箔條對單脈沖雷達(dá)干擾研究

張 亮

（解放軍91404部隊(duì)，秦皇島066001）

0 引 言

單脈沖雷達(dá)是一種精密跟蹤雷達(dá)，對目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤時(shí)，只需要一個(gè)雷達(dá)脈沖回波就可以同時(shí)獲得目標(biāo)的方位、俯仰和距離信息。現(xiàn)代導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達(dá)通常采用單脈沖跟蹤體制，單脈沖跟蹤雷達(dá)依據(jù)每個(gè)回波脈沖形成角誤差估值，實(shí)現(xiàn)角度跟蹤，同時(shí)單脈沖跟蹤雷達(dá)對回波的幅度波動(dòng)不敏感，可以消除噪聲調(diào)幅干擾的影響，這一特性使單脈沖雷達(dá)能有效跟蹤噪聲干擾信號。采用單脈沖體制的導(dǎo)彈末制導(dǎo)系統(tǒng)對艦艇的生存產(chǎn)生了巨大威脅，本文對箔條干擾單脈沖體制的末制導(dǎo)雷達(dá)進(jìn)行了分析研究。

1 單脈沖雷達(dá)工作原理

單脈沖雷達(dá)每發(fā)射一個(gè)雷達(dá)脈沖，天線能同時(shí)形成若干個(gè)波束，將各波束回波信號的振幅和相位進(jìn)行比較，當(dāng)目標(biāo)位于天線軸線上時(shí)，各波束回波信號的振幅和相位相等，信號差為零；當(dāng)目標(biāo)不在天線軸線上時(shí)，各波束回波信號的振幅和相位不等，產(chǎn)生信號差，驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)向目標(biāo)直至天線軸線對準(zhǔn)目標(biāo)，這樣便可測出目標(biāo)的高低角和方位角，從各波束接收的信號之和可測出目標(biāo)的距離，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的測量和跟蹤。單脈沖雷達(dá)通常有振幅比較單脈沖雷達(dá)和相位比較單脈沖雷達(dá)兩大類。

1.1 振幅比較單脈沖雷達(dá)

振幅比較單脈沖雷達(dá)有2個(gè)方向圖相同的天線波束，這2個(gè)天線波束有一部分相互重疊，目標(biāo)反射的每個(gè)雷達(dá)回波均被這2個(gè)天線波束接收到。如果目標(biāo)對準(zhǔn)了天線軸方向，則2個(gè)波束所接收的目標(biāo)雷達(dá)回波振幅大小相等；如果目標(biāo)偏離天線軸向，則一個(gè)波束接收的雷達(dá)回波振幅大，另一個(gè)波束接收的雷達(dá)回波振幅小，因此可以比較2個(gè)雷達(dá)回波振幅的大小，得到目標(biāo)偏離天線軸向的角度，從而控制天線軸向轉(zhuǎn)向目標(biāo)，直至2個(gè)天線收到相同振幅的回波為止，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的跟蹤。

1.2 相位比較單脈沖雷達(dá)

相位比較單脈沖雷達(dá)用2個(gè)天線同時(shí)接收目標(biāo)的回波，2個(gè)天線有一定的間隔，并在結(jié)構(gòu)上固定在一起，組成一個(gè)整體。由于目標(biāo)距離雷達(dá)很遠(yuǎn)，回波到達(dá)2個(gè)天線的路程是平行的，如果目標(biāo)正在天線軸上，則目標(biāo)反射的回波到達(dá)2個(gè)天線所走的距離相等，此時(shí)2個(gè)天線所收到的回波相位相同。如果目標(biāo)偏離天線軸，則目標(biāo)回波到達(dá)2個(gè)天線所走的距離不相等，此時(shí)2個(gè)天線收到的回波相位也不同，從而控制天線軸朝目標(biāo)方位移動(dòng)，直至2個(gè)天線收到的回波相位相同，天線軸對準(zhǔn)目標(biāo)為止。

1.3 和差式單脈沖雷達(dá)

在振幅比較單脈沖雷達(dá)和相位比較單脈沖雷達(dá)的基礎(chǔ)上，單脈沖雷達(dá)進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)生了和差式單脈沖雷達(dá)。和差式單脈沖雷達(dá)也是用2個(gè)相同方向圖的天線波束進(jìn)行工作，2個(gè)天線波束相加，形成一個(gè)和波束，2個(gè)天線波束相減，形成2個(gè)彼此分開的差波束。和波束的最大點(diǎn)與差波束的最小點(diǎn)均與天線軸的方向相同。和差式單脈沖雷達(dá)對每個(gè)雷達(dá)回波脈沖利用和波束來測量距離，差波束來測量角度。

距離測量方法與普通雷達(dá)工作原理相同，但由于利用了和波束，天線接收的雷達(dá)回波功率大，因此增加了雷達(dá)的探測距離。角度測量時(shí)，當(dāng)天線軸對準(zhǔn)目標(biāo)，此時(shí)處于差波束的零點(diǎn)，因此收不到雷達(dá)回波；當(dāng)天線軸偏離目標(biāo)，此時(shí)處于差波束2個(gè)波束其中之一，從接收到的目標(biāo)雷達(dá)回波可以測得天線軸偏離目標(biāo)的角度，從而控制天線軸轉(zhuǎn)向目標(biāo)，直至對準(zhǔn)目標(biāo)。

2 箔條對單脈沖雷達(dá)的干擾

2.1 箔條形成干擾原理

箔條構(gòu)成假目標(biāo)，艦艇為被保護(hù)目標(biāo)，箔條干擾單脈沖雷達(dá)對艦艇的跟蹤時(shí)，假目標(biāo)與被保護(hù)目標(biāo)同時(shí)在雷達(dá)分辨單元內(nèi)，如圖1所示。

