射频隐身性能测试评估技术研究

赵东涛等

摘 要：文章从无源探测的角度介绍了机载射频信号的快速扫描、判断分析，特征信息测量的探测方法；给出了利用信号特征信息与模板库信号进行匹配识别方法；提出了用联合截获概率来评估射频隐身性能评估方法。

关键词：无源探测；射频隐身；匹配识别

1 引言

飞行器射频隐身技术是指机载雷达、通信导航识别（CNI）、数据链等机载电子设备抵御射频无源探测、跟踪、识别的隐身技术，以减少射频无源探测系统对飞机的作用距离及跟踪制导精度，从而提高飞机的突防能力、生存能力和作戰效能。无源探测设备通过截获载体平台自身携带的辐射信号进行检测、处理、识别，估计出目标信号的到达方向，进行目标探测和跟踪，确定平台的位置信息。

美国在1979-1980年就完成了第一个射频隐身的飞行试验测试，仅滞后美国第一架隐身飞行器F-117的验证机“海弗蓝”首飞一年多时间[1]。美国目前已经全面掌握了射频隐身技术，为新一代战斗机F-22和F-35研制了射频隐身性能良好的机载雷达、通信导航识别等电子设备，各类机载电子设备辐射能量的自适应控制技术、射频隐身波形设计技术等射频隐身技术[1]。国内目前在通信侦察和雷达侦察系统等方面的研究均已取得了很大的进展，但对于综合一体化射频隐身研究处于演示验证阶段。为了更好地研究、更有效地运用射频隐身技术和装备，就必须对其效能进行合理的、有效的评估。

如何进行军机射频隐身性能测试评估，目前尚无一个统一、全面的衡量标准，因此需要进行深入研究。文章从无源探测的角度分析给出了机载射频信号快速扫描、判断分析，特征信息测量的方法，从军机射频隐身性能飞行试验的角度给出了用联合截获概率来评估射频隐身性能的方法。

2 测试原理及方法

射频隐身技术的目的是降低平台被无源探测设备侦测的概率，即截获接收机是射频信号威胁的主要来源。截获接收机的基本功能有两个方面：探测截获和分类识别。因此，这两个基本功能也就成为射频隐身测试技术的基本出发点。

2.1 测试原理

射频信号监测的原理是通过对空间信号进行搜索、检测、截获、测量和识别，获取信号的特征参数和类别，将特征参数与模板库信号进行匹配识别，对有用信号分类后保留分析，必要时进行监听、监视，并对其实施监管，对无用的信号的剔除信号的搜索是寻找信号的过程，在搜索的同时对信号实施检测，检测就是发现信号。判断有无信号的依据通常是信号电平，当接收设备在某种状态下输出大于“门限”电平时，就判定为信号存在，反之就是无信号存在。

截获是指对检测到的信号截取，雷达信号截获定义为：“连续检测到几个信号脉冲，并据此测出信号的基本参数”；通信信号的截获定义为：“检测到信号并已截取或抽样到了足够的信号长度，能够从中提取出该信号的基本参数”。

测量是指对截获的信号各参数的测试和估计。包括各领域的参数测量，如频率域的参数有中心频率、带宽、变换速率等；时间域的参数有脉冲宽度、脉冲重复周期等；调制域的参数有调幅和调频的调制指数、数字信号的码元速率等[2]。

信号识别是信号监测的一个重要功能。通常信号的识别是通过提取信号固有的个体特征信息后，与模板库中信号特征进行匹配，达到对有用信号识别的目的。

2.2 测试系统构建

射频隐身检测系统主要由雷达信号侦收系统、通信信号侦收系统、塔康信号侦收系统及实时信号分析仪、主控分系统、旋转平台、辅助设备等组成。

2.3 测试系统关键技术

测试系统对空间环境电磁信号进行扫频搜索，检测并截获，获得扫描各处的场强后；另一重要的任务就是信号分析，即从一个多种信号构成的复杂信号环境中，分选和分离每个信号，测量和分析各个信号的基本参数，将信号特征信息与模板库信号进行匹配识别，对无用信号的剔除，有用信号分类后进一步分析识别。

