浅谈二次雷达S模式及其抗干扰性能

何帅

摘  要：当前，在航空事业中已普遍应用二次雷达系统，该系统能更好地帮助指挥人员完成飞机的起飞、降落和识别等工作。而二次雷达系统也在不断地改善和更新，使其能够抵抗复杂信号的干扰并对编码信息进行及时响应等。该文从S模式二次雷达的概述入手，探究了其具有的特点、工作原理和抗干扰性能，以期为更好地提高二次雷达的使用性能打下一定的理论基础，从而促进航空事业的发展。

关键词：S模式  二次雷达  工作原理  抗干扰性能

中图分类号：TN958                          文献标识码：A                    文章编号：1672-3791（2020）11（b）-0012-03

Abstract： At present， the secondary radar system has been widely used in the aviation industry， which can better help the commander to complete the takeoff， landing and identification of aircraft. The secondary radar system is constantly improved and updated to resist the interference of complex signals and respond to the coded information in time. Starting with the overview of S-mode secondary radar， this paper explores its characteristics， working principle and anti-jamming performance， in order to lay a certain theoretical foundation for better improving the performance of secondary radar， so as to promote the development of the aviation industry.

Key Words： S mode; Secondary radar; Working principle; Anti-interference

近年来，随着飞机密度的不断上升，空中管制也越来越严格，在这个过程中二次雷达系统被航空业广泛应用。二次雷达随着时间的演变不断发生着变化，从常规二次雷达到单脉冲二次雷达，再到全固态二次雷达，后又更新到现在的S模式二次雷达，其被赋予的功能不断增加，准确率随技术的不断更新而逐渐上升。S模式二次雷达相比以前的A/C模式二次雷达，具有更为显著的特点，在很大程度上提高了雷达的使用性能。

1  S模式二次雷达概述

S模式二次雷达最早起源于美国和英国，相关研究人员对每架飞机进行离散地址码标注，当飞机位于雷达扫描范围内，系统可对其进行有效识别并进行点名式询问，被点名的飞机做出相应的回复。S模式相比A/C交互模式来说，可以有效减少雷达的询问率，并降低异步信号干扰率，而且其配备了数据链通信设备，可以很大程度上增加空中交通管制能力。由上可知，S模式询问是通过雷达系统询问带有特定地址码的飞机，而后飞机会做出相应的回复。此过程中，由于飞机上装有S模式的应答机，答复的信息中也会包括本机的地址码。这样一来，可以有效避免信号同步窜扰的情况，同时能够有效达到地空双向数据的实时交流和沟通。S模式二次雷达中涉及到的询问和应答，主要是通过数据链和数据块来完成的，询问和应答的报文格式各有24种，由56位二进制信息构成，能够实现不同的数据传输。

2  S模式二次雷达所具有的特点

（1）能有效缓解以前的A/C模式的编码不足情况，因为A码的数量不是无限的，当飞机的数量不断增多，4 096个二次代码就不够分配使用了。而现在使用的S模式可以有效解决上述问题，飞机的地址码是24位，那么地址码的数量能够达到224个，是上述A/C模式二次代码的4 000多倍，这样一来就可以有效缓解二次代码数量不足、重复的问题。

（2）在保证飞机正常询问的前提下，能有效降低雷达的询问次数，从而减轻雷达的工作量，降低其自身负荷。S模式二次雷达包括全呼模式和点名询问模式，其中后者的优势在于雷达可以针对某架飞机开展单独询问，具有相同地址码的飞机才能进行应答，这个过程中会降低信号干扰，提高雷达询问的准确率，从而降低雷达询问的次数。

（3）S模式二次雷达可以获取更多的信息，传统的A/C模式二次雷達只能够进行位置信息反馈和识别，不能进行多方面信息反馈，而现在的S模式具有56/112位的询问和应答脉冲数据块，能够反馈多方面信息。同时，S模式中的数据块还可以进行自动校验，从而提高各方面数据的准确性和真实性。

