多機協(xié)同干擾相控陣雷達時配置問題研究

龍世敏，彭世蕤，王振華，唐匯禹

(空軍預(yù)警學(xué)院，武漢 430019)

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多機協(xié)同干擾相控陣雷達時配置問題研究

龍世敏，彭世蕤，王振華，唐匯禹

(空軍預(yù)警學(xué)院，武漢 430019)

摘要：相控陣雷達普遍采用低旁瓣、旁瓣對消及旁瓣匿隱等抗干擾技術(shù)，使得遠距離支援干擾機無法從旁瓣對其實現(xiàn)有效壓制，而單機形成的主瓣壓制區(qū)又過窄。根據(jù)干擾方程對單機干擾壓制區(qū)進行了仿真分析，并建立了多機協(xié)同干擾模型，對多機協(xié)同干擾相控陣雷達時的配置問題進行了仿真研究，仿真結(jié)果表明，利用多機協(xié)同干擾相控陣雷達可有效改善干擾效果，且存在干擾機最佳布置間隔使得合壓制扇區(qū)最寬。

關(guān)鍵詞：遠距離支援干擾機;協(xié)同干擾;相控陣雷達;壓制區(qū)

0引言

相控陣雷達旁瓣電平低，并且普遍采用旁瓣對消、旁瓣匿隱技術(shù)，使得遠距離支援干擾機無法從旁瓣對其實施有效干擾，而單機形成的主瓣壓制區(qū)又過窄[1-3]。欲實現(xiàn)對相控陣雷達的有效壓制，掩護我航空兵突防，研究多機協(xié)同干擾相控陣雷達時的配置問題成為亟待解決的難題。

本文根據(jù)干擾距離方程，對單機干擾壓制區(qū)進行了仿真分析，并建立了多機協(xié)同干擾模型，對多機協(xié)同干擾相控陣雷達時的配置問題進行了研究。

1單機干擾相控陣雷達時壓制區(qū)分析

1.1單機干擾模型

遠距離支援干擾機對敵方雷達實施干擾壓制，掩護我航空兵突防時，其空間位置如圖1所示。由文獻[4]可知，實現(xiàn)有效壓制需滿足：

圖1　遠距離支援干擾空間態(tài)勢圖

(1)

式中：Pt，Gt為雷達發(fā)射功率以及天線主瓣增益；σ為目標的雷達橫截面積(RCS)；Rt為目標與雷達之間的距離；PjGj為干擾機有效干擾功率；γj為干擾信號與雷達天線的極化失配損失系數(shù)(通常取γj=0.5)；Rj為干擾機與雷達之間的距離；Kj為壓制系數(shù)；Gt(θ)為雷達在干擾方位上的增益，對于相控陣雷達，有[5-6]：

(2)

式中：θ0.5為雷達天線半功率波束寬度;θ為干擾機、目標與雷達形成的夾角;k為雷達天線旁瓣電平;式(2)中單位均是dB。

1.2單機干擾壓制區(qū)仿真分析

基于建立的單機干擾模型，對遠距離支援干擾機對某型相控陣雷達的干擾壓制區(qū)進行仿真。其中，雷達、干擾機和目標的性能參數(shù)如表1所示。

表1　雷達、干擾機和目標性能參數(shù)表

仿真得到的干擾壓制區(qū)如圖2所示，其中，干擾機處于敵雷達15°方向。

圖2　單機干擾相控陣雷達時壓制區(qū)

相控陣雷達旁瓣電平低，并且普遍采用旁瓣對消、旁瓣匿隱技術(shù)，使得遠距離支援干擾機無法從旁瓣對其實施有效壓制，只能形成1.8°的主瓣壓制區(qū)，如圖2(b)所示。為有效掩護航空兵突防，需采用多機協(xié)同干擾相控陣雷達，合理布置干擾機間隔，盡可能增大壓制扇區(qū)寬度。

2多機協(xié)同干擾模型

多架遠距離支援干擾機同時干擾1部相控陣雷達，可根據(jù)干擾信號在雷達接收端進行功率疊加的原理進行建模研究。假設(shè)所有干擾機的等效干擾功率、相距敵方雷達的距離均相同，根據(jù)文獻[7]可知，多架干擾飛機對敵方雷達實現(xiàn)有效干擾需滿足：

(3)

式中：n為干擾機架數(shù);Gt(θi)為雷達天線在第i架干擾機方向上的增益，對相控陣雷達,有[5-6]：

(4)

