高功率微波武器對雷達的干擾效果分析

張 楊 李 勇 張培珍

摘 要:在現(xiàn)代電子戰(zhàn)條件下,高功率微波武器的應用越來越廣泛。研究高功率微波武器對雷達的干擾效果有一定指導意義。首先介紹高功率微波武器和雷達接收機保護器的概念,由于雷達接收機保護器對高功率的信號有保護作用,抑制信號進入雷達接收機,采用仿真的方式,分不同的干擾脈沖重復時間將高功率信號作用于雷達接收機,針對不同的脈沖重復時間,在搜索和跟蹤模式下可以得出不同的干擾效果。

關鍵詞:高功率微波;重復周期;跟蹤;干擾

中圖分類號:TN954.1 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)21-042-05

Radar Disturb Effect and Analysis of High Power Microwave Weapon

ZHANG Yang1,LI Yong2,ZHANG Peizhen1

(1.Graduate Students′ Brigade,Naval Aeronautical and Astronautical University,Yantai,264000,China;

2.Student Pilots′ Brigade,Naval Aeronautical and Astronautial University,Yantai,264000,China)

Abstract:HPM is used abroad in present EW.It is very important to study HPM-radar jamming effect.Firstly this text introduces the concept of HPM and radar receiver protector.Because radar receiver protector can restrain signal of HPM,it can restrain signal enter radar receiver.This text uses HPM to radar receiver protector by different disturb pulse repeat cycle.〢iming at different pulse repeat cycle,different disturb effect can be gained in search and scout model.

Keywords:HPM;repeat cycle;track;disturb

如今復雜電磁環(huán)境下的電子戰(zhàn)形式多種多樣,高功率微波武器作為其中的一種形式正越來越廣泛地應用于現(xiàn)代電子戰(zhàn)戰(zhàn)場[1]。將高功率微波武器應用于雷達接收機,通過仿真結果可以明確直觀地看到高功率微波武器的電子戰(zhàn)效能,對研究現(xiàn)代電子戰(zhàn)有較好的指導意義。

1 高功率微波武器的概念

高功率微波[2-4]一般指峰值功率在100 MW以上,工作頻率為1~300 GHz之間的微波,是由近代微波理論的迅速發(fā)展和脈沖功率技術的實用化而推動起來的,這極大地促進了HPM武器高功率雷達和超級干擾機等的發(fā)展。高功率微波武器是將HPM源產(chǎn)生的微波,經(jīng)高增益天線定向輻射,將微波能量匯聚在窄波束內(nèi),以極高的強度照射目標,殺傷人員和干擾、破壞現(xiàn)代武器系統(tǒng)的電子設備的新概念武器[5]。

2 雷達接收機保護器

雷達接收機經(jīng)過高頻部分、中頻部分和視頻放大后才至終端設備[6,7],如圖1所示。

接收機保護器在其高頻部分、中頻部分、視頻和終端設備之前[8]。一般的雷達接收機保護器分為主動式和被動式兩種。被動接收機保護器是一個自激的,不需要外部控制來實現(xiàn)保護功能的器件,被動的方法對于任何的應用都是可行的。它相對于主動保護器來說可以更加可靠,更大限度地克服潛在威脅。它是自動的,自激的,在雷達關機情況下,它仍然對外部信號有保護作用。主動接收機保護器是一個需要控制信號來實現(xiàn)保護功能的器件。主動接收機保護器是一個開關,可以用單刀單擲和單刀雙擲描述這種設計。還有一種混合型的設計,叫作準主動式接收機保護器[9],兼有主動和被動的特點。這里的接收機保護器采用的是被動式。

3 高功率狀態(tài)下與保護器有關的概念

3.1 輸入

不同高功率信號有不同的特點,所有高功率信號的辨認和描述必須根據(jù)他們的頻率、最高功率、帶寬和占空比。另一個重要的輸入功率特點是脈沖上升時間。對任何一個接收機保護器來說,都需要一定的時間轉(zhuǎn)變?yōu)楦吖β薁顟B(tài)。在這個轉(zhuǎn)變時間內(nèi),所泄漏的脈沖將會比在達到最大保護特性時保持脈沖所泄漏的多,這個轉(zhuǎn)變時間被稱為尖峰,它的振幅和寬度很大程度上決定于輸入脈沖的上升時間?？偟恼f來,上升時間上升得越快,尖峰的振幅就越高。

3.2 低功率狀態(tài)

通常把低功率狀態(tài)稱作插入損耗狀態(tài)。這個狀態(tài)通常指接收機保護器在雷達系統(tǒng)靜止時及在接收目標回波時的狀態(tài)。在這個狀態(tài)下,接收機保護裝置一個最重要的注意事項是接收信號的最大輸入功率。輸入接收機設計將本著輸入功率不超過最大輸入功率這個極限。如果超過這個功率限制,標準的接收機保護器就開始對信號進行限制,比如限制輸入信號,或者產(chǎn)生不想要的信號,如諧波信號或者調(diào)制信號。

3.3 高功率狀態(tài)

高功率微波狀態(tài)指元件激活,并開始保護接收機免受高功率信號破壞的狀態(tài)。

3.4 恢復時間[8]

