支援干擾下火控雷達(dá)反干擾能力分析＊

余 巍 申文峰 張樹杰 趙 勇 王曉東

（防空兵學(xué)院 鄭州 450052）

1 引言

支援干擾通常是由專用的運(yùn)載平臺(tái)（如電子對(duì)抗飛機(jī)）攜帶雷達(dá)干擾設(shè)備或器材，對(duì)敵方雷達(dá)進(jìn)行干擾，掩護(hù)己方的作戰(zhàn)行動(dòng)，保障作戰(zhàn)兵力、兵器的安全［1］。支援干擾是現(xiàn)代空襲作戰(zhàn)中主要的干擾戰(zhàn)術(shù)樣式之一?；鹂乩走_(dá)與火炮或?qū)椊M成地面自動(dòng)防空武器系統(tǒng)，火控雷達(dá)的作用是搜索、發(fā)現(xiàn)、截獲、跟蹤空中目標(biāo)，為火炮或?qū)椞峁┥鋼糁T元［2］。火控雷達(dá)是我軍防空體系中非常重要的武器裝備，可控制火力進(jìn)行射擊，對(duì)空襲兵器造成直接的威脅。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)復(fù)雜電磁環(huán)境下，火控雷達(dá)是對(duì)方攻擊和干擾的重點(diǎn)目標(biāo)。定量計(jì)算支援干擾對(duì)火控雷達(dá)的影響，對(duì)于分析火控雷達(dá)的反干擾能力，研究合適的反干擾技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)對(duì)抗措施，都有很好的參考價(jià)值。

2 支援干擾的分類及特征

按干擾機(jī)、雷達(dá)和目標(biāo)之間的相互位置關(guān)系，支援干擾可分為遠(yuǎn)距離支援干擾、近距離支援干擾和隨隊(duì)支援干擾三種［3～5］。

遠(yuǎn)距離支援干擾（Stand off Jamming，SOJ）：即干擾機(jī)遠(yuǎn)離雷達(dá)和目標(biāo)，通過(guò)輻射強(qiáng)干擾信號(hào)掩護(hù)目標(biāo)。實(shí)施此干擾時(shí)，由于火控雷達(dá)的波束較窄，干擾信號(hào)可從雷達(dá)的主瓣或旁瓣（主要從旁瓣）進(jìn)入接收機(jī)，一般采用壓制性干擾。遠(yuǎn)距離支援干擾的優(yōu)點(diǎn)是干擾平臺(tái)處于敵方防空火力系統(tǒng)攻擊范圍外，比較安全；采用專門的干擾平臺(tái)，干擾功率大；可以同時(shí)干擾多個(gè)目標(biāo)，干擾時(shí)間長(zhǎng)。

隨隊(duì)支援干擾（Escort Jamming，ESJ），又稱護(hù)航干擾，即干擾機(jī)位于目標(biāo)附近，通過(guò)輻射強(qiáng)干擾信號(hào)掩護(hù)目標(biāo)。隨隊(duì)支援干擾的優(yōu)點(diǎn)是干擾平臺(tái)距雷達(dá)近，干擾效率高；采用專用的干擾設(shè)備，干擾功率較大；干擾信號(hào)可從雷達(dá)的主瓣或旁瓣（主要從主瓣）進(jìn)入接收機(jī)，一般采用壓制性干擾。ESJ飛機(jī)應(yīng)具有與目標(biāo)相同的機(jī)動(dòng)能力。

近距離支援干擾（Stand Forward Jamming，SFJ），即干擾機(jī)到雷達(dá)的距離領(lǐng)先于目標(biāo)，通過(guò)輻射干擾信號(hào)掩護(hù)后面的目標(biāo)。近距離支援干擾的優(yōu)點(diǎn)是由于距離領(lǐng)先，干擾機(jī)可獲得預(yù)先引導(dǎo)時(shí)間，使干擾信號(hào)頻率精確對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)頻率；干擾機(jī)離雷達(dá)越近，進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾能量就越強(qiáng)。出于安全性考慮，這種通常由投擲式干擾機(jī)或無(wú)人機(jī)擔(dān)任。

