雷達(dá)抗有源干擾性能參數(shù)指標(biāo)的確定及評估

于露

摘要：在研究有源雷達(dá)干擾的特點(diǎn)和不同種有源干擾作用下雷達(dá)反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了評估雷達(dá)對抗有源干擾性能的參數(shù)指標(biāo)，從而建立了有源干擾對抗機(jī)理模型，提出了計(jì)算此參數(shù)指標(biāo)的數(shù)學(xué)理論方法。從系統(tǒng)的角度出發(fā)，通過仿真驗(yàn)證的方法對在典型條件下對抗有源干擾性能參數(shù)指標(biāo)的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了滿意的效果。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；有源干擾；性能參數(shù)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）08-0242-03

Abstract： Under the basis of characteristics of active radar jamming and different types of active interference on the reaction mechanism of radar， radar evaluate arguments against active jamming performance indicators is found， the mechanism of active combat interference model is establishedthe calculation mathematical theory indices is proposed. From the perspective of the system，the active jamming performance parameters are verified through simulation approach under typical conditions， and satisfactory results are achieved.

Key words： radar； active jamming； performance Parameters

1 概述

通常情況下，對各種執(zhí)行警備，搜救，探測等功能的收集情報的雷達(dá)最行之有效的干擾方式就是采用壓制性主動有源干擾?，F(xiàn)今評估雷達(dá)對抗主動性有源干擾的性能參數(shù)指標(biāo)主要涉及到兩個方面的內(nèi)容，一方面內(nèi)容是選擇什么樣的指標(biāo)參數(shù)作為性能評估參數(shù)，第二方面內(nèi)容是采用什么樣的評估方式對參數(shù)進(jìn)行評價。比較常見的性能指標(biāo)有壓制性指標(biāo)參數(shù)、最大可視發(fā)現(xiàn)距離、改善性因子、抗干擾可見度等。而在方法的選擇上同樣涉及到兩個方面的內(nèi)容，或者對主動干擾采取抑制的方法，或者對干擾采取回避的處理方式。

評估雷達(dá)對抗有源干擾的能力其本質(zhì)是一個測試的問題，測試對象就是雷達(dá)本身。通過在雷達(dá)上作用特定的“標(biāo)準(zhǔn)信號”的輸出來評估雷達(dá)的抗有源干擾的性能。本論文以現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的電子干擾戰(zhàn)為研究背景，提出了對抗有源干擾的雷達(dá)數(shù)學(xué)反應(yīng)模型，在研究有源干擾特性和雷達(dá)工作原理的基礎(chǔ)上提出了雷達(dá)抗有源干擾的性能參數(shù)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上提出了解決該問題的數(shù)學(xué)模型，并通過仿真驗(yàn)證證明了本文方法的有效性和實(shí)用性。

2 雷達(dá)有源干擾分析

當(dāng)多個有源干擾源在空間中綜合同時對雷達(dá)產(chǎn)生干擾作用時，這就相當(dāng)于將多個服從正態(tài)分布的高斯白噪聲同時作用于雷達(dá)的接受端。雷達(dá)典型的接收裝置原理圖如圖1所示：

這里線性系統(tǒng)Ι代表混頻器和中放。其帶寬是由中放決定的。而檢波器則由代表著非線性系統(tǒng)，中放輸出的包絡(luò)都由檢波器負(fù)責(zé)進(jìn)行交換。接收機(jī)的輸出用線性系統(tǒng)Ⅱ來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)向系統(tǒng)中輸入的噪聲符合正態(tài)分布的時候，系統(tǒng)輸出的符合正態(tài)分布的窄帶信號，也就是說檢波二級管兩端輸入信號的大小直接影響濾波器的非線性性能。

上述定義中，代表無任何干擾情況下雷達(dá)的最大作用范圍，為在有源干擾存在條件下，雷達(dá)的最大作用半徑。很明顯。如果的值越大，表明該類型的雷達(dá)抵抗有源干擾的效果越明顯。

3 雷達(dá)的對抗模型及其數(shù)學(xué)模型

雷達(dá)受有源干擾機(