复杂电磁环境下舰空导弹雷达抗干扰试验方案设计

朱鹏磊，张志伟，成顺利

(92941 部队，辽宁 葫芦岛 125000)

0 引言

在现代战场环境中，舰空导弹面临的电磁环境异常复杂。这些电磁信号不但数量密集，而且种类繁杂，严重地影响着导弹的作战使用。通过研究发现，复杂电磁环境对导弹武器系统的影响主要体现在对跟踪制导雷达系统的干扰上。因此，通过试验的方法对雷达的抗干扰性能进行全面客观地检验评估是十分必要的。那么，如何在实践中设计试验检验复杂电磁环境下舰空导弹雷达的抗干扰能力就成了面临的重大课题。由于战场干扰环境极其复杂，难以对所有因素都一一进行定量分析和描述。本文对典型的干扰环境下舰空导弹雷达的抗干扰试验方案设计进行了探讨。

1 干扰样式分析

现代电子战兵力的典型作战样式为:在预警机的引导下，电子战攻击飞机将主要实施远距离支援干扰、编队伴随干扰，对海攻击飞机利用自身携带的干扰吊舱在对海攻击的同时也可实施自卫干扰［1-2］。具体的干扰形式包括噪声干扰、欺骗干扰、无源干扰等，而且这些干扰主要都是针对舰空导弹的跟踪制导雷达的。如图1所示。

2 抗干扰试验方法

本文讨论的雷达抗干扰试验是在模拟实战环境下采用真实目标和实体装备相结合的方式进行的。实体干扰设备采取特定的干扰样式对处于模拟实战状态下的雷达实施干扰，同时数据录取设备录下雷达在干扰过程的数据，最后统计、计算出雷达抗干扰性能。根据上述干扰样式的分析，本文主要讨论雷达抗自卫噪声干扰、抗远距离支援噪声干扰试验。

2.1 地面静态抗干扰试验

图1 电子战兵力典型作战形式

2.1.1 抗自卫噪声干扰试验

设备布局图如图2所示，雷达目标模拟器和干扰模拟器置于雷达的法线方向、方位角为0°的位置上，俯仰角相同。

图2 抗自卫噪声干扰试验设备布局图

(1）首先对雷达目标模拟器的模拟目标回波进行功率定标，然后使相控阵雷达跟踪给定的模拟雷达目标;

(2）干扰模拟器开机，首先将输出功率调至最弱(强），程控干扰模拟器输出功率谱密度由弱变强(由强变弱），记录相控阵雷达丢失目标时刻和对应的干扰模拟器输出功率谱密度值、目标模拟器输出脉冲功率定标值、相控阵雷达辐射参数、相控阵雷达丢失目标时刻前后对目标的距离和角度测量值和精度测量值;

通过上述方法，可以得到相控阵雷达正常工作信干比门限值和被动跟踪噪声源(静态）测角精度。

2.1.2 抗远距离支援噪声干扰试验

设备布局图如图3所示。将雷达目标模拟器置于雷达的法线方向，方位角度为0°的位置上。

(1）无旁瓣对消条件下相控阵雷达抗干扰性能测试

图3 抗远距离支援噪声干扰试验设备布局图

将一台干扰模拟器与雷达目标模拟器分别设置在相对相控阵雷达法线方位(或俯仰）角度值为θ1、θ2、θ3的3个不同的固定张角位置，进行如下测试:

①雷达跟踪给定的模拟雷达目标，稳定跟踪后，干扰模拟器开机，程控干扰模拟器输出功率谱密度由弱变强，记录相控阵雷达丢失目标时刻和对应的干扰模拟器输出功率谱密度值、目标模拟器输出功率定标值、相控阵雷达辐射参数、相控阵雷达丢失目标时刻前后的对目标的距离和角度测量值和精度测量值。

②干扰模拟器首先开机至最强，程控干扰模拟器输出功率谱密度由强变弱，记录雷达稳定跟踪目标时刻干扰模拟器输出功率谱密度值、目标模拟器输出功率定标值、相控阵雷达辐射参数、相控阵雷达稳定跟踪目标时刻前后的对目标的距离和角度测量值和精度测量值。

(2）旁瓣对消条件下相控阵雷达抗干扰性能测试

将干扰模拟器与雷达目标模拟器相对相控阵雷达设置在相控阵雷达天线法线方位(或俯仰）角度值为θ1、θ2、θ3位置上，进行如下测试:

①首先使相控阵雷达搜索给定的模拟雷达目标，稳定跟踪后，干扰模拟器开机，程控干扰模拟器输出功率谱密度由弱变强，记录雷达丢失目标时刻和对应的干扰模拟器输出功率谱密度值、目标模拟器输出功率定标值、相控阵雷达辐射参数、相控阵雷达对目标的距离和角度测量值和精度测量值。

②启动旁瓣对消措施，相控阵雷达重新跟踪上目标后，继续增大干扰模拟器功率，记录相控阵雷达再次丢失目标的时刻所对应的干扰模拟器输出功率谱密度值、目标模拟器输出功率定标值、相控阵雷达辐射参数、相控阵雷达对目标的距离和角度测量值和精度测量值。两次干扰模拟器输出功率谱密度值的差值即为旁瓣对消的改善因子。

(3）两个干扰源条件下的雷达旁瓣对消能力测试

分别将两台干扰模拟器置于同步相对相控阵雷达天线法线方位(或俯仰）角度值为θ1和θ2位置上，同时调整两台干扰机的输出功率谱密度。分别记录有无旁瓣对消情况下两次丢失目标时刻的干扰机的输出功率谱密度值，目标模拟器输出功率定标值、相控阵雷达辐射参数、试验过程相控阵雷达对目标的距离和角度测量值和精度测量值;两次丢失目标时刻的干扰机的输出功率谱密度的差值即为两个干扰源条件下的雷达旁瓣对消能力。有条件情况下应测试两源相对张角变化对旁瓣对消能力的影响。

图4 采用干扰飞机的试验方法

2.2 地面动态抗干扰试验

雷达抗干扰的外场试验和一般雷达外场试验一样，要求在接近实战条件下进行，即将雷达置于规定的干扰环境中，按规定战术使用条件进行布局和操作需达。通过实地检测，评定需达抗干扰的指标是否满足要求。

(1）采用干扰飞机的试验方法

当采用干扰飞机进行试验时，试验模式一般如图4所示。图中的干扰飞机是干扰源，根据需求可以形成编队自卫干扰或远距离支援干扰等干扰样式。

(2）采用地面干扰设备的试验方法

试验模式一般如图5所示，干扰源架设于高地上。根据需求，可以形成宽带、窄带噪声等干扰方式。

图5 采用地面干扰设备的试验方法

3 抗干扰结果评定

3.1 评价准则

目前，国内外雷达抗干扰能力评估准则主要有功率准则、信息准则、概率准则和战术应用准则(效率准则）等。

3.1.1 功率准则

功率准则基于雷达电子战的干扰方程，从信干比的角度出发，体现了雷达对抗即功率对抗的传统思想，其具体表示形式为雷达抗干扰改善因子(EIF）、雷达抗干扰有效因子(EEIF）、烧穿距离、自卫距离、干扰压制系数、抗干扰品质因素(QECCM）和抗干扰综合度量能力(AJC）等。该准则在使用时概念清楚，计算、测量方便。它通常用解析法来研究，评估结果可用于雷达电子战功能仿真。

3.1.2 信息准则

雷达信号中含有的目标信息量的大小决定了雷达对目标探测能力的大小。信息准则正是从这个观点出发，用干扰前、后雷达信号中所包含的目标信息量的变化来衡量干扰效果。该准则概念清晰，理论严密，能够正确体现雷达的抗干扰能力，但计算复杂，目前未能得到广泛使用。

3.1.3 战术应用准则

战术应用准则通过比较武器系统在有无干扰条件下同一个性能指标的比值来衡量系统抗干扰性能。该准则以雷达作用距离和测量精度等战术参数作为雷达系统抗干扰能力的衡量指标参数，因而具有直接性、全面性及可测性等优点，是在试验及解析分析中被广泛采用的准则。

3.1.4 概率准则

概率准则的提出是在不考虑具体干扰措施的前提下，比较雷达在有无干扰条件下完成同一性能指标的概率，其基准是在有干扰和无干扰条件下指标模型完成同一任务的概率，通常由杀伤概率、引导概率、虚警概率、发现概率、雷达受欺骗概率等具体概率形式来表现。该准则用于评估雷达抗欺骗式干扰是有效的，但较难分析和计算。

3.2 评价指标

根据上述雷达抗干扰评价准则，在内场对雷达抗干扰结果进行评定时一般考虑抗干扰改善因子、有效抗干扰改善因子、压制系数等指标。下面具体介绍其数学模型。

3.2.1 抗干扰改善因子(EIF）

抗干扰改善因子(EIF）的定义为:在使用和不使用抗干扰措施的两种情况下，雷达接收机保持输出信噪比相同所需的输入干扰功率的比值。它反映了抗干扰措施改善输出信噪比的程度。

