扰源干扰合成波形

这种干扰方法的优点是：3台干扰机位置不受雷达方位和距离的限制；能实现相干干扰；可以与同步闪烁干扰等方法一起使用，干扰效果会更好。

（2）多源速度波门拖引和无源箔条干扰技术

该方法能有效干扰半主动雷达制导导弹来袭。假设场景如图2，敌方从平台A上发射半主动雷达制导导弹攻击我方飞机B，同时，敌方采用连续波照射器照射B，我方飞机C作为支援飞机参与电子干扰。在飞机B上装有转发式干扰机，是敌方导弹攻击的目标。

图2 干扰半主动雷达制导导弹场景

在具体干扰时，由飞机C将箔条投放在飞机B的飞行航线上，敌方导弹以飞机B为目标，敌方导弹照射器发出的信号必须穿过箔条云才能照射到飞机B，在导弹方向产生回波，导弹才能成功寻的。飞机B上的干扰机采用线性移相变频干扰技术，拖引导弹速度波门，使其频率下降，这样，使导弹速度波门锁定在速度几乎为零的大的箔条云上，然后，关闭拖引信号，使导弹锁住箔条云反射信号。

（3）编队同步闪烁干扰

单部干扰机闪烁干扰是指干扰机以50%左右的工作比交替工作，干扰机的噪声频谱覆盖了被干扰雷达的通频带，以多种闪烁频率干扰雷达的跟踪模式，通常选择的闪烁率为0.1～10 Hz。

为了有效干扰雷达接收机跟踪状态，干扰信号接通时间和断开时间应该与雷达接收机的某些时间相对应，即：干扰机的接通时间＞雷达进入跟踪干扰信号所需的时间，干扰机的断开时间≤雷达重新捕获目标所需的时间。

干扰的目的是让雷达一直处于对目标搜索或正在进入跟踪状态的过程中。

编队同步闪烁干扰是指在2条或多条舰上使用同步干扰机的一种样式，要求各干扰舰艇对被干扰雷达的方位角有所不同，距离上稍有差别，但都处于雷达无线波束内，各干扰机由统一的控制信号实现“通－断”，而控制信号可以根据需要进行调制，见图3。

图3 编队同步闪烁干扰

（4）双重速度波门拖引

单平台干扰机对敌多普勒雷达实施速度波门拖引时，尽管在速度上欺骗成功，但是，雷达利用未被干扰的距离和方位信息，同样能跟踪目标，因此，速度欺骗受到限制。

当使用2部或2部以上干扰机对多普勒雷达进行速度欺骗时，可以协同采用双重速度波门拖引方法。

在图4中，A、B分别代表装有干扰机的舰载平台，C代表敌方攻击飞机，该飞机上装有多普勒雷达，2台干扰机均采用线性移相变频干扰方式对敌方多普勒雷达进行双重速度波门拖引。

图4 假设的干扰场景

A平台上装有侦察设备，负责侦察和测量敌方多普勒雷达的技术参数和方位，并将射频信号通过分频后发送给B平台；B平台接收到该射频信号后，进行倍频，采用该传输方法能保证两平台之间干扰信号保持同步。

A平台、B平台均采用行波管进行线性移相变频，2个平台之间的干扰协同主要表现在：

（1）2个平台分别采用各种调制信号f s，使敌方多普勒雷达多普勒滤波器内出现多个在移动的假目标；

（2）2个平台相对于敌方平台存在角度偏差，会导致敌方多普勒雷达在跟踪方位上产生振荡，从而丢失目标。

图5给出了供2台干扰机选择的5种基本的调制波形，共有15种组合，而且根据调制频率不同，组合形式更加丰富。

下面选择a－c组合调制波形组合，研究产生的干扰效果。

位于平台1上的干扰机采用（a）类波形对行波管进行调制，多普勒雷达接收到该干扰信号后，频率将移至f i＋f s，其中f i为雷达工作频率，f s为调制信号频率。由于fs取固定值，因此fs产生的效果是干扰信号固定占据某一个多普勒滤波器分辨单元。

位于平台2上的干扰机采用（c）类波形对行波管进行调制，多普勒雷达接收到该干扰信号后，频率将从f i＋f s变化到f i＋f e，中，f i代表雷达工作频率，fs表示调制信号初始频率，fe表示调制信号终止频率。由于调制频率从小到大发生改变，产生的效果是：干扰信号在多普勒雷达的多普勒滤波器分辩单元里，从速度小到速度大的方向移动，产生运动假目标。

当2部干扰机同时向敌方多普勒雷达进行干扰时，雷达接收机将收到2种干扰信号，产生的效果是：在多普勒雷达的多普勒滤波器分辩单元里有1部固定假目标和1部移动的欺骗假目标。

5 结束语

利用多普勒效应，脉冲多普勒雷达从多普勒频率上区分目标和杂波，提高了抗杂波和电子干扰的能力。从电子对抗角度分析，为了有效干扰多普勒雷达，需要在多点源干扰方面进行研究，联合各干扰设备，实施协同干扰，提高各干扰设备对抗多普勒雷达的技术性能。同时，推出适用于协同干扰的新技术、新方法和新的战术使用是亟需解决的课题。

图5 供2台干扰机选择的5种基本调制波形及组合

［1］赵国庆.雷达对抗原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2003.

［2］向敬成.雷达系统［M］.北京：电子工业出版社，2001.