机载预警雷达抗干扰技术研究综述

郑羽深 廖志高 肖恺

引言

机载预警雷达主要用于对远距离空中、地面及海上目标进行搜索、探测、识别与定位，并引导己方武器力量对敌方目标进行有效打击，是作战体系中的“空中指挥部”，是现代战争体系中的核心。随着现代电子信息技术的高速发展，电子对抗技术不断进步，战场电磁环境日益复杂，抗干扰能力成为决定机载预警雷达工作效能和战场生存能力的关键。

1 机载预警雷达干扰特征分析

有源干扰主要指人为有意施放的电磁干扰，从信号的形式上一般可分为压制干扰、欺骗干扰和组合式干扰。压制干扰主要通过侦察到的目标雷达的方位信息、频率、重频、脉宽和带宽等信息，并利用已知信息对干扰样本信号进行相应调制，使干扰信号频率、方向等对准目标雷达，从而使得雷达接收机目标检测能力下降甚至丧失；欺骗干扰主要通过侦察到雷达辐射信号进行被动式储存转发，在雷达正常工作时将产生各类欺骗式假目标，从而影响雷达对目标的探测与跟踪。

现代机载预警雷达有效发射功率大，探测距离一般在300Km 以上。为了防止预警雷达获取突防飞机的距离及方位信息，仅具备从主瓣进入的有源干扰能力是不够的，不仅无法对雷达进行有效压制，反而容易暴露自身方位。因此，往往采用从雷达副瓣施放干扰的方式对其进行干扰压制。

2 机载预警雷达抗干扰技术

机载预警雷达的主要抗干扰技术包括：频率捷变技术、超低副瓣阵列天线技术、副瓣匿影技术、副瓣对消技术和空时自适应处理技术。

2.1 频率捷变技术

由于脉冲多普勒雷达具有良好的杂波抑制能力，可利用目标的多普勒效应从地杂波中检测目标，因此现代机载预警雷达通常采用脉冲压缩加脉冲多普勒体制。由于脉冲多普勒雷达具有相参特性，无法进行脉冲间的频率捷变，一般采用脉组间频率捷变技术对抗有源噪声干扰，它能在较宽的频带范围内快速改变雷达工作频率，逼迫干扰机增加干扰带宽，致使干扰机的功率密度降低，干扰的有效性受到严重影响。干扰功率密度下降的倍数等于雷达捷变频带宽与雷达瞬时工作带宽的比值。

随着雷达抗干扰技术的逐步发展，自适应频率捷变技术逐渐成为主流。当机载预警雷达遇到窄带噪声干扰时，可对干扰频率进行分析，并选择带内其他频率工作，有效对抗窄带干扰。当受到宽带有源干扰时，雷达接收机收到的干扰信号功率超过干扰门限，自动生成干扰测频信号，利用宽带干扰功率谱分布特点，在雷达休止期内对工作频带内不同频率点的干扰强度进行扫频测算和分析，找出干扰弱区所对应的频点并在下一个重复周期内自动控制雷达采用此频点工作，有效提高雷达的抗干扰能力。

2.2 超低副瓣阵列天线技术

机载预警雷达受到的支援干扰主要从天线的副瓣进入接收机，造成雷达探测定位能力下降或失效。因此，机载预警雷达通常采用超低副瓣天线以提高抗干扰能力。

超低副瓣天线是指副瓣增益低于主瓣增益40dB 以上的天线。为了提高预警雷达的探测距离，一般采用大规模相控阵天线实现数百千瓦甚至兆瓦量级的有效发射功率。对于阵列天线，为了降低副瓣，通常采用基于数字波束合成技术的幅度加权法和相位加权法。

在设计超低副瓣阵列天线时，各单元天线之间的互耦影响是无法忽视的，为了使因互耦造成的副瓣升高、增益损失等影响减至最低，阵列天线应具备尽可能好的宽带和宽扫描角的阻抗匹配，尽量降低天线多次反射对每个单元天线后级放大器的不利影响。此外，超低副瓣阵列天线对各个部分的误差要求非常苛刻，造成其成本较高。

2.3 副瓣匿影技术

副瓣匿影技术（SLB，Side-Lobe Blanking）是一种低成本的抗副瓣干扰技术，在预警雷达中有着广泛的应用。经典的副瓣匿影系统由雷达主天线、辅助天线、主通道、辅助通道以及匿影判决器组成。

