復(fù)雜電磁環(huán)境下的雷達(dá)對抗技術(shù)分析*

張德保，沈 鵬，陳洪輝

(91404 部隊，河北 秦皇島066001；2.92742 部隊裝備部，河北 秦皇島 066001)

1 引言

作為現(xiàn)代防空武器系統(tǒng)中關(guān)鍵的傳感器，雷達(dá)具備全天候、遠(yuǎn)距離探測能力。它能同時提供目標(biāo)的精確距離、方位、速度和特征信息，因而成為現(xiàn)代防空系統(tǒng)必備的設(shè)備。然而，現(xiàn)代雷達(dá)面臨著復(fù)雜電磁環(huán)境下的多種威脅，其中電磁干擾對雷達(dá)的軟殺傷威脅已經(jīng)改變了雷達(dá)設(shè)計的傳統(tǒng)觀念。雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的生存能力已經(jīng)成為決定戰(zhàn)爭雙方勝負(fù)的關(guān)鍵因素。在分析了現(xiàn)代復(fù)雜電磁環(huán)境及其面臨的威脅的基礎(chǔ)上，本文研究了雷達(dá)的抗干擾技術(shù)。

2 現(xiàn)代復(fù)雜的電磁對抗環(huán)境分析

通過從雷達(dá)面臨的反輻射導(dǎo)彈、電子干擾、隱身技術(shù)、低空突防等現(xiàn)代雷達(dá)四大威脅的角度分析，可以歸納出雷達(dá)面臨的復(fù)雜電子對抗環(huán)境包括:(1）雷達(dá)遭遇的敵偵察系統(tǒng)的數(shù)量、分布(空域）及其性能(偵察特性）；(2）雷達(dá)面臨的干擾環(huán)境，包括干擾源的數(shù)量、干擾源的空間分布、干擾源的密度、干擾源的總功率、干擾信號的樣式及參數(shù)、干擾信號的頻率及范圍；干擾的形式(有源和無源）及干擾的戰(zhàn)術(shù)運用等；(3）雷達(dá)遭遇反輻射導(dǎo)彈攻擊時，反輻射導(dǎo)彈的作戰(zhàn)使用、反輻射導(dǎo)彈的特性、末制導(dǎo)性能以及導(dǎo)彈的雷達(dá)有效截面積；(4）雷達(dá)探測隱身目標(biāo)時，目標(biāo)的作戰(zhàn)使用、特性及隱身目標(biāo)在雷達(dá)工作頻率范圍內(nèi)的有效截面積。

3 復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)抗干擾技術(shù)

3.1 雷達(dá)抗干擾技術(shù)新特點

隨著軍事高技術(shù)的飛速發(fā)展，新型雷達(dá)體制迅速崛起和廣泛應(yīng)用，以適應(yīng)軍事電子高技術(shù)激烈對抗的局面。在雷達(dá)對抗日益激烈的形勢下，現(xiàn)代雷達(dá)抗干擾應(yīng)具有以下特點:

(1）雷達(dá)天線要具有高增益、低副瓣、窄波束、低交叉極化響應(yīng)、副瓣對消、副瓣消隱、電子掃描相控陣和單脈沖測角技術(shù)；

(2）雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)具有綜合的多功能能力，既能應(yīng)對積極干擾，又能及時判明消極干擾，要綜合利用雷達(dá)技術(shù)資源，提高全方位的抗干擾能力；

(3）收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具有高效輻射功率、脈沖壓縮波形、寬帶頻率跳變、寬動態(tài)范圍、鏡像抑制、單脈沖/ 輔助接收系統(tǒng)的信道匹配；

(4）在頻域上，雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)占有更多更寬的電磁頻譜；在能量上，必須盡可能地發(fā)揮雷達(dá)在空域、時域和頻域上能量集中的優(yōu)勢，來削弱電子干擾的有限輻射功率；

(5）雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)具有全方位、全頻段、大功率、多功用以及能對付多目標(biāo)的多波束能力；

此外，雷達(dá)系統(tǒng)要高度積木化，利用模塊化硬件和軟件，實現(xiàn)現(xiàn)場更換，以減少電子干擾信號影響。

3.2 雷達(dá)的對抗措施

如何干擾敵方雷達(dá)、對抗敵方干擾，降低其作戰(zhàn)效能，保持己方雷達(dá)的戰(zhàn)斗能力，人們展開了不斷的研究，并迅速將研究成果運用于戰(zhàn)場?，F(xiàn)代雷達(dá)的對抗斗爭，在空域、時域、頻域內(nèi)全面展開。