圖1 箔條干擾單脈沖雷達(dá)

單脈沖末制導(dǎo)雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，目標(biāo)1為艦艇，目標(biāo)2為箔條假目標(biāo)。差波束為以軸線為對稱軸的2個(gè)完全相同的方向圖，目標(biāo)對軸線的夾角θ1和θ2越小，收到的雷達(dá)回波功率越強(qiáng)，即收到的雷達(dá)回波功率與θ1和θ2成反比，因此有：

式中：P1和P2分別為目標(biāo)1和目標(biāo)2的雷達(dá)回波功率。

θ12為差波束的夾角，也即目標(biāo)1和目標(biāo)2對雷達(dá)的張角，θ12等于θ1與θ2之和。因此可以得到：

箔條和被保護(hù)艦艇可以看作2部配置在雷達(dá)主瓣波束寬度之內(nèi)的空間分離的非相干干擾機(jī)對跟蹤雷達(dá)進(jìn)行干擾，在這種前提下，跟蹤雷達(dá)的角誤差鑒別器具有線性特性，偏離輻射源中點(diǎn)的角跟蹤誤差可以表示為：

如果非相干干擾源具有相等的干擾功率，則跟蹤雷達(dá)將瞄準(zhǔn)2個(gè)干擾源連線的中點(diǎn)；如果一個(gè)干擾源比另一個(gè)干擾源的功率大，則跟蹤雷達(dá)天線將更趨向于瞄準(zhǔn)那個(gè)比較強(qiáng)的干擾源的方向。

雷達(dá)發(fā)射垂直極化波E1，發(fā)射天線有仰角，就不是垂直極化，而是斜極化，同時(shí)箔條在空中散開后，不可能是垂直狀態(tài)，而是處在斜極化狀態(tài)。假設(shè)箔條在垂直坐標(biāo)中呈45°斜極化，這樣，雷達(dá)接收機(jī)將收到2個(gè)垂直極化波，一個(gè)是雷達(dá)的垂直極化波在箔條上感應(yīng)后再發(fā)射的垂直極化波E2，E2＝E1／2；另一個(gè)是雷達(dá)垂直極化波在箔條上感應(yīng)出的水平極化分量，再在箔條上感應(yīng)出垂直極化波E3，E3＝E1／4。從而得到：

這個(gè)值比單脈沖雷達(dá)零值深度要高得多，E2用于和支路，為差信號，被跟蹤；2個(gè)差波束形成2個(gè)新的零深，使跟蹤支路被干擾，跟蹤角偏離目標(biāo)。同理，在箔條上感應(yīng)的與E2等量的水平分量E4也可能直接被雷達(dá)接收，這要看雷達(dá)天線的交叉極化指標(biāo)。一般來說，接收的E4比E3低，與差信號相比擬，也會(huì)被認(rèn)為是誤差信號，被跟蹤。箔條云回波提供的誤差信號比目標(biāo)提供的誤差信號大，因此雷達(dá)跟蹤箔條云而丟失目標(biāo)。

2.2 箔條質(zhì)心干擾

箔條質(zhì)心干擾模型如圖2所示。

圖2 箔條質(zhì)心干擾模型圖

圖2 中：S為箔條云坐標(biāo)點(diǎn)；J為艦艇坐標(biāo)點(diǎn)；M為導(dǎo)彈坐標(biāo)點(diǎn)；Q為質(zhì)心點(diǎn)；D為艦云夾角平分線與艦云連線的交點(diǎn)；RS為箔條云與導(dǎo)彈的距離；RJ為艦艇與導(dǎo)彈的距離；2Δθ為艦云夾角。

質(zhì)心干擾就是利用質(zhì)心效應(yīng)，使末制導(dǎo)雷達(dá)跟蹤偏離被攻擊目標(biāo)的一種干擾樣式。當(dāng)艦艇受到威脅雷達(dá)跟蹤時(shí)，在雷達(dá)跟蹤單元內(nèi)人為地設(shè)置一個(gè)假目標(biāo)（箔條），假目標(biāo)和艦艇的質(zhì)心效應(yīng)使雷達(dá)不跟蹤被攻擊艦，也不跟蹤假目標(biāo)，而是跟蹤二者的能量中心，即質(zhì)心，從而使雷達(dá)的跟蹤點(diǎn)偏離被攻擊艦。

其作用是破壞末制導(dǎo)雷達(dá)對目標(biāo)艦的穩(wěn)定跟蹤，當(dāng)RCS較小的目標(biāo)艦被偏出波束角后，波束內(nèi)就只存在一個(gè)假目標(biāo)了，質(zhì)心效應(yīng)消失，末制導(dǎo)雷達(dá)就轉(zhuǎn)向跟蹤尚在波束角內(nèi)的那個(gè)RCS較大的假目標(biāo)。

3 結(jié)束語

單脈沖雷達(dá)具有角度分辨率高、多目標(biāo)跟蹤、動(dòng)目標(biāo)顯示、故障自檢、維修方便等特點(diǎn)，因而各國軍隊(duì)均已大量裝備單脈沖雷達(dá)。單脈沖雷達(dá)應(yīng)用于導(dǎo)彈的末端制導(dǎo)、武器火力控制等，對艦艇的威脅巨大。本文分析了單脈沖體制雷達(dá)的工作原理，對采用箔條干擾單脈沖雷達(dá)進(jìn)行了分析研究。

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