双基地雷达航迹欺骗干扰方法研究

罗金亮

(电子工程学院 合肥 230037)

1 引言

随着单基地雷达面临的综合电子干扰、反辐射导弹、目标隐形、低空超低空突防等“四大威胁”的加剧，曾一度冷落的双基地雷达由于其固有的“四抗”优势得到了迅速发展。大量文献[1～3]表明，双基地雷达对于远距离大功率压制性干扰具有出色的抗干扰能力[4]。如何对双基地雷达实施有效干扰，已成为电子对抗领域亟待解决的难题。面对双基地雷达，大功率压制干扰已毫无优势。要想实现有效干扰，我们可以选取所需干信比较小的欺骗式干扰。由于双基地雷达多用于远程预警，其在工作中将对所探测到的目标进行航迹关联，所以常规的假目标欺骗干扰对其影响不大，因而需采用具有一定航迹关联的欺骗干扰方可实现有效欺骗。

2 双基地雷达航迹欺骗干扰样式选择

对于单基地雷达，要实现可控假目标航迹，干扰机必须具备以下几个功能:第一，干扰机的有效辐射功率应足以使干扰信号从雷达天线的副瓣进入;第二，应能分析雷达天线的扫描规律并精确测出其参数(如圆周扫描);第三，干扰机的接收灵敏度应足以接收到雷达的副瓣信号;第四，干扰机的辐射功率、假目标的持续时间和速度均可控，以模拟不同特征的目标;第五，能精确测定辐射源的地理位置(或者通过其他侦察系统提供)[5]。

对于双基地雷达，由于干扰机较难得到其接收机的位置、天线波束宽度及扫描周期等相关信息，因而无法形成可控航迹干扰，则干扰机在实施干扰时很有可能使得产生的假航迹与目标真实航迹偏离不远甚至重叠，这将可能给目标带来更大威胁，因此，在对双基地雷达进行航迹欺骗干扰时必须选择多目标航迹欺骗干扰的方式。

设雷达发射线性调频信号，其数学表达式为:

式中，g(t)为矩形信号;k为线性调频信号的调频斜率;f0为载频。

干扰机的接收到的信号可表示为:

式中，A1为雷达信号在传输过程中的增益;Δt0为由干扰机与雷达发射机之间的距离所引起的信号传输时延;fd为由干扰机相对雷达的径向速度引起的多普勒频移。

干扰机在实施干扰时，其信号脉冲延时为Δt，方波延时为Δtx，即为干扰机在接收到雷达信号Δtx时间后发射干扰信号，其信号形式为:

若双基地雷达接收机接收到此信号，其将会在离干扰机方位为Δtx/w，距离为CΔt/2的位置形成一个假目标。若雷达在天线转动的下个周期又收到一个位置偏离不远的假目标，则若干个假目标形成后便会使雷达误认为此为一条目标飞行航迹，使其自动录入航迹，从而形成航迹欺骗。

如要形成多目标航迹欺骗，则干扰机需要在接收到雷达信号后每隔Δtx时间发射一次干扰信号，干扰信号中的脉冲延时Δt要使得前后假目标点可以形成航迹关联。这样便可以使雷达显示器上形成多条断续航迹以及多个“亮点”，如图1所示。

图1 双基地雷达多航迹期望干扰效果示意图

从图1中可以看出，对双基地雷达进行航迹欺骗干扰较难形成一条连续的航迹，但干扰后在雷达显示器上所形成的多条断续航迹以及多个“亮点”，将会给雷达带来如下影响:

a.数量繁多的假目标脉冲信号将严重影响雷达的信号检测;

b.断续航迹及“亮点”将可能使操纵员产生误判为真实目标的断续航迹及点迹;

c.断续航迹将可有效掩护真实目标的航迹不被发现;

d.多条断续航迹将可使雷达航迹录入产生“饱和”。

3 航迹欺骗干扰参数估算

通过上述分析得知，要想利用较小干扰功率来实现对双基地雷达的成功干扰，多目标航迹欺骗干扰是首选的干扰样式。接下来所需要分析的是，在实际运用过程中，干扰机需要多大功率、其位置应该如何部署等问题。

3.1 干扰功率

对双基地雷达的多目标航迹欺骗干扰机需要的功率与雷达发射机的辐射功率大小无关，主要与雷达接收机的天线增益、副瓣增益及噪声电平有关，其所需的干扰功率可表示为:

式中，Rj为干扰机与雷达接收机之间的距离;Pσ为双基地雷达接收机输入噪声功率;ΔF为干扰机频谱宽度;Δf0为雷达接收机瞬时带宽;Gt(θ)为雷达接收机在θ方向上的天线增益;λ为雷达工作波长。

Pσ可以表示为:

式中，K为玻尔兹曼常数，一般取1.38×10－23J/K;T0为绝对温度，一般取290K;N为接收机输入噪声系数。

在干扰过程中，由于干扰机较难获取双基地雷达接收机的位置，因此要想使干扰信号能从雷达任意方向的副瓣进入，则式(4)中的雷达副瓣增益Gt(θ)应为:

式中:C为一常数，一般为0.07～0.1;θ0.5为雷达接

3.2 干扰机部署

由于干扰机无法确定双基地雷达接收机的位置，因此在实施干扰时，通常选择将干扰波束的中心对准双基地雷达的发射机，如图2所示。收天线半功率波束宽度。

将式(6)和式(5)代入式(4)可得干扰机所需的干扰功率:

图2 干扰双基地雷达示意图

若干扰机一旦定型，则其天线波束宽度便已固定，设方位波束宽度为α，仰角波束宽度为β，假设干扰机在实施干扰前通过情报侦察已获得双基地雷达发射机与接收机之间通常部署的距离为D，此时干扰机要想使得干扰信号能够有效地覆盖上双基地雷达的接收机，则干扰机距离雷达发射机的距离Rt应为:

从式(8)中可以看出Rt与α成反比，若α为一定值，要想使干扰信号方位波束形成全面覆盖，则:

在实际运用中，双基地雷达发射机通常位于掩护严密的后方，所以干扰机不可能也不会位于发射机的顶空进行干扰，而是在远处对其进行升空照射，干扰机的高度H由图2(b)可得方程组:

通过解方程组(10)，可得:

将式(8)代入式(11)可得:

从式(12)中可以看出H与β成正比，若β为一定值，要想使干扰信号仰角波束形成全面覆盖，则:

4 举例分析

假设有一双基地雷达，其发射机与接收机之间的部署距离D通常为100km，雷达信号波长λ为10cm，接收机内部噪声系数N为2，天线主瓣增益为30dB，半功率波束宽度θ0.5为3°，干扰机选择多目标航迹欺骗干扰样式对雷达实施干扰，干扰功率Pj为100W，干扰频谱宽度ΔF为1000MHz，天线方位波束宽度 α 为 50°，仰角波束宽度 β 为 4°[6]。

4.1 干扰机部署情况分析

根据上述假设条件，由于干扰机未获得雷达接收机的准确位置，则干扰机此时应选择将干扰波束中心对准雷达发射机，根据式(9)、式(13)可得:

通过上述可知，干扰机应部署在离雷达发射机距离Rt≥214.45km，高度H≤12.58km的位置。

4.2 干扰能力分析

若根据3.1节所得结果对干扰机进行部署，根据图2可知，干扰机距雷达接收机的距离Rj可能为114.8km～315.05km之间的任意一值。现对干扰机能否使雷达形成干扰进行分析。

根据式(7)，可以求出当干扰机距雷达接收机的距离Rj为任一可能值所对应的干扰机所需有效干扰功率值，如表1所示。

表1 干扰机在不同干扰距离下所需的有效干扰功率

通过Matlab仿真可得干扰机所需有效干扰功率曲线图，如图3所示。

图3 干扰机所需有效干扰功率曲线图

通过仿真结果可以看出，若双基地雷达接收机部署在距离干扰机114.8km～277.3km处，干扰机可实现对雷达的有效干扰，若接收机部署在更远的位置，则干扰机无法对其实施有效干扰。干扰机要想实现对雷达的全面干扰，则其有效干扰功率PjGjture必须提升至1.61×105W。

5 结束语

本文分析了双基地雷达的工作特点，得出运用多目标航迹欺骗干扰可实现对双基地雷达的有效干扰，而后对航迹欺骗干扰的实际运用进行了研究，估算了干扰机要想实现成功干扰所需的有效干扰功率及其位置部署。可为干扰双基地雷达的战法运用提供依据和参考，具有一定的军事意义。

[1]张锡祥，肖开奇，顾杰.新体制雷达对抗导论[M].北京:北京理工大学出版社，2010.

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