3.2.1 空域內(nèi)的雷達(dá)對抗

在空域內(nèi)的抗干擾技術(shù)主要有超低副瓣天線、副瓣匿隱、相控陣天線掃描捷變和雷達(dá)組網(wǎng)等，其主要的對抗措施為分布式干擾和投擲式干擾。

(1）超低副瓣天線

超低副瓣天線全面提高了雷達(dá)抗各種副瓣干擾的能力，使對雷達(dá)副瓣信號的偵察、測向定位和對副瓣的干擾變得困難，這對情報雷達(dá)具有特別重大的意義。對于這種雷達(dá)，常采用分布式干擾手段。分布式電子干擾是將眾多體積小、重量輕、價格便宜的小型電子干擾機散布在接近被干擾雷達(dá)的空域、地域上，自動或受控地對選定的雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行干擾。分布式干擾信號可以從雷達(dá)天線的主瓣進(jìn)入，干擾信號不會受到低副瓣天線的抑制，因而其干擾效率可以比副瓣干擾高40～60 dB。分布式干擾機散布在不同地域、空域，因而可形成多方向的主瓣干擾扇面。這種多方向干擾扇面的組合可形成大區(qū)域的壓制性干擾。

(2）副瓣匿隱

副瓣匿隱是在正常的接收通道以外增加一個副天線和副接收通道。副通道的接收增益小于主通道主瓣增益，大于主通道副瓣增益。當(dāng)發(fā)現(xiàn)副通道的輸出信號大于主通道的信號時，則可判定該信號是從副瓣進(jìn)來的，就把該信號從主通道挖去，反之則保留。副瓣匿隱用于去除來自副瓣的強脈沖干擾和強點雜波干擾。但是，對于來自副瓣的連續(xù)噪聲干擾或連續(xù)的雜波干擾，副瓣匿隱反而會起抑制主瓣信號正常接收的作用。因此，高占空比干擾是破壞副瓣匿隱的有效手段。

(3）相控陣天線掃描捷變

相控陣天線掃描捷變是利用相控陣天線的電子掃描特性，對被探測的目標(biāo)進(jìn)行隨機訪問。由于雷達(dá)天線照射目標(biāo)的時間呈現(xiàn)很大的隨機性，從而接收機對雷達(dá)的偵察、識別、定位非常困難。

對抗相控陣天線掃描捷變雷達(dá)或其他參數(shù)捷變雷達(dá)的措施是使干擾機具有極快的響應(yīng)速度，以便及時準(zhǔn)確地把干擾信號瞄準(zhǔn)并發(fā)射出去?，F(xiàn)代干擾設(shè)備能在1 μs 內(nèi)實現(xiàn)準(zhǔn)確的頻率瞄準(zhǔn)、角度瞄準(zhǔn)，并施放有效的干擾信號。這是對抗相控陣天線掃描捷變的有效措施。

(4）雷達(dá)組網(wǎng)

將位于同一個區(qū)域內(nèi)的多部、多種類型的雷達(dá)組網(wǎng)，使它們的情報能相互支援、相互補充。這是一種強有力的抗干擾措施，能實現(xiàn)在空域、時域、頻域上的多重覆蓋。對于雷達(dá)網(wǎng)，只有用多個干擾設(shè)備構(gòu)成的電子干擾網(wǎng)才能對付雷達(dá)網(wǎng)，以多對多，以網(wǎng)制網(wǎng)。

3.2.2 頻域內(nèi)的雷達(dá)對抗

雷達(dá)在頻域內(nèi)的抗干擾措施主要有寬帶頻率捷變、窄帶濾波、頻譜擴(kuò)展等，主要的對抗措施是頻率瞄準(zhǔn)干擾和快速高精度的復(fù)制干擾。

(1）寬帶頻率捷變

為躲避高功率密度的頻率瞄準(zhǔn)干擾，現(xiàn)代雷達(dá)常常采用跳頻技術(shù)，變頻時間達(dá)到幾微秒甚至更短?，F(xiàn)代雷達(dá)的跳頻速度主要受其工作體制的限制，如PD雷達(dá)為脈組跳頻，常規(guī)雷達(dá)為脈間跳頻。脈間跳頻捷變是一種非常有用的抗干擾措施。它可以使偵察機難以分辨、識別雷達(dá)輻射源，并可以使干擾機在收到雷達(dá)脈沖以前無法使用瞄頻干擾，因為在每個脈沖周期內(nèi)，雷達(dá)的工作頻率被不斷更新。

