一种新的相控阵雷达旁瓣混和干扰策略

赵国林，刘剑豪，韩俊

一种新的相控阵雷达旁瓣混和干扰策略

赵国林，刘剑豪，韩俊

（空军预警学院，武汉 430019）

为从旁瓣对新体制相控阵雷达进行更加有效的干扰，提高干扰资源利用率，本文提出了一种相控阵雷达旁瓣混和干扰策略。论文首先对混和干扰策略进行了描述，给出了干扰策略的运用原则和相关参数的计算方法，随后从数学上证明了干扰的有效性，最后结合三种特定场景通过仿真实验证明了干扰的有效性。该策略将现有方位饱和干扰同卷积干扰进行有效融合，并同时具备二者的优点，较现有相控阵雷达旁瓣干扰方法而言更加灵活高效。

混和干扰；卷积干扰；分布式干扰；相控阵雷达；旁瓣干扰

0 引 言

目前具有旁瓣对消、旁瓣匿影、脉冲压缩等抗干扰技术的新体制相控阵雷达在预警监视、防空反导等领域具有广泛应用［1］。各种抗干扰技术的综合使用使得现有干扰技术在对抗新体制相控阵雷达时效果并不理想。究其原因主要在于现有干扰技术主要针对某一具体抗干扰技术设计，并没有针对相控阵雷达的整个抗干扰系统来设计干扰方案［2-5］，而这也是相控阵雷达干扰技术中一个亟待解决的问题。

针对雷达的旁瓣抗干扰技术，文献［6］提出了一种方位饱和干扰技术，即采用大于雷达旁瓣对消维数的干扰源个数，使雷达的旁瓣对消功能失效。但方位饱和干扰多采用非相干干扰信号，对于具有脉压功能的新体制相控阵雷达而言，干扰无法获得脉冲压缩处理增益，造成了干扰能量的浪费，以至于干扰的有效实施需以大功率干扰信号为条件。

而在对抗雷达的脉冲压缩技术，提高干扰能量利用率上，近年来出现的灵巧式干扰技术成为了研究的热点。文献［7］对其表述为可以获得脉冲压缩处理增益并不大可能受到雷达旁瓣对消、旁瓣匿影等抗干扰的影响。在此基础上，海军航空工程学院的邱杰教授对灵巧式干扰技术的本质进行了探讨［8，9］，指出灵巧式干扰技术仍会受到雷达旁瓣抗干扰技术的影响，纠正了对灵巧式干扰的理解误区。此后，文献［10］研究了开环旁瓣对消技术，指出由于开环旁瓣对消收敛速度快，在满足一定条件下具备对消脉冲干扰的能力，该文的研究结论印证了邱杰教授的观点，即开环旁瓣对消可以对抗灵巧式干扰。

由分析可知，对于具有多种抗干扰措施的新体制相控阵雷达而言，可抑制旁瓣抗干扰技术的方位饱和干扰的干扰能量浪费严重；可提高干扰能量利用率的灵巧式干扰却会受到旁瓣抗干扰技术的抑制。但如果将二者进行合理组合，则可在抑制旁瓣抗干扰技术的同时提高干扰资源利用率，对相控阵雷达进行更为有效的旁瓣干扰。

1 混和干扰策略提出

1.1混和干扰策略的基本条件

卷积干扰由于不需测频就能干扰频率捷变的脉冲压缩雷达，并且可以获得全部或部分脉冲压缩处理增益［11］，成为了灵巧式干扰中的研究热点，故本文将卷积干扰同方位饱和干扰进行混和。但由于卷积干扰是将调制信号与接收到的雷达信号进行卷积调制产生的，若干扰接收机接收不到雷达信号，则不能产生卷积干扰，因此，如进行混和干扰，仍需满足以下三个基本条件：

（1）不同方向上干扰源个数需大于雷达开环旁瓣对消维数；

（2）当干扰机接收到雷达信号后即采用卷积干扰，否则采用射频噪声干扰；

（3）通过干扰资源合理调配确保至少有一部干扰机可实施卷积干扰。

以上三个条件是定义混和干扰策略的基本条件，实际应用中，需在上述三个条件的基础上对混和干扰策略中各因素进行优化协调，以达到较好的干扰效果。

1.2混和干扰策略运用原则

根据战场条件和作战任务的不同，混和干扰策略的具体运用方法也有所差异，但不管条件和任务如何变化，需把握以下三点运用原则。

（1）必须同时满足1.1节提出的定义混和干扰策略的三个基本条件。即干扰机总数需大于雷达开环旁瓣对消维数；当干扰机接收到雷达信号后即采用卷积干扰，否则采用射频噪声干扰，卷积干扰的具体类型由实际作战要求决定；确保至少有一部干扰机可以实施卷积干扰。

