对副瓣消隐雷达干扰的可行性探讨

袁 英，朱 维

（上海微波设备研究所，上海 201802）

0 引 言

在雷达反电子干扰措施（ECCM）中，由于天线是雷达和环境之间的传感器，所以它处于反电子干扰的第一线，其策略是基于发射和接收天线方向性的空间滤波。这种空间滤波技术在接收时表现为副瓣对消、副瓣消隐及自适应系统［1］。本文主要进行副瓣消隐雷达的工作原理和干扰可行性、工程可实现性分析。

1 雷达副瓣消隐（SLB）的工作原理

在雷达反电子干扰措施中，副瓣消隐系统的目的是阻止强目标和干扰脉冲通过天线副瓣进入雷达接收机，其实现方法是设置一个辅助天线对来自同一信号源的2个通道输出进行比较，通过选择合适的主、辅天线和通道增益，可以分辨出进入主瓣和副瓣的信号，并通过幅度上的差异抑制后者。典型的工作原理如图1所示。

处于主瓣中的目标A在主通道中会产生一个大信号，在辅助通道中会产生一个小信号，合适的消隐逻辑电路会允许这个信号通过。存在于副瓣中的目标或干扰或二者同时在主通道中产生小信号，但在辅助通道中产生大信号，于是这些信号被消隐逻辑电路抑制掉。通过上述方法，雷达可以抑制来自副瓣的干扰和目标信号，被干扰的扇区仅为雷达主瓣的波束宽度，可大大降低受扰程度，并通过干扰扇面确定干扰机的方位，在组网雷达中通过三角定位法对干扰机进行精确定位。

2 干扰可行性分析

对于抵近式干扰机，其主要功能为产生足够的干扰或掩护扇区，以保护远处的目标，在此提出“掩护扇区”的概念。在这个扇区中，真实目标不能在主瓣附近显示，或者说由于雷达采取了副瓣消隐措施而造成真实目标在主瓣附近不能被发现，以图2为例。

图1 SLB系统

图2 掩护扇区分析示意图

在干扰机与雷达天线的径向方位上产生干扰扇区，该干扰扇区的大小对应雷达的主瓣波束宽度。在此方位上的远距离目标被干扰信号压制，不能被雷达发现。但雷达能在干扰扇区之外利用副瓣消隐发现目标。

为增大干扰机的干扰扇区，提出了一个“掩护扇区”的概念。尽管雷达采取副瓣消隐的功能使干扰扇区变窄成主瓣波束宽度，但“掩护扇区”可以使其在主瓣附近对真实目标的发现概率变成零。为达到此目的，干扰机必须具备以下3个基本条件：

（1）干扰机必须具备足够的接收灵敏度接收雷达的第一副瓣信号；

（2）干扰机必须具备足够的发射功率，使其值大于远距离真实目标反射信号的强度；

（3）干扰机的干扰信号必须在时域上连续，使得在比较电路的辅助通道中永远存在着大的干扰信号。

上述3个基本要求在图1中可以加以说明。在图1（a）中为加大干扰和掩护区域，干扰机必须有足够的接收灵敏度，以接收雷达的副瓣输出功率。保证此时干扰机输出与输入雷达信号严格相关。对于现代雷达，低副瓣和超低副瓣的设计是其发展的方向。目前机械扫描的副瓣电平已接近-45dB。未来的电扫天线也将达到-45dB的副瓣。对于工作带宽远大于雷达的干扰机而言，过高的工作灵敏度设计理论上不可能实现。所以掩护扇区初步确定第一副瓣所对应的区域。

在图1（b）中，当辅通道进入的信号大于主通道接收信号时，主通道输出信号被抑制。即在干扰机产生的干扰信号强度大于接收目标信号主瓣时目标信号被抑制，这个概念从物理上容易理解。

至于干扰机产生时域上连续的干扰信号从图1（b）中可以直观地了解，当接收机B输出的信号v永远存在且高于接收机A的信号时，比较输出可抑制接收机A的输出。

3 工程实现可行性分析

以1部典型雷达为例可计算实现掩护扇面的干扰机的基本设计要求，并进行工程可实现性分析［2］。

雷达主要参数：工作频段为S波段，功率为60kW，天线增益40dBi，副瓣增益5dBi，辅助天线增益为10dBi。工作场景为：抵近式干扰机距雷达距离为50km，RCS值为2m2，目标距雷达100km，干扰机有效辐射功率为x。

（1）接收灵敏度的估算：

根据电磁波传输理论，干扰机接收灵敏度为：

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式中：Prmin为干扰机接收功率值；λ为雷达工作波长；Pt为雷达发射峰值功率；R为干扰机距雷达距离；Gt为雷达第一副瓣天线增益。

代入相应假设值后得：Prmin≈-53dBm。

瞬时带宽2GHz（目前雷达的最大工作带宽）的接收机工作灵敏度大于-53dBm，所以工程上可以实现宽带干扰机的工作灵敏度设计。

（2）发射功率的估算

根据电磁波传输理论，在100km处2m2目标

式中：Prmin为雷达接收功率值；λ为雷达工作波长；Pt为雷达发射峰值功率；Gt为雷达主瓣增益；R为目标距雷达距离；σRCS为目标有效反射面积。代入相应假设值后得：对主天线输出端的信号强度为：

式中：PtGt为干扰机的有效辐射功率；R为干扰机距雷达距离；G副为主天线副瓣增益。

代入相应假设值后得：

主天线合成输出信号为：

同理可以得出辅助天线的输出：

当辅助天线输出大于主天线输出时，主天线无输出：

当x＞1 000mW时上式可表达为：

则x＞3.5W时，即可满足天线无输出的要求。

如果干扰机接收灵敏度优于-53dBm，干扰功率大于3.5W，干扰信号在主副瓣区域上是连续的，即可在第一副瓣区域掩护100km处RCS值为2的真实目标（雷达的典型参数设计值如上），工程上上述设计值基本可以实现，并留有一定的余量。

4 结论

对于副瓣消隐雷达，通过适当调整干扰机的接收灵敏度、干扰功率和干扰样式可实现干扰和掩护扇区的扩展，完成主瓣以外区域对目标的掩护。

［1］ Skolnik Merrill I.雷达手册［M］.王军，林强，米慈中，等译.北京：电子工业出版社，2003.

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

［3］ Guo Jian-ming，Li Jian-xun，Lv Qiang.Survey on radar ECCM methods and trends in its developments［A］.CIE International Conference on Radar［C］.Shanghai，China，2006：1578-1581.