3 支援干擾下火控雷達(dá)的反干擾能力模型

3.1 支援干擾下的自衛(wèi)距離

受到支援干擾時(shí)，雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波信號(hào)功率為

式（1）中：Pt為雷達(dá)的發(fā)射功率；Gt為雷達(dá)天線主瓣方向上的增益；σ為目標(biāo)有效反射面積；Rt為目標(biāo)與雷達(dá)之間的距離；λ為雷達(dá)的工作波長(zhǎng)。

雷達(dá)接收到的干擾信號(hào)功率為

式（2）中：Pj為干擾機(jī)的發(fā)射功率；Gj為干擾機(jī)天線主瓣方向上的增益；γj為干擾信號(hào)對(duì)雷達(dá)天線的極化系數(shù)，一般取γj＝0.5；Rj為干擾機(jī)與雷達(dá)之間的距離。G′t為雷達(dá)天線在干擾機(jī)方向上的天線增益，G′t的概略計(jì)算公式為［6］

式（3）中：θ為雷達(dá)主瓣方向與干擾機(jī)方向的夾角；θ0.5為雷達(dá)天線波瓣寬度；K為常數(shù)，取0.04～0.1內(nèi)的值［6］；對(duì)高增益天線方向性強(qiáng)的天線，K取較大值，對(duì)波束較寬的天線，取較小值?；鹂乩走_(dá)屬于高增益天線，一般取0.7～0.1內(nèi)的值。

根據(jù)式（1）和式（2），考慮干擾信號(hào)和雷達(dá)信號(hào)的帶寬差別，可得雷達(dá)接收的干信比為

式（4）中：Δfr為雷達(dá)接收機(jī)帶寬；Δfj為干擾機(jī)帶寬。

如果式（4）所表示的干擾功率與回波信號(hào)功率比大于或等于壓制系數(shù)Kj時(shí)，可得干擾方程的一般表達(dá)式［6］：

對(duì)于常規(guī)脈沖雷達(dá)、捷變頻雷達(dá)、頻率分集雷達(dá)等，干擾壓制系數(shù)一般取值為3dB［7］。

當(dāng)式（5）取等號(hào)時(shí)，則此時(shí)的稱為雷達(dá)自衛(wèi)距離，可用表示，其值為

結(jié)合不同支援干擾特點(diǎn)的分析，對(duì)于干擾火控雷達(dá)，式（6）中各種參數(shù)的取值特點(diǎn)如表1所示。

表1 對(duì)火控雷達(dá)不同干擾情況下各參數(shù)取值特點(diǎn)

3.2 采用反干擾措施后對(duì)自衛(wèi)距離計(jì)算的修正

1）采用跳頻措施后的修正

頻率在較寬的范圍內(nèi)跳變，使雷達(dá)不斷跳到不受干擾的頻率上工作，是火控雷達(dá)重要的反干擾措施。頻率跳變的速度越快、范圍越大、隨機(jī)性越強(qiáng)，則反干擾能力就越高。若采用固定多點(diǎn)跳頻方式，則跳頻的點(diǎn)數(shù)n一般不超過(guò)20。對(duì)于這種捷變頻雷達(dá)，干擾機(jī)可以采用儲(chǔ)頻記憶，同時(shí)發(fā)射n個(gè)頻率點(diǎn)的干擾信號(hào)，使雷達(dá)不論跳到哪個(gè)頻率點(diǎn)都要受到噪聲壓制干擾。對(duì)于固定多點(diǎn)跳頻反干擾，式（6）可修正為

隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代火控雷達(dá)可在整個(gè)工作帶寬中采用隨機(jī)數(shù)字編碼跳頻，此時(shí)由于干擾機(jī)無(wú)法掌握雷達(dá)固定的頻率點(diǎn)，一般采用寬帶噪聲阻塞干擾，則干擾頻帶需要覆蓋整個(gè)雷達(dá)的工作頻帶fr，即：