在恢復時間狀態(tài)時,裝置是在由高功率狀態(tài)回到低功率狀態(tài)的過程中?；謴蜁r間是從發(fā)射脈沖停止時開始測量的,這是指發(fā)射脈沖的下降沿,在此期間,發(fā)射功率已經(jīng)低于限幅功率。對于實際效果來說,恢復時間的測量意味著輸入功率低于零的時刻,如圖2所示。

恢復時間終止點的測量,根據(jù)要求的不同而不同,但是在缺少任何其他描述的情況下,標準工業(yè)定義的恢復時間是從發(fā)射脈沖停止到裝置恢復到靜態(tài)輸入插損值的3 dB。

3.5 輸出

在高功率狀態(tài)下,輸出指行使保護功能情況下的┮恢幟芰啃問膠湍芰康拇笮Ｔ謖庵腫刺下與之有關系的表現(xiàn)特性是衰弱功率、尖峰泄漏功率和能量、平坦功率。在低功率狀態(tài)下,輸出脈沖與輸入脈沖的振幅相等。隨著輸入振幅的增加,在某一點,轉(zhuǎn)入保護狀態(tài),通過的脈沖都會隨著輸入的增長而開始減小。當輸入功率超過限幅點時,通過功率將采取一個尖峰和平峰的形式[10]。如前面所述,尖峰是通過脈沖的一部分,在前沿產(chǎn)生,它是由接收機保護器達到完全保護所用的小段有限時間所產(chǎn)生的。平峰指的是通過脈沖的主要部分,它是在完全保護完成后所產(chǎn)生的。圖3展示了這兩者之間的關系。

4 仿真中固定參數(shù)的確定與表示

首先確定仿真中的主要不變參數(shù),見表1。

仿真加高功率干擾之前,未加干擾的目標的點跡顯示圖、航跡顯示圖、脈壓前信號實部和脈壓后信號模值圖,如圖4~圖6所示。脈壓前信號實部和脈壓后信號模值圖中,上半部分為脈沖壓縮前的信號,下半部分為脈沖壓縮后的信號。圖中通常只表示目標的點跡、航跡和接收信號,由于跟蹤狀態(tài)下的情況無法以圖的形式表示,所以將在結論中進行闡述。

在仿真中,對應圖4取目標的點跡信息進行討論,見┍2。同樣,對應于圖5雷達獲得的目標航跡信息見表3。

5 不同干擾脈沖重復周期的干擾仿真

利用高功率微波武器對雷達接收機保護器的干擾效果,可以在機載火控雷達平臺上,加入高功率微波干擾,并在干擾的過程中采用不同的限幅時間進行仿真。通過對目標進行不同限幅時間干擾效果的研究,可以比較不同限幅時間干擾的優(yōu)劣程度,并對干擾效果進行評估,有利于對干擾結果進行量化分析。

干擾的脈沖重復周期是指每隔幾個脈沖重復周期進行干擾,下面就分別采用不同的脈沖重復周期進行討論。仿真中對機載火控雷達的不變參數(shù)進行設定:限幅時間為4 μs,干擾延遲時間為8 μs,干擾時間為27 μs。

(1) 脈沖重復周期為0時,仿真結果如圖7所示,對應的信息見表4,表5。

(2) 脈沖重復周期為2時,仿真結果如圖8所示,對應的信息見表6,表7。

(3) 脈沖重復周期為6時,仿真結果如圖9所示,對應的信息見表8,表9。

(4) 脈沖重復周期為10時,仿真結果如圖10所示,對應的信息見表10,表11。

6 不同干擾脈沖重復周期的干擾結果

由點跡信息表可以得到點跡干擾量化誤差,如表12所示。

通過以上得出的四種情況并結合表12中數(shù)據(jù)可以得到下述結論:

(1) 在搜索狀態(tài)下,隨著脈沖重復周期的增加,目標點跡的測量誤差逐漸減少,從起初無法建立點跡,一直到建立真實點跡。

(2) 在搜索狀態(tài)下,隨著脈沖重復周期增加,航跡逐漸建立并逐漸接近實際航跡。

(3) 在跟蹤狀態(tài)下,部分目標起初無法進行正常跟蹤,隨著重復周期的增加可以達到對所有目標進行跟蹤。

7 結 語

高功率微波作為一種電子戰(zhàn)武器,其作用于雷達對雷達的干擾效果是顯而易見的,并且遵循一定的規(guī)律。這里只是針對雷達接收機保護器的過載保護方面進行了討論,涉及的可變參數(shù)只限于脈沖重復周期,后續(xù)的研究可以針對其他可變參數(shù)進行研究,也可以將高功率微波的干擾研究應用于其他電子設備。

參考文獻

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[9]斯科爾尼克.雷達手冊[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.

[10]張煥梅,謝紹斌.高功率微波武器的效能及傳播限制因素[A].中國電子學會電子對抗分會第十四屆學術年會論文集.2005.

作者簡介

張 楊 男,1981年出生,山東煙臺人,在讀博士生。研究方向為飛行器精確打擊作戰(zhàn)運用。

李 勇 男,1969年出生,四川邛崍人,講師,碩士。研究方向為飛行器精確打擊作戰(zhàn)運用。

張培珍 男,1974年出生,山西河曲人,在讀博士生。研究方向為信息作戰(zhàn)。