机载雷达同频干扰现象研究

汪 玮

(中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥 230088)

机载雷达同频干扰现象研究

汪 玮

(中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥 230088)

机载雷达工作在日趋复杂的电磁环境中，特别是在编队作战时经常受到同频干扰问题的影响，严重制约了机载雷达探测性能的发挥。针对同频干扰现象分析了两个主要的因素，并给出了初步的解决同步干扰的措施。

机载雷达；同频干扰；抗干扰

Abstract: With the increasingly complex electromagnetic environment (EME), airborne radars are often affected by co-channel interference, especially in the formation combat, which seriously restricts the detection performance of airborne radars. Two main factors are analyzed for the phenomenon of co-channel interference, and the preliminary measures are also given.

Keywords: airborne radar; co-channel interference; anti-interference

0 引 言

现代战场电磁环境日益复杂,机载雷达同频干扰严重，以至于直接影响到雷达的探测、跟踪和抗干扰能力。由于两机或多机雷达频段相同或相近，故两机距离越近，雷达发射功率越大，干扰则越强。该干扰会影响目标检测，甚至导致接收机饱和，从而无法发现目标，不利于操作员和指挥员观察，直接影响作战指挥决策质量。本文以某机载雷达为例，分析同频干扰对机载雷达的影响。

1 异步干扰初步分析

利用机载雷达记录的数据进行对比分析。统计分析形成同频异步干扰时所在扫描周期内所有扫描方向噪声背景，较无异步干扰时强16 dB。同时，对雷达记录仪记录的雷达原始回波分析发现，存在异步干扰时回波脉冲内存在周期性的规则干扰脉冲信号，且该信号明显强于正常回波信号。同频干扰脉冲会导致距离多普勒谱的背景噪声大幅度抬升，所有速度的目标检测都会受到影响。

雷达接收来自干扰源的发射信号强度与距离的平方成反比，雷达接收来自目标的反射信号强度与距离的四次方成反比，而且干扰源的发射信号强度远远大于目标的后向散射信号强度。[2]所以，同频干扰通常都会对雷达造成明显的影响，导致被干扰雷达探测能力下降。

雷达接收同频干扰的强度主要受两个因素决定，一是两者之间的距离，二是两者之间的频率间隔。

2 距离影响分析

2.1 不饱和安全距离分析

雷达接收前端采用的是宽频带接收方式，所以只要同频干扰信号处于雷达工作频带范围之内都可以进入雷达接收通道。当干扰源信号较强时，会导致接收前端因饱和而出现非线性，可能会致使雷达无法正常探测目标。[3]为了避免接收通道饱和，两架机需要保持一定的安全距离。

雷达接收到的信号功率与干扰雷达的发射功率Pt、发射增益Gt(发射波瓣不同指向副瓣电平不同，所以各方向增益会有不同)、两机之间的距离R和接收通道有效面积Ae等因素有关，具体可用如下公式[1]表示：

根据机载雷达的相关参数计算，可以得到两架机不同距离情况下某一架机上雷达接收到的功率，取典型的发射方向进行分析，分析结果如图1所示。从分析结果可以看出：(1)发射主瓣方向，较远距离范围内均有可能会导致接收通道饱和；(2)发射主瓣5°以外方向、距离50 km以外的条件下可以保证机载雷达接收通道不饱和。

图1 两架机干扰影响分析

2.2 探测性能影响分析

在雷达接收通道不饱和的前提下，同频干扰信号进入雷达接收通道后会提高雷达的噪声背景电平，降低雷达作用距离。进入机载雷达的干扰功率电平与两机之间的距离有关。按照上述100 km附近，同频条件下平均干扰功率16 dB推算不同距离的干扰功率，同时评估在此干扰功率条件下机载雷达的探测能力，详细分析结果见图2和图3。从图中可以看出，距离越远同频干扰影响越小，而且距离较远时仍然存在一定的干扰影响，如距离400 km条件下探测距离仍然下降达20%。

实际飞行过程中，由于各自平台均处于运动中，加上雷达天线副瓣存在零点等因素的影响，同频干扰的强度会有一定的起伏。

图2 同频干扰功率均值随距离的分布

图3 探测能力随同频异步干扰距离的分布

3 频率间隔影响分析

根据上述距离影响分析结论，来自发射主瓣的信号较强，在很小的方位范围内可能会导致接收通道出现饱和。鉴于此，频率间隔分析中仅对来自5°以外副瓣方向的发射信号进行进一步干扰影响分析。

同频干扰信号进入雷达接收通道后分别与一本振信号、二本振信号进行两次下变频，干扰信号即由射频信号逐步变成了频率较低的中频信号。在此期间，随着信号频率降低，信号带宽逐步变窄，与雷达工作频率相差较远的干扰信号频率会在变频过程中被滤波器滤除，而离雷达工作频率较近的干扰频率会得以保留，随着目标、杂波及噪声信号一同变成数字信号，在目标检测时造成干扰。[4]

图4 接收通道下变频原理示意图

按照雷达设计参数和器件性能参数进行理论分析，初步分析结果表明：间隔4个频点条件下，在主瓣接收方向，干扰信号依然大于系统灵敏度；在副瓣接收方向，距离50 km以上时，同频干扰信号小于雷达接收通道灵敏度，可以忽略不计。

4 分析结论

综上分析，可以得到如下初步结论：

(1) 同频干扰对雷达探测能力影响较为明显。

(2) 发射和接收主瓣方向增益高，在较远的距离范围内主瓣发射和主瓣接收方向均存在较为明显影响；但主瓣窄，影响主要表现在干扰雷达所在的较小方位内。

(3) 发射主瓣5°以外，不饱和安全距离约为50 km。

(4) 避免干扰最有效的手段是规划频点使用，对频率间隔4个及以上为好。

5 结束语

目前，雷达同频干扰主要是通过采用超低副瓣天线、改变发射信号形式、雷达频率捷变、改变雷达脉冲重复频率等方法来消除。[5]在实际飞行过程中，可通过规划航线和高度，避免波束正面照射其他机载雷达，以及错开雷达使用频点来有效降低同频干扰的影响。同频干扰产生方式多样，降低或消除同频干扰的方法存在局限性，因此消除雷达间的同频干扰是一个多种方法相结合的综合处理过程。在进行雷达总体设计时,必须综合各项战技指标要求,在不影响雷达指标功能的前提下,提出解决同频干扰的具体措施，特别是要综合各种抗干扰手段,以达到最佳效果。

[1] George W Stimson. 机载雷达导论[M].2版. 吴汉平，等译. 北京：电子工业出版社，2005.3.

[2] 刘刚.同频干扰产生机理分析及解决方法[J].舰船电子对抗，2011,34 (3)：17-19.

[3] 张文祥,李进华．雷达同频干扰现象分析[J]. 火控雷达技术, 2007,36(2)：50-53.

[4] 李潮. 复杂电磁环境下雷达同频干扰及对策[J]. 电子对抗, 2011(1)：45-48.

[5] 薛春祥，林新党，陈正禄. 舰船雷达同频干扰来源分析及抗同频干扰的方法[J].雷达与对抗，2008 (1)：1-4.

Study on co-channel interference phenomenon of airborne radars

WANG Wei

(No.38 Research Institute of CETC, Hefei 230088)

TN974

A

1009-0401(2017)03-0014-03

2017-07-20；

2017-07-27

汪玮(1982-)，男，工程师，硕士，研究方向：雷达总体技术设计。