2）采用脈沖壓縮技術(shù)后的修正

脈沖壓縮，是指發(fā)射機(jī)發(fā)射載頻按一定規(guī)律變化的寬脈沖信號(hào)，然后將目標(biāo)回波信號(hào)在接收機(jī)中壓縮成窄脈沖信號(hào)。現(xiàn)代火控雷達(dá)常采用脈沖壓縮技術(shù)，在發(fā)射時(shí)可以采用寬脈沖提高發(fā)射平均功率，保證足夠遠(yuǎn)的探測(cè)距離，接收時(shí)，還可以獲得窄脈沖回波以保證良好的距離分辨力，因而有效地解決了探測(cè)距離與距離分辨力之間的矛盾［8］。采用脈沖壓縮技術(shù)后，干擾信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)失配，還將導(dǎo)致壓制系數(shù)發(fā)生變化，可用下式進(jìn)行計(jì)算［5］：

式（9）中，Pt1為常規(guī)脈沖雷達(dá)的發(fā)射功率；Pt2為脈沖壓縮雷達(dá)的發(fā)射功率；τ1為常規(guī)脈沖雷達(dá)的發(fā)射脈沖寬度；τ2為脈沖壓縮雷達(dá)的發(fā)射脈沖寬度；KO為雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度變寬后引起矩形參數(shù)變化的一個(gè)系數(shù)，可取值為1.5；F1為常規(guī)脈沖雷達(dá)的脈沖重頻；F2為脈沖壓縮雷達(dá)的脈沖重頻。

3.3 火控雷達(dá)反干擾能力評(píng)估模型

火控雷達(dá)是配屬于防空火力系統(tǒng)的，單獨(dú)計(jì)算火控雷達(dá)受到干擾下的自衛(wèi)距離，并以此作為反干擾能力的評(píng)估值，不能很好地體現(xiàn)出干擾對(duì)整個(gè)火力系統(tǒng)的影響?；鹂乩走_(dá)的自衛(wèi)距離需要保證火力系統(tǒng)能夠完成對(duì)空射擊任務(wù)。文獻(xiàn)［9］分析了最大開火距離和壓縮開火距離，文獻(xiàn)［10］計(jì)算了火控雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)要求最小距離。最大開火距離Rmax是將目標(biāo)進(jìn)入火力系統(tǒng)有效殺傷范圍時(shí)的位置作為提前位置時(shí)，相應(yīng)的現(xiàn)在位置的斜距離；壓縮開火距離Rmin是保障火力系統(tǒng)在臨近航路上有一定射擊時(shí)間前提下的最小開火距離。很明顯，最大開火距離和壓縮開火距離需要根據(jù)火控雷達(dá)、火控雷達(dá)配屬的防空火力系統(tǒng)和不同類型的空中目標(biāo)分別進(jìn)行確定。從戰(zhàn)術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，火控雷達(dá)自衛(wèi)距離必須不低于防空火力系統(tǒng)反應(yīng)所要求的最小距離。當(dāng)小于Rmin時(shí)，火控雷達(dá)已無(wú)法引導(dǎo)火力射擊，此時(shí)雷達(dá)反干擾能力為0。若火控雷達(dá)自衛(wèi)距離大于最大開火距離，則可以保證火力系統(tǒng)正常射擊，反干擾能力值為1。借鑒上述思想，可以計(jì)算火控雷達(dá)反干擾能力評(píng)估值β為

4 實(shí)例計(jì)算和分析

下面以干擾機(jī)掩護(hù)戰(zhàn)斗轟炸機(jī)突防配屬有火控雷達(dá)的防空火力系統(tǒng)為作戰(zhàn)背景，分別計(jì)算不同支援干擾樣式時(shí)的火控雷達(dá)反干擾能力值。