（2）如欲使混和干扰策略表现出压制性干扰效果，需有采用噪声卷积干扰技术的干扰机存在，并选择合适的噪声调制长度；如欲表现出欺骗性干扰效果，需有采用脉冲卷积干扰技术的干扰机和采用射频噪声干扰技术的干扰机同时存在，产生的假目标个数由脉冲卷积干扰决定。

（3）在干扰过程中，各个干扰机的干扰样式和干扰功率是可以变化的，要根据战场环境灵活改变混和干扰的组成策略，达到灵活多变的干扰效果。除此之外，要注重干扰机间的协调配合，防止干扰信号间互相影响。其中相互影响主要表现在噪声卷积干扰遮盖住了脉冲卷积干扰产生的假目标信号，不同脉冲卷积干扰产生的假目标间的相互影响，以及各干扰机不同的干扰功率对于干扰效果的影响。

1.3干扰参数计算

1.3.1干扰机个数计算

干扰机个数Nj为混和干扰策略中所采用的干扰机总数，其计算方法为：

式中Nr为雷达的开环旁瓣对消天线数，对于不同雷达Nr取值不同，如爱国者雷达有5个旁瓣对消天线，宙斯盾雷达有6个旁瓣对消天线。在进行干扰前，Nr的具体取值可通过技侦等途径获得或者根据被干扰雷达的技术体制进行估算。

1.3.2干扰临界角计算

干扰临界角φ0是干扰机能否进行噪声卷积干扰的判断门限，其大小由雷达天线增益、干扰接收机灵敏度、干扰机距雷达距离、雷达发射功率、干扰天线增益等众多参数共同决定的。因此，在实战中，要事先计算好干扰机在不同距离上的干扰临界角，以确保需要进行噪声卷积干扰的干扰机可以接收到雷达信号，计算方法为：式中Pmin为干扰机灵敏度；Pt为雷达的发射功率；Gt（φ0）为雷达天线在干扰临近角φ0方向上的天线增益；Gj为干扰机天线增益；λ为雷达发射信号波长；γ为干扰天线和雷达天线的极化失配损失系数；L为雷达信号传播过程中的各种损耗；Rj为干扰机距离雷达距离。

1.3.3干扰压制范围计算

单部噪声卷积干扰压制范围Dj为噪声卷积干扰能够干扰雷达的距离范围，是合理运用噪声卷积干扰的一个重要参数，其计算方法为：

式中dj为噪声卷积干扰机距雷达距离；fd为移频调制频率；如不对干扰进行移频调制；则fd=0，B为雷达发射信号带宽，τ为雷达发射信号时宽；Tj为卷积调制噪声长度；c为光速。

当n部干扰机同时进行噪声卷积干扰时，由于干扰机之间的压制范围组合方式不同，总的压制范围D的求法也有所不同，具体来讲有四种基本情况，如1所示。

图1 压制范围组合方式图

1.3.4假目标位置计算

假目标距离集Dp为脉冲卷积干扰产生的假目标至雷达的距离集，其元素个数即假目标个数等于调制脉冲数N。运用中可通过调节Dp来控制假目标的分布，其计算方法为

式中Δti为第i个参与卷积的调制脉冲时延；dp为脉冲卷积干扰机至雷达距离。

1.3.5假目标间最小距离计算

在实战中若假目标间距离小于最小距离dmin，那么假目标将会相互影响，影响欺骗性干扰效果的发挥。由此可见，假目标最小距离对于假目标欺骗性干扰而言，是一个十分重要指标，其计算方法为dmin=（M+Mp）dr/2（5）式中M为雷达恒虚警参考单元数；Mp为恒虚警检测保护单元数；dr为雷达距离单元长度。式（5）的物理意义为一个假目标信号不能存在于另一个假目标信号的恒虚警参考单元中。

2 混和干扰有效性证明

设J为干扰信号集；U为相位系数集；G为主瓣增益集；w为开环旁瓣对消系数集，有：

式中，ji（t）为第i个干扰源产生的干扰信号，设1≤i≤P时，ji（t）为噪声卷积干扰信号，当P＜i≤M时，ji（t）为射频干扰信号，表示第i个辅助天线对于第j个干扰信号相对主天线的相位差，G（φi）表示主天线在φi的方向上的天线增益，wi为第i个辅助天线的开环旁瓣对消系数。开环旁瓣对消处理后，主通道信号的矩阵表示形式为：

