机载预警雷达抗支援干扰措施研究

姚 丹

（中国电子科技集团公司38所，合肥230088）

0 引 言

预警机将雷达装上飞机，提高了雷达的视距，减小了低空盲区，是反低空突防的利器。预警机作为空中机动指挥平台，指挥引导己方战机对敌方目标进行精确打击。它既具备战略价值，又具备战术价值，可作为核心节点建立和维持一个作战体系。在机载任务电子系统中，雷达是获取情报最主要的传感器，是预警机任务电子系统的核心装备。因此，雷达性能的优劣，直接决定了预警机的性能。

现代战争中，电子战日益激烈，对雷达干扰技术的日益进步驱动雷达抗干扰技术的不断提升，而抗干扰能力的高低是直接决定雷达威力能否发挥的关键，因此，预警雷达抗干扰性能的优劣甚至能决定一场战役的胜负。

1 远距离支援干扰介绍及原理

在远距离支援干扰情况下，干扰机远离雷达和目标，通过辐射强干扰信号掩护目标。它的干扰信号主要从雷达旁瓣进入雷达接收机［1］。因雷达天线主瓣较窄，在远距离支援干扰模式下，干扰机通过发射强电磁信号进入雷达天线副瓣，从而使接收机饱和，目标淹没在噪声之中，导致雷达无法有效地检测目标。

1.1 远距离支援干扰方式介绍

由于灵巧噪声干扰既具备欺骗干扰又具备噪声干扰的特点，目前已成为支援干扰所采用的主要方式。随着数字射频存储技术的发展，其在电子战中也得到越来越广泛的应用。

由于脉冲多普勒雷达的相参特性，致其无法进行脉组内频率捷变。干扰机可通过其相参脉冲串精确引导干扰信号，使干扰信号频率误差控制在kHz量级内。同时干扰信号可根据实际需要选择不同的干扰信号带宽，对目标雷达的频率和距离维进行干扰。

干扰目标信号经过天线接收、补偿放大、下变频至中频信号送至数字射频存储器（DRFM），处理之后对信号进行上变频输出被干扰雷达复制脉冲，和噪声发生器相加后，产生干扰波形。对于远距离支援干扰，干扰机只需要接收从雷达天线副瓣发射的一个脉冲便可对准雷达的频率，故可以使用这种噪声干扰来对付机载预警雷达［2］。

1.2 远距离支援干扰下雷达方程推导

雷达、干扰机和目标机的位置关系如图1所示。

图1 雷达、干扰机和目标机位置关系图

目标回波功率为：

式中：Pt为雷达发射功率；Gt为天线增益；σ为目标机雷达截面积（RCS）；λ为雷达工作波长；R为雷达到目标机距离；Ls为雷达损耗因子。

进入雷达接收机的干扰信号功率为：

式中：Pj、Gj为干扰机发射功率和天线增益；γ为干扰信号对雷达天线的极化损失；G′为雷达天线在目标机方向增益，一般认为是旁瓣增益；Rj为雷达到干扰机之间的距离；Br和Bj为雷达和干扰机的带宽；Lj为干扰机发射损耗因子。

此时，雷达方程为：

式中：D0为雷达检测因子。

1.3 干扰实验效果分析

图2～图7给出了远距离支援干扰实验效果，从此次实验效果看，抬高了雷达噪底的同时，在某些频道上形成了一定数量的假目标；从工作画面看，雷达威力有一定的下降，并在点迹预处理数据分析中发现假目标，下面分别给出不同干扰模式下的结果。

图2 旁瓣干扰效果图

图3 旁瓣干扰频谱分析

图4 距离欺骗干扰效果图

图8和图9是雷达在欺骗干扰和噪声干扰下工作画面。

2 抗支援干扰的措施研究

2.1 机载预警雷达组成与工作原理

脉冲多普勒（PD）雷达依靠目标的多普勒效应提高对目标的检测能力，当雷达的发射信号被具有径向速度的目标反射后，目标回波信号的载频相对于雷达发射载频发生了偏移，即多普勒频偏。