（4）S模式具有高空监管功能，采用其模式能够有效控制飞机间的距离并进行准确的定位，当飞机间距离较近时会发出警告，这就是防撞体系TCAS。

3  S模式二次雷达的工作原理

3.1 询问模式

传统的二次雷达系统只有3/A和C模式上的询问，而现在的S模式又增设了过渡模式（A/C/S）、全呼模式和轮呼模式，前者主要用于获取没有安装S模式应答系统飞机的代码信息，上述飞机只安装了A/C模式应答机;中者主要用于获取安装S模式应答系统飞机的代码信息，它能够向飞机的应答系统传送询问代码，主要是能够准确捕获飞机的位置和地址码，并对其进行锁定，上述询问代码主要包括两种：一种是II码，另外一种是SI码;后者主要是实现与飞机应答机之间的各种数据交流，获取全面的信息。

此外，这里的S模式询问系统中过渡模式里存在一项技术需要额外说明，就是具有S模式的二次雷达可以有效识别装有传统A/C模式应答体系的飞机和S模式应答系统的飞机;反过来，具有S模式应答体系的飞机可以回应常规雷达和S模式询问体系的雷达。

3.2 应答模式

飞机上装有S模式应答机，其是在收到雷达发出的询问信号代码后，采用l 090 MHz的频率进行信号传送，从而进行应答。这个过程中，信号传送会发生延迟，大概在30 μs。应答信号在发送前会有一个8.0 μs的导前脉冲，其位置是固定不变的，同时在其后面会覆盖上56 bit或者112 bit的数据，其脉冲宽为1 μs“有脉冲及无脉冲”区间，即用“一个脉冲后面跟一个无脉冲”表示二进制数1;用“一个无脉冲后跟一个脉冲”表示二进制数0。整个信号传输采用曼切斯特編码，实现了数据信息的实时发送、传播和保留，此外，信号抗干扰水平也有了大幅度提高。S模式下的飞机上应答数据有25种型式，当前国际中使用的型式有9种，其最后的24bit数据代表飞机的地址码和校验位数据信息。

4  S模式二次雷达抗干扰性能

传统的二次雷达在运行过程中会受到以下几种干扰：混淆干扰、异步干扰和发射干扰。其中，混淆干扰主要产生在应答信号发送20.3 μs内，两个应答脉冲即可重叠也可不重叠;异步干扰主要发生在其他雷达发起询问后，飞机进行应答，而该雷达接收到相关信号，从而造成一定程度的干扰;反射干扰主要是由于地面的物体发生反射而产生的虚假信号，给该雷达呈现出虚假目标的情况。针对上述发生干扰的情况，S模式可以有效避免。

4.1 抵抗混淆干扰

当信号发生同步窜扰和交织的情况时，就会出现混淆干扰情况，从而出现识别编码和高度解码错误的现象。S模式可以有效解决上述问题，其中涵盖的Mode S询问策略能够对飞机进行选择性的询问，当雷达发出群呼信号后，还可进行点名式询问，没有被点名的飞机不会做出回复;在询问过程中会有效识别飞机上的地址码，从而能快速、准确、有效地对飞机识别并进行数据信息交流。通过此模式，即使两架飞机间距很近，也能有效识别，雷达通过地址码进行点呼，两架飞机也不会互相干扰，不会出现同时应答的情况。

4.2 抗异步干扰

异步干扰主要是由于雷达接受了其他雷达发送询问信号后飞机做出的应答信号，总体而言，飞机天线没有方向性，所以很容易对雷达造成信号干扰，也很容易对信号代码产生错译的现象。而S模式可以有效避免信号异步干扰，其能选择性地对飞机进行询问，因为每个飞机上都有唯一的地址码，雷达能够有效识别并清除错误的信号信息。依据MSSR技术，雷达可以有效辨别目标并准确对其进行定位，所以S模式二次雷达可以降低对飞机的询问率，进而减少对信号的异步干扰。

4.3 抗反射干扰

反射信号干扰是由于大气层、电离层、山峦和建筑等对一些电波进行反射和折射，从而造成信号反射传播。而S模式二次雷达可以有效降低对反射信号的识别率，其能利用航迹关联策略和算法，有效设定目标方位和距离高度门限消除反射干扰信号，从而有效去除对二次雷达的干扰。

5  结语

S模式二次雷达相比于以前的二次雷达，能有效获取更多的数据信息、降低对信号的干扰，有效避免危险发生;此模式在航空领域所起的作用越来越重要，可有效促进航空交通管制的高效、健康发展。

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