火控雷達(dá)參數(shù)設(shè)為：Pt＝160kW，Gt＝36dB，θ0.5＝2°，Kj＝3dB，K＝0.1，Δfr＝3MHz；若采用固定跳頻技術(shù)，則變頻點(diǎn)為10個(gè)；若采用隨機(jī)數(shù)字編碼跳頻，則可在fr＝1000MHz內(nèi)隨機(jī)變化；采用脈沖壓縮技術(shù)后，雷達(dá)發(fā)射功率變?yōu)?50kW，發(fā)射脈沖寬度由0.3μs變?yōu)?μs，脈沖重復(fù)頻率不變。防空火力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)為：Rmax＝10km，Rmin＝2km。支援干擾機(jī)和突防機(jī)的參數(shù)設(shè)為：σ＝20m2，Gj＝20dB，Δfj＝6MHz；遠(yuǎn)距離支援干擾時(shí)，Pj＝1000kW，Rj＝200km；隨隊(duì)支援干擾時(shí)，Pj＝2kW，Rj＝Rt；近距離支援干擾時(shí)，Pj＝200W，Rj＝2km。

根據(jù)表1對(duì)各參數(shù)取值特點(diǎn)的分析，計(jì)算不同θ時(shí)火控雷達(dá)反干擾能力值β，結(jié)果如表2所示。

表2 支援干擾下不同時(shí)火控雷達(dá)反干擾能力評(píng)估值

也可以對(duì)各參數(shù)取不同值進(jìn)行計(jì)算，限于篇幅，不詳細(xì)列舉。對(duì)于上述作戰(zhàn)背景，從計(jì)算結(jié)果可以看出：

1）火控雷達(dá)反支援干擾能力和干擾機(jī)天線與雷達(dá)天線主瓣的夾角θ關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。當(dāng)電子干擾機(jī)天線主瓣對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)天線主瓣時(shí)，干擾效果最好；｜θ｜在0°～90°范圍內(nèi)增大時(shí)，反干擾能力逐漸增強(qiáng)，｜θ｜在90°～180°范圍內(nèi)變化時(shí)，反干擾能力基本不變。因此，從干擾方分析，隨隊(duì)支援干擾的效果比遠(yuǎn)距離支援干擾和近距離支援干擾好。

2）沒有反干擾措施時(shí)，火控雷達(dá)反干擾能力較差；采用反干擾措施后，反干擾能力有明顯改善；其中隨機(jī)數(shù)字編碼跳頻反干擾措施的反干擾效果最佳，固定多點(diǎn)跳頻和脈沖壓縮的反干擾效果相似，若提高脈沖壓縮比和固定跳頻的點(diǎn)數(shù)，其反干擾能力將進(jìn)一步增加。

3）對(duì)于遠(yuǎn)距離支援干擾，在火控雷達(dá)采取反干擾措施后，基本可以保證火力系統(tǒng)完成對(duì)空射擊任務(wù)。

4）對(duì)于近距離支援干擾，關(guān)鍵在于干擾機(jī)是否能對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)天線主瓣進(jìn)行干擾。若對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)天線主瓣，則近距離支援干擾和隨隊(duì)支援干擾效果相似，即使采取反干擾措施，火控雷達(dá)難以為火力系統(tǒng)提供射擊諸元。若沒有對(duì)準(zhǔn)天線主瓣，則火控雷達(dá)的反干擾能力大大增加。

5）對(duì)于隨隊(duì)支援干擾，要取得較好效果，干擾機(jī)應(yīng)和突防機(jī)保持密集隊(duì)形，使干擾機(jī)處于雷達(dá)天線主瓣內(nèi)。在干擾帶寬覆蓋整個(gè)雷達(dá)工作帶寬的情況下，配備火控雷達(dá)的防空火力系統(tǒng)將難以完成對(duì)空射擊任務(wù)。此時(shí)須考慮新的反干擾措施。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)火控雷達(dá)在不同支援干擾下的反干擾能力進(jìn)行了計(jì)算和分析，由于考慮了采取固定多點(diǎn)跳頻、隨機(jī)數(shù)字編碼跳頻和脈沖壓縮等技術(shù)措施后對(duì)火控雷達(dá)反干擾能力的影響，所得結(jié)果能反映出實(shí)際情況，具有一定參考和應(yīng)用價(jià)值。在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境下，干擾方必定是多種干擾戰(zhàn)技術(shù)方法并用，因此，對(duì)于支援干擾和無(wú)源干擾、欺騙干擾等多種干擾方式混合下的火控雷達(dá)反干擾能力評(píng)估問題，還需要進(jìn)一步深入探討和研究。

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