图5 距离欺骗干扰频谱分析

图6 窄带多普勒干扰效果图

图7 窄带多普勒干扰频谱分析

图8 欺骗干扰下雷达工作画面

图9 噪声干扰下雷达工作画面

由于PD雷达有良好的杂波抑制能力，具备利用目标的多普勒效应从强地杂波中检测目标的能力，因此，机载预警雷达一般采用PD体制。系统包括主天线、保护天线、频率源、接收机、信号处理、数据处理机以及显控系统。其中接收机包括和通道、差通道、保护通道等，差通道作为测角使用。在天馈系统中安装有全向保护天线，接收机中包含保护通道，以达到抑制强副瓣杂波的目的。

2.2 抗干扰措施

抗干扰措施主要包括以下几种：

（1）低副瓣天线技术

从式（3）可以看出，在支援干扰雷达方程中，雷达作用距离和天线副瓣成反比关系，副瓣越低，则探测威力越大；副瓣越高，探测威力则越小。

（2）脉组间频率捷变技术

因PD雷达的相参特性，雷达无法进行脉间频率捷变，脉组间频率捷变技术仍然是抗有源噪声干扰的有效手段，它能在宽的频带内快速改变雷达工作频率，这样就迫使干扰机的频带加宽，因而使干扰机的功率密度下降，干扰的有效性下降。干扰功率密度下降的倍数，等于雷达捷变频带宽与雷达工作瞬时带宽的比值。图10给出未采用频率捷变的干扰频谱示意图，从图11可以看出，采用频率捷变后，干扰功率被“稀释”。

图10 未采用频率捷变技术的干扰信号频谱

（3）副瓣匿影

雷达设计了旁瓣匿影功能，用以对抗强副瓣干扰。副瓣匿影原理图如图12所示。

从该图可以看出，若主通道信号大于辅助通道信号，则保留信号；若主通道信号小于辅助通道信号，则认为信号从辅助通道进入，丢掉信号。

图11 采用频率捷变技术的抗干扰示意图

图12 雷达副瓣匿影原理图

（4）副瓣对消技术

副瓣对消（SLC）技术是一种常用的雷达抗有源干扰技术，由于雷达主瓣窄，增益高，具有很强的方向性，所以有源干扰信号从主瓣进入的概率小；由于副瓣天线较宽，干扰信号极易从天线的副瓣进入。为了抑制干扰，通常副瓣增益比较低。当雷达处于极强的有源干扰环境时，目标信号极易淹没在噪声中，从而导致目标无法被有效检测。

图13给出了副瓣对消原理框图，SLC技术是利用辅助天线接收的干扰信号来压低主瓣或副瓣进来的干扰信号［3］。在接收天线附近安装若干个辅助天线，该天线主瓣较宽，增益与主天线的平均副瓣相当，为弱方向性天线。利用各天线接收的干扰信号，通过一定的自适应算法，得到N个辅助天线的加权系数。辅助天线信号经加权求和后，与主天线接收的干扰信号相减，使主通道的干扰输出功率最小，从而达到副瓣对消的目的。图14为对消后形成零点示意图。

图13 自适应对消原理图

图14 自适应零点形成图

（5）发射捷变波形

通过发射不同种类波形，增加DRFM对信号参数估计的难度，以达到抗欺骗干扰目的。

（6）干扰指示

雷达对来自各个方位的回波信号背景基底进行评估，当某个方位存在明显超过平均背景的信号时，可以判断此方位存在干扰，雷达就会在此方位给出红色干扰指示线。当存在干扰指示时，可采取适当措施以达到抗干扰的目的。

2.3 抗干扰结果

图15给出雷达采用综合抗干扰手段后，不同模式工作的结果。

从图15可以看出，在采用综合抗干扰手段之后，雷达作用距离明显增大，目标航迹连续，说明抗干扰措施有效。

3 结束语

本文介绍了机载预警雷达的工作原理以及支援干扰的干扰原理及方式，推导出了在支援干扰环境下的雷达方程，并通过实验验证了干扰效果，同时结合作者经验给出了相应的抗干扰措施。从某种程度上说，抗干扰难度大于干扰难度。而机载预警雷达要想提高在复杂电磁环境中的生存能力，必须不断提高自身的抗干扰水平。

［1］赵国庆.雷达对抗原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，1999.

［2］史军军，姜秋喜，毕大平.一种有效的灵巧噪声干扰技术［J］.航天电子对抗，2006，22（3）：41－43.

图15 采用抗干扰措施效果图

［3］陈伯孝.现代雷达系统分析与设计［M］.西安：西安电 子科技大学出版社，2012.