式中，(S/J）0和(S/J）k分别表示采取抗干扰措施前后雷达输出的信号干扰功率之比。此公式反映了抗干扰措施改善信干比的程度，只能表征抗干扰措施的性能，可以用来对不同类型的抗干扰的效果进行比较。但是，它不适用于度量整个雷达系统的抗干扰能力，因为整个雷达系统的抗干扰能力不仅与抗干扰措施有关，而且还与雷达的固有特性密切相关，例如发射功率、天线增益等。

3.2.2 有效抗干扰改善因子(EEIF）

考虑到引入抗干扰措施使系统性能指标有可能产生损失，提出了有效抗干扰改善因子:

其中L为引入抗干扰措施后系统性能指标的损失系数，通常L≤1。损失系数的物理意义是表明系统引入抗干扰措施后在最终性能指标上所蒙受的附加损失。在大多数近似计算的情况下，可以预料L 是一个常数，这可以通过雷达诸多技战性能的变化进行修正。

3.2.3 压制系数

当某种压制性干扰作用于雷达接收机时，便会使雷达的发现概率下降。取发现概率Pd=0.1 作为对雷达有效干扰标准，此时进入雷达接收机输入端通带内的最小干扰——信号功率比成为压制系数KA。

压制系数KA是功率准则下衡量干扰抗干扰效果的参数。用同一种干扰样式对不同雷达进行干扰时，雷达抗干扰性能越强压制系数就越大，所以压制系数可以用作衡量雷达抗干扰性能的指标。

3.2.4 雷达抗干扰评估综合指标

(1）雷达抗干扰有效度

雷达抗干扰有效度是指个人根据雷达战术要求，雷达在有干扰时和雷达有抗干扰措施时相对雷达无抗干扰措施时的战术指标变化程度之比。雷达抗干扰有效度的定义为

式中，ρ1为雷达干扰抑制有效度，一般是指雷达在干扰机同时域、同空域、同频域的条件下减少干扰影响的技术措施;ρ2为雷达干扰回避有效度，一般是指利用雷达与干扰机在时域、频域或空域方面的不同来避开干扰的技术措施;ρ3为雷达抗欺骗干扰有效度，一般是指雷达抗拖引干扰的能力。

(2）雷达抗干扰品质因素

抗干扰品质因素的定义是:雷达在干扰环境中对典型目标在雷达所要求的作用距离处，接收机实际输出的回波信号功率与干扰功率之比。即

根据雷达方程和干扰方程［3］可得:

式中，FJ为抗干扰改善因子，PS为雷达系统接收到的信号功率，PJ为雷达受到的干扰功率，DS为雷达发射信号的有效功率密度，DJ为干扰机发射信号的有效功率密度，Rj为干扰机相对雷达距离，Rm为雷达探测距离，G1为雷达天线增益，G1(θ）为雷达天线在干扰机方向的增益，KL为损耗系数。

(3）雷达抗干扰能力度量公式

雷达抗干扰能力度量公式由中国学者郦能敬在1984年提出，其目的在于全面评价雷达系统的抗干扰能力。

式中，PT0BSG 表示雷达抗干扰的固有能力，由雷达的发射功率和综合分辨力决定，4个基本参数分别表示:发射功率P、信号持续时间T0、信号带宽BS和天线增益G，而其他参数为抗干扰措施的附加因子，分别表示:频率跳变因子SA、天线副瓣因子SS、MTI 质量因子SM、天线计划可变因子SP、恒虚警处理因子SC、“宽-限-窄”电路质量因子SN、重复频率抖动因子SJ。

4 结束语

复杂电磁环境条件下舰空导弹雷达抗干扰试验是一项复杂的系统工程，是导弹抗干扰试验的关键组成部分。本文对复杂电磁环境下雷达的抗干扰试验设计得到了实际应用，其工程技术方法和思路可以推广应用。

［1］王汝群.战场电磁环境［M］.北京:解放军出版社，2006:27-29.

［2］魏保华，孟晨，杨锁昌，等.防空导弹系统面临的复杂电磁环境分析［J］.飞航导弹，2001，29(10）:48-53.

［3］赵国庆.雷达对抗原理［M］.西安:西安电子科技大学出版社，1999:198-199.