2.3.1 雷达信号特征识别

雷达信号识别的方法是利用雷达信号处理机和实时信号分析仪对信号形式与模板库比对分析脉内特征，当各参数与数据库中某一雷达的数据相符时，即被识别为该雷达，匹配模板法的关键技术包括模板库的创建、匹配算法的实现、匹配输出性能参数提取，系统流程如图3所示。

雷达信号接收机对接收到的实时雷达信号测出每一个脉冲到达的方位角度和幅度或脉冲功率，然后对信号采集，采集到的信号由雷达信号预处理器进行处理，分析每个脉冲的到达时间（TOA）、脉冲宽度（Pw）、载频（RF）等参数及信号脉内特征，所有参数组合后形成脉冲描述字（PDW）。信号预处理对实时输入的脉冲描述字（PDW）与模板库中已知雷达信号进行快速的比较，模板库中雷达的参数是预先装载的，将认定为无用信号的立即剔除，有用信号分类后装入缓存器。信号主处理对信号预处理所得到的存在缓存器中的雷达脉冲描述字（PDW）数据，按照雷达信号数据库中的已知信息，进一步对与雷达特性不匹配的数据进行去除，对在雷达数据库预设范围内的雷达信号进行雷达辐射信号检测、状态识别、参数评估等，并将处理结果进行显示和记录。

2.3.2 通信信号特征识别

通信信号的侦察是使用通信侦察设备和无线电测向设备搜索、截获无线电通信的工作频段，经过分析识别以获取通信体制、调制方式、测定通信信号的来波方向并对电台定位，对电台信号特征参数分析，实时测量信号的主要技术参数。对模拟调幅（AM）信号，主要参数有载波频率、信号电平、带宽、调幅度和调制方式等；对于模拟调频（FM）信号，除了载波频率、信号电平、带宽外，其调制参数包括最大频偏、调频指数等；对于数字通信信号，除了载波频率、信号电平、带宽等通用参数外，还有码元速率、符号速率等基本参数。必要时，在侦查过程中，根据需要，对截获的电台进行测向和定位。

3 射频隐身性能的评估方法

飞机采用综合射频管理后，其设计特殊的多功能相控阵天线的优势可以最大限度使雷达设备的优良性能为通信所共用，使其能够胜任雷达、电子战和高速数据链等各种功能的战术任务使命[2]。相控阵天线系统方向图不再是单个雷达的天线方向图，而在空间通过相控阵系统合成一个综合的天线方向图，而且系统扫描方式也具有捷变性[2]。

飞机上射频辐射源工作时，由于天线波束宽度的存在，会导致天线主瓣覆盖一定的区域。同时，天线副瓣覆盖了天线周围大部分的空间，主副瓣中包含的辐射能量如果超过最小门限值的截获接收机都有截获定位该飞机的可能。因此，飞机的射频隐身性能可以用天线波束覆盖区中截获接收机的联合截获概率来评估。4 结束语

射频隐身性能测试、评估属于一个新的课题，国内研究还处于起步阶段。经过查阅大量资料，美国新一代战斗机F-22和F-35研制了射频隐身性能良好的机载雷达、通讯导航识别（CNI）等电子设备，掌握了射频隐身性能的测试方法、参量指标选取方法及射频隐身性能的评估标准。文章借鉴了美军F-22和F-35射频隐身评估方法，初步确立了机载射频信号快速的扫描、判断分析、特征信息测量方法，给出了用联合截获概率来评估射频隐身性能的方法，该方法可为后续射频隐身试飞测试提供技术支撑。

参考文献

[1]桑建华，陈益邻.发展中的飞行器射频隐身技术[J].航空制造技术，2011，23（6）：48-50.

[2]陈国海.先进战机多功能相控阵系统综合射频隐身技术[J]. 现代雷达， 2007， 29（12）：1-4.

[3] 杨红兵，周建江等.飞机射频隐身表征参量及其影响因素分析[J]. 航空学报，2010，31（10）：2040-2045.

作者简介：赵东涛（1981-），男，陕西扶风人，工程师，主要从事隐身技术与目标电磁散射、辐射特性试飞研究工作。

王海风（1980-），男，河南太康人，工程师，主要从事隐身技术与目标电磁散射、辐射特性试飞研究工作。

王浩（1982-），男，陕西富平人，工程师，主要从事隐身技术与目标红外散射特性试飞研究工作。