主通道、辅助通道包含独立的接收机，且具有一定的幅相一致性，主通道、辅助通道的输入信号由雷达主天线和辅助天线分别提供。辅助天线一般为宽波束天线，其主瓣增益应当大于雷达主天线所有方向上的副瓣增益。当辅助天线主瓣宽度能够完全覆盖雷达主天线副瓣照射的区域，雷达主天线副瓣检测到的信号均低于辅助天线检测到的信号，而雷达主天线的主瓣增益远大于辅助天线的增益，则雷达主天线主瓣检测的任何信号都将远大于辅助天线检测到的信号。

雷达主天线和辅助天线检测的信号进入各自通道内接收机后输出并在匿影判决器内进行比较，当辅助接收机输出较弱时则开启主通道接收机的输出，当辅助接收机输出较强时则关闭主通道接收机的输出，可阻止雷达主天线副瓣收到的目标进入后端处理通道，从而有效降低副瓣干扰的影响。

副瓣匿影技术仅适用于对抗低发射占空比的脉冲干扰信号，对于高发射占空比的脉冲干扰信号，根据匿影判决逻辑，雷达主通道将在大部分时间内关闭，影响雷达性能。

2.4 副瓣对消技术

与副瓣匿影技术类似，副瓣对消技术（SLC，Side-Lobe cancelling）同样是机载预警雷达常用一种的抗副瓣干扰技术。由于雷达信号具有窄主瓣，高增益，强方向性的特征，所以有源干扰信号不易从主瓣进入雷达接收系统，而天线副瓣较宽，导致干扰信号大概率从天线副瓣进入。在超低副瓣天线设计受限的情况下，为了抑制此类副瓣干扰，往往采用副瓣对消技术。副瓣对消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。

通过增加多个辅助天线和辅助接收机，将其接收到的干扰信号与雷达主天线接收的干扰信号利用一定的自适应算法进行加权运算，得到辅助通道加权系数，生成全新的动态的空间滤波特性，在干扰方向上产生空间增益零点，从而实现副瓣干扰抑制。辅助天线一般没有特定的方向特征，其增益远低于雷达主天线的主瓣增益，辅助天线有多种实现形式，可以由独立的多个天线组成，也可以选用雷达相控阵天线中的部分接收子阵作为辅助天线。

由于副瓣对消技术不需要向副瓣匿影技术那样依据匿影判决逻辑关闭主通道，不影响雷达天线主波束探测性能，对副瓣匿影技术无法对付的高发射占空比干扰具有较好的副瓣干扰抑制效果。

2.5 空时自适应处理技术

脉冲多普勒技术是国内外现役机载预警雷达较为通用的技术体制，系统架构相对简单，但是脉冲多普勒雷达信号处理往往需要超低副瓣天线配合才能较好的干扰抑制能力，且架构灵活性和自适应能力低。

从上世纪末开始，随着相控阵天线和数字波束合成技术的工程实用化，有源相控阵雷达大量应用到预警机上，具有探测距离远、波束扫描灵活等优点，但是在阵面大角度扫描场景下，其副瓣会有明显抬高，造成其在大角度扫描场景下的抗副瓣干扰能力较弱。

空时自适应处理技术利用相控阵天线提供的多路空域通道信息和连续相干脉冲串提供的时域信息，在空域和时域进行二维联合自适应匹配滤波，补偿有源干扰对雷达系统的影响，达到干扰抑制效果。在时空二维滤波的二维频率响应中，副瓣电平非常低，这就要求干扰机需具备非常高的发射功率，因此该技术对天线全方位超低副瓣的要求较低。目前空时自信应处理技术已经进入实用化阶段，逐渐取代传统的脉冲多普勒雷达体制，广泛应用于新一代机载预警雷达。

空时自适应处理技术的运算量非常大，如何在保持干扰抑制性能的同时尽可能地降低运算量成为该领域近年来的研究重点，目前主要包括两类方法：降维法和降秩法。降维法通过与雷达回波数据无关的线性变换来降低系统维数，从而降低计算量，核心在于降维矩阵的设计。其优点是易于工程实现，缺点是对不同非均匀环境的适应性较差。降秩法利用雷达回波数据自适应构造空时滤波器，理论上比降维法具有更高的干扰抑制性能。

3 结语

本文对机载预警雷达面对的典型干扰特征及抗干扰技术进行了介绍分析。然而，现代战争瞬息万变，随着电子对抗技术的飞速发展，对机载预警雷达的抗干扰能力提出了更高的要求。目前机载预警雷达抗干扰技术朝着多平台协同、智能化方向发展，在此趋势下，新型抗干扰技术的研究与工程化将继续成为未来机载预警雷达研究的重要方向。