式中：θi為第i架干擾機、突防飛機與雷達形成的夾角。

3干擾機最佳布置間隔

為盡可能增大對相控陣雷達的壓制扇區(qū)寬度，充分發(fā)揮干擾裝備性能，干擾機的最佳布置間隔成為研究的關(guān)鍵。如圖3所示，相控陣雷達位于O點，半功率波束寬度為θ0.5，2架干擾飛機處于敵防空范圍之外，間隔R飛行，其中1號干擾飛機形成的干擾扇區(qū)為AOC，2號干擾飛機形成的干擾扇區(qū)為BOA。

圖3　2架干擾機壓制區(qū)示意圖

當2架干擾機形成的干擾扇區(qū)剛好無重疊區(qū)域時，對相控陣雷達形成的合壓制扇區(qū)寬度最寬，此時的干擾機間隔R則為多機協(xié)同干擾時的最佳布置間隔。

根據(jù)幾何關(guān)系易得最佳布置間隔Rbest的表達式為：

(5)

式中：Rj為干擾機和雷達之間的距離;θ0.5為雷達半功率波束寬度，其單位為°。

4多機協(xié)同干擾仿真分析

在3架干擾飛機協(xié)同干擾的情況下，變化干擾機布置間隔R，對干擾壓制扇區(qū)進行仿真分析。仿真參數(shù)選取與1.2節(jié)一致。仿真得出了典型的4幅干擾壓制扇區(qū)圖(圖4)以及相應(yīng)在距敵方雷達60 km處的干擾壓制區(qū)域?qū)挾?表2)。

圖4　不同干擾機布置間隔的壓制扇區(qū)

結(jié)合仿真結(jié)果，可得出如下結(jié)論：

(1) 將圖4(a)與1.2節(jié)的圖2(b)對比可知，當3架干擾機布置在同一方向(R=0km)時，其干擾扇區(qū)并沒有有效展寬，與增大單架干擾機等效干擾功率的效果是等同的，而僅僅依靠提高單架干擾機干擾功率的方式并不能使得對相控陣雷達的干擾壓制效果得到明顯改善。

(2) 對比圖4典型的4幅不同干擾機布置間隔的干擾壓制扇區(qū)圖，并結(jié)合表2中干擾壓制區(qū)域?qū)挾鹊淖兓芍?，利用多機協(xié)同干擾時，合理布置干擾機間隔可以明顯展寬對相控陣雷達的干擾壓制扇

區(qū)，但是干擾機的布置間隔并不是越大越好，或者是越小越好。從仿真結(jié)果來看，布置間隔過小(如R=5km)時，各單機形成的壓制區(qū)相互重疊，干擾扇區(qū)無法得到最有效展寬；布置間隔過大(如R=15km)時，各單機形成的壓制區(qū)不連續(xù)，無法保證區(qū)域內(nèi)時時都有一架干擾機對相控陣雷達主瓣實施干擾，掩護航空兵突防的連續(xù)性得不到保障。

(3) 通過對比圖4及表2的仿真結(jié)果可知，當干擾機距離雷達Rj=350km，布置間隔R=10km時，各單機產(chǎn)生的干擾壓制區(qū)既不重疊又連續(xù)，此時能形成最寬的合壓制扇區(qū)，更好地掩護航空兵突防。同時，仿真得出的干擾機最佳布置間隔R=10km也驗證了式(5)的正確性。

表2　不同干擾機布置間隔時距雷達60 km

5結(jié)束語

面對采用先進抗干擾技術(shù)的相控陣雷達，如何利用遠距離支援干擾機對其實施有效壓制、掩護航空兵突防成為亟需研究的課題。從本文的分析結(jié)果來看，利用多機協(xié)同干擾相控陣雷達可有效改善干擾效果，且存在干擾機最佳布置間隔使得合壓制扇區(qū)最寬。

參考文獻

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Research into The Configuration of

Multi-jammer Cooperative Jamming to Phased Array Radar

LONG Shi-min，PENG Shi-rui，WANG Zhen-hua，TANG Hui-yu

(Air Force Early Warning Academy,Wuhan 430019,China)

Abstract:Anti-jamming technologies such as low sidelobe,sidelobe cancellation,sidelobe blanking,etc.are commonly used in phased array radar,which makes stand-off jammer(SOJ) can't realize effective suppression by the side lobe,and the main lobe suppression area generated by single jammer is very narrow.This paper performs simulative analysis to jamming suppression area of single jammer according to the interference equation,and sets up the model of multi-jammer cooperative jamming,performs simulation and study to the configuration of multi-jammer cooperative jamming to phased array radar.The simulation results indicate that multi-jammer cooperative jamming phased array radar can effectively improve the jamming effect,and the best arrangement interval between jammers makes the co-suppression sector the widest.

Key words:stand-off jammer;cooperative jamming;phased array radar;suppression area

收稿日期:2015-10-06

DOI:10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.06.001

中圖分類號：TN972

文獻標識碼：A

文章編號：CN32-1413(2015)06-0001-03