式中Y为开环旁瓣对消处理后主瓣输出信号，因为开环旁瓣对消处理无法抑制混和干扰策略，所以开环旁瓣对消后的Y不为0，此时对消系数w为一组没有实际意义的系数。设匹配滤波器的影响函数为s*（-t），则经过匹配滤波处理后信号为：

式中，K=G-wU，由式（6）可知K为1×M维的系数矩阵，设K=［k1，k2，…kM］，于是式（8）可化简为：

式中ni（t）为产生第i个噪声卷积干扰的调制信号，s（t）为参与卷积调制的雷达信号，将（9）进行傅立叶变化，得到Z（t）的频域表达式为：

由（10）可知，干扰信号中前P个噪声卷积干扰信号获得了雷达的脉冲压缩处理增益S（f）2，而后M-P个射频噪声信号频域上需要与匹配滤波器的响应函数相乘，相当于对干扰进行了滤波，并不能获得脉冲压缩处理增益。由此可知，混和干扰策略中的噪声卷积干扰可以获得雷达的脉冲压缩处理增益。

3 仿真分析

利用带宽为20 MHz，脉宽为20μs模拟雷达辐射源信号作为干扰机接收到的雷达发射信号，对其进行卷积调制，生成卷积干扰信号。根据1.2节讲述的混和干扰策略应用原则，结合三个想定场景，对混和干扰策略的干扰效果进行验证。三个场景所用雷达均为相控阵雷达，参数如表1所示。需要说明的是混和干扰策略是针对旁瓣干扰设计的，为突出效果，进行混和干扰的同时不加入其它主瓣干扰。

表1 场景所用雷达参数

3.1形成压制性干扰走廊

在该场景下，我方干扰机组成的随队混和干扰机阵奉命从旁瓣对敌方相控阵雷达系统进行压制性干扰，距雷达形成一条长90 km的空中干扰走廊，使雷达无法探测到距其130 km、160 km、190 km的三架作战飞机。近距离干扰机阵采用噪声卷积干扰，远距离干扰机阵采用射频噪声干扰，各干扰机参数通过1.3节中的方法进行计算，详见表2。

表2 场景一干扰机参数表

干扰过程中三架噪声卷积干扰机采用接力干扰的方式，图1中的第二种组合方式，压制干扰范围相互叠加，此时形成的干扰走廊长度最长。射频噪声干扰机向目标雷达持续发射射频噪声干扰信号，为干扰走廊的形成创造一个较强的噪声干扰背景，辅助噪声卷积干扰更好发挥干扰效能，干扰效果如图2。

图2 压制性干扰走廊效果

由图可知，在距离雷达120～210 km形成了一个较强的干扰区域，被干扰雷达无法探测到位于区域内130 km、160 km、190 km的三架作战飞机，实现了形成压制性干扰走廊的作战意图，可见，利用混和干扰策略可形成压制性干扰走廊。

3.2形成假目标机群

在该场景下，我方干扰机组成的随队混和干扰机阵奉命从旁瓣对敌相控阵雷达系统进行假目标干扰，在据雷达150 km和180 km的两架作战飞机周围形成多个假目标回波信号，对雷达进行欺骗。近距离干扰机采用脉冲卷积干扰，利用公式（4），可在指定位置上生成假目标回波，为使产生的假目标更加逼真，还可对假目标的位置和速度进行关联，形成欺骗航迹，远距离干扰机采用射频噪声干扰。各干扰机参数通过节中的方法进行计算，详见表3。

表3 场景二干扰机参数表

干扰过程中，混和策略中的多部脉冲卷积干扰机彼此协调，对雷达形成多个具有欺骗性干扰效果的假目标，并且假目标信号分布在真实目标周围，使雷达无法对真实目标进行分辨，射频噪声干扰机向目标雷达持续发射射频噪声干扰信号，为假目标机群的形成创造一个较强的噪声干扰背景，辅助脉冲卷积干扰更好发挥干扰效能，干扰效果如图3。由图可知，在位于150 km和280 km的作战飞机周围，共形成了28个假目标信号，并且这些假目标均大于雷达恒虚警检测门限，构成雷达虚警，达到了形成假目标机群的作战意图。由此可见，利用混和干扰策略能够构建假目标机群对雷达进行欺骗干扰。

图3 假目标机群应用效果

3.3掩护作战飞机突防

该场景下，我方混和干扰编队奉命掩护两架作战飞机进行突防。卷积干扰机采用脉冲卷积和噪声卷积两种干扰方式，噪声卷积干扰负责对目标回波进行遮盖，脉冲卷积干扰负责产生假目标干扰信号，射频噪声干扰机向目标雷达持续发射射频噪声干扰信号，为卷积干扰机创造较强的噪声干扰背景，辅助卷积干扰更好发挥干扰效能，干扰机参数详见表4。