為對抗雷達(dá)的捷變頻措施，干擾方可提高瞄頻速度，縮短瞄頻時間?，F(xiàn)代雷達(dá)干擾機可以在10－1μs的時間內(nèi)，在幾千兆赫帶寬上，瞄頻精度達(dá)到1～2 MHz；在幾微秒的時間內(nèi)，瞄頻精度可以達(dá)到10－1MHz。

(2）窄帶濾波

雷達(dá)在一個脈沖組內(nèi)的信號具有相干性，因而它能形成非常窄的譜線。應(yīng)用窄帶濾波器可以把這些信號譜線過濾出來，同時極大地抑制了窄帶濾波器外面的雜波干擾和干擾噪聲。因此，相干信號和窄帶濾波是對抗雜波干擾和干擾噪聲的有效措施。

為對抗窄帶濾波，提高干擾效率，必須采用高精度的瞄頻干擾，以便使盡可能多的干擾能量進(jìn)入窄帶濾波器內(nèi)。現(xiàn)代雷達(dá)干擾機在1～2個脈沖內(nèi)可以把瞄頻精度提高到十幾千赫，比過去提高了兩個數(shù)量級。

(3）頻率擴(kuò)展

應(yīng)用擴(kuò)譜技術(shù)可使雷達(dá)信號帶寬越來越寬。這樣，一方面可提高雷達(dá)的探測距離，另一方面可增強系統(tǒng)的抗干擾能力。

為了對抗這種技術(shù)，對抗方可采用數(shù)字化接收機并應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)，提取淹沒在噪聲中的雷達(dá)信號。為了提高對這種信號的干擾效率，廣泛應(yīng)用數(shù)字射頻存儲技術(shù)并高精度地復(fù)制這種信號以用于干擾。

3.2.3 時域內(nèi)的雷達(dá)對抗

雷達(dá)在時域內(nèi)的抗干擾措施主要有距離選通、抗距離拖曳、重頻捷變等，主要的對抗措施是同步干擾、雜亂脈沖干擾和復(fù)合干擾。

(1）距離選通

為選擇跟蹤目標(biāo)，跟蹤雷達(dá)必須應(yīng)用距離選通措施。搜索雷達(dá)為防異步干擾和降低虛警概率，也要應(yīng)用距離選通或視頻積累抗干擾措施。因為，通常干擾信號在距離上是隨機出現(xiàn)的，故在同一個距離單元上出現(xiàn)的概率較小，而回波信號在距離上是同步出現(xiàn)的，因此在一個距離單元上出現(xiàn)的概率較大。由此可根據(jù)信號在不同距離單元上出現(xiàn)的概率來分辨目標(biāo)與干擾。

對抗距離選通抗干擾措施的有效手段是施放同步干擾。這種干擾信號與雷達(dá)發(fā)射脈沖是同步的，故雷達(dá)會把這種干擾信號誤認(rèn)為是目標(biāo)回波信號。因此，同步干擾是對抗距離選通的有效措施。

(2）抗距離拖曳

“抗拖距”是跟蹤雷達(dá)常用的一種抗干擾措施。它是利用距離拖曳干擾信號總是滯后于目標(biāo)回波信號的特點，控制距離波門跟蹤最前面的信號或跟蹤回波脈沖的前沿。它是一種比較有效的抗距離拖曳干擾的措施。對抗“抗拖距”的方法是應(yīng)用脈沖+噪聲的復(fù)合干擾，或脈沖+同步投放的箔條干擾。由于噪聲或箔條可以在目標(biāo)回波信號的前面出現(xiàn)，故可以使前沿跟蹤電路不斷跟蹤最前面的噪聲或箔條信號，從而把雷達(dá)距離跟蹤門引離目標(biāo)。

(3）重頻捷變

重頻捷變使雷達(dá)偵察機的信號分選識別困難，使干擾機無法在收到雷達(dá)脈沖以前施放同步干擾。特別是重頻捷變與頻率捷變相結(jié)合，可以使干擾方在收到雷達(dá)脈沖前不能在時域和頻域上實施瞄準(zhǔn)干擾，從而降低有效干擾的區(qū)域。對抗重頻捷變雷達(dá)可以采用以下措施:在雷達(dá)脈沖前面使用非同步的雜亂脈沖干擾或噪聲干擾，在雷達(dá)脈沖后面可用同步干擾以提高干擾信號在時域上的相干性。

4 雷達(dá)抗干擾技術(shù)的發(fā)展方向

雷達(dá)抗干擾就是電子領(lǐng)域的資源斗爭。針對雷達(dá)抗干擾技術(shù)的新特點，未來雷達(dá)抗干擾技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個方向。