表4 场景三干扰机参数表

干扰过程中，噪声卷积干扰机的任务是保证产生的噪声卷积干扰始终覆盖作战飞机的回波信号，使雷达无法在强干扰背景下检测到作战飞机，不要求有很长的干扰区域；脉冲卷积干扰机的任务是在突防飞机前后产生假目标信号，需同噪声卷积干扰机协调配合，避免假目标被噪声干扰所遮盖；射频噪声干扰机用途仍为产生连续的噪声干扰背景，干扰效果如图4。

图4 掩护进攻飞机突防应用效果

从图中可以看出，在噪声卷积干扰遮盖区域内，没有发现目标信号，成功遮盖了作战飞机回波，脉冲卷积干扰机在遮盖区域的前后共形成了10个假目标信号，构成雷达虚警，混和干扰策略的运用使目标雷达既无法发现突防飞机，又受到了假目标的欺骗干扰，能够较好完成掩护进攻飞机突防的作战应用。

4 结 语

本文提出了将饱和分布式干扰和卷积干扰融合的混和干扰策略，给出了干扰策略的条件和运用原则，并通过理论分析证明了混和干扰策略的有效性，结合具体场景验证了混和干扰策略的有效性。

该策略同时具有饱和分布式干扰和卷积干扰的特点，既可以有效对抗收敛速度快的开环旁瓣对消系统，又可以获得部分脉冲压缩处理增益，提高干扰能量利用率，是一种对抗相控阵雷达较为有效的旁瓣干扰策略。

［1］ 张光义.相控阵雷达原理［M］.北京：国防工业出版社，2009.

［2］ 张光义.提高雷达系统抗干扰能力的一些措施［J］.现代雷达，2001，23（1）：6-12.

［3］ Kirkpantur-çadalli A A.AN INVESTIGATION OF JAMMING TECHNIQUESTHROUGH A RADAR［D］.Ankara，Turkey：Middle East Technical University，2007.

［4］ 王象，杨建华，闵涛，等.基于雷达对抗试验等效推算的密集压制干扰研究方法［J］.宇航学报，2012（2）：217-221.

［5］ 郭波，宋李彬，周贵良.分数阶傅里叶滤波在欺骗干扰中的应用研究［J］.电子学报，2012，40（7）：1328-1332.

［6］ 胡生亮，金嘉旺，李仙茂.雷达旁瓣对消的多方位饱和干扰技术研究［J］.雷达与对抗，2003（3）：45-49.

［7］ Schleher D C.Electronic warfare in the information age［M］.Norwood MA：Artech House，1999.

［8］ 邱杰.灵巧噪声干扰与旁瓣消隐技术关系探讨［J］.现代雷达.2012，34（08）：55-59.

［9］ 邱杰，邱丽原.灵巧噪声干扰本质及相关基本问题探讨［J］.现代防御技术，2012，40（03）：132-136.

［10］白渭雄，张文，苗淼.旁瓣干扰对抗技术研究［J］.系统工程与电子技术，2009（01）：86-90.

［11］张煜，杨绍全.对线性调频雷达的卷积干扰技术［J］.电子与信息学报，2007，29（6）：1408-1411.

A Novel Sidelobe Mixed Jamm ing Strategy against Phased Array Radar

ZHAO Guo-lin，LIU Jian-hao，HAN Jun
（Air Force Early Warning Academy，Wuhan 430019，China）

In order to effectively interference new types of phased array radar from the sidelobe and improve utilization of jamming resources.A novel phased array radar sidelobe mixed jamming strategy is proposed in this paper.Firstly，the paper describesmixed jamming strategy.The operational principles of jamming strategy and the calculation method of related parameters are given.Then，demonstrate the effectiveness of jammingmathematically.Finally，prove validity combination of three specific scenarioswith the help of simulation experiments.The strategy has the advantages of both azimuth saturated jamming and convolution jamming，and incorporates the two jamming effectively.It ismore flexible and efficient compared with the existingmethod of phased array radar sidelobe jamming.

mixed jamming；convolution jamming；distributed Interference；phased array radar；sidelobe jamming

TN972

：A

：1673-5692（2015）06-607-06

赵国林（1979—），男，河南人，硕士，讲师，主要研究方向为雷达与对抗、信息作战指挥；

E-mail：duj81@163.com

刘剑豪（1978—），男，河北人，博士，讲师，主要研究方向为电子对抗情报、电子对抗作战指挥与仿真；

韩 俊（1983—），男，安徽人，博士，讲师，主要研究方向为电子对抗工程、电子对抗信息处理。

10.3969/j.issn.1673-5692.2015.06.009

2015-05-28

2015-11-20