4.1 相控陣技術(shù)

相控陣天線是電子掃描天線中最引人注目的一種天線形式。這種天線是通過電控指令改變天線的孔徑面上的相位分布，實現(xiàn)對波束指向或波束形成的控制作用。與其他天線相比，相控陣天線波束的穩(wěn)定性高，天線體積小、質(zhì)量輕；系統(tǒng)易受干擾的掃描搜索時間短，掃描過程無慣性，反應(yīng)時間短，能適應(yīng)密集信號環(huán)境，并且系統(tǒng)具有靈活的快速波束指向，能有效降低信噪比，削弱干擾的影響。此外，系統(tǒng)具有高可靠性的特點。

4.2 多波束技術(shù)

這種多波束系統(tǒng)是利用多波束網(wǎng)絡(luò)(如巴特勒矩陣網(wǎng)絡(luò)）或多束透鏡(如羅特曼透鏡）在空間形成多個獨立的相互鄰接的高增益波束。多波束天線的優(yōu)點是:(1）每個波束都具有天線陣孔徑的全部增益；(2）能覆蓋很寬的扇面和頻率范圍；(3）能以很高的角分辨率不間斷地進(jìn)行空間掃描；(4）當(dāng)每個陣元前面加裝一個獨立的低功率微波放大器時，該陣列就能產(chǎn)生巨大的有效輻射功率，因而可以用最有效的抗干擾功率對抗干擾威脅。

4.3 毫米波對抗技術(shù)

毫米波波段通常是指波長為10～1 mm的無線電波段，其下限與厘米波相鄰，上限與光波相鄰。由于毫米波具有窄波束、低旁瓣、高定向性、寬頻帶和抗干擾能力強等優(yōu)點，特別是像頻率捷變、脈沖壓縮、頻率分集技術(shù)等在毫米波雷達(dá)中得到了廣泛應(yīng)用，使毫米波雷達(dá)有更強的抗干擾能力。

4.4 低截獲概率技術(shù)

采用編碼擴(kuò)譜和降低峰值功率等措施，將雷達(dá)信號設(shè)計成低截獲概率信號，使偵察接收機難以偵察，甚至偵收不到這種信號，從而保護(hù)雷達(dá)不受電子干擾。除上述技術(shù)體制外，無源探測技術(shù)由于它既不會被偵察也不會被干擾的特點，也成為雷達(dá)抗干擾技術(shù)的發(fā)展法相之一。

5 結(jié)束語

雷達(dá)的干擾和抗干擾技術(shù)永遠(yuǎn)是一對矛盾，它們相互斗爭，相互促進(jìn)，不斷發(fā)展。沒有干擾不了的雷達(dá)，也沒有抗不了的干擾。本文通過對當(dāng)前雷達(dá)面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境的分析以及雷達(dá)對抗技術(shù)的特點，研究了復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)的對抗問題，并且指出了雷達(dá)抗干擾技術(shù)的未來發(fā)展方向。但是，隨著電磁頻譜應(yīng)用的不斷拓寬，未來戰(zhàn)場上雷達(dá)對抗面臨的電磁環(huán)境會越來越復(fù)雜。因此，針對對方所采用的對抗手段，必然要研究新的對策，這樣才能在日益復(fù)雜的電子戰(zhàn)場上取得制勝權(quán)。

［1］周一宇，等.電子戰(zhàn)原理與技術(shù)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1999.

［2］王小謨.雷達(dá)與探測［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2000.

［3］王小念.野戰(zhàn)防空雷達(dá)面臨的電磁威脅及戰(zhàn)術(shù)對策［J］.防空兵指揮學(xué)院學(xué)報，2006(4）:25-27.

［4］彭望澤.防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)電子對抗技術(shù)［M］.北京:宇航出版社，1995.

［5］總參軍訓(xùn)部.軍事高技術(shù)知識教材［M］.北京:解放軍出版社，1997.

［6］David K Barton，Leonov S A.Radar Technology Encyclopedia［M］.Boston.London:Artech House，Inc.1997.

［7］黃洪旭，張巨泉，徐暉.雷達(dá)抗干擾能力評估的現(xiàn)狀及設(shè)想［J］.航天電子對抗，2001(1）:25-28.

［8］閆宗廣.電子對抗概論［M］.北京:解放軍出版社，1999.

［9］胡禮鴻.現(xiàn)代電子戰(zhàn)［N］.解放軍報，2003-4-7(6）.

［10］陳力恒.軍事預(yù)測學(xué)［M］.北京:軍事科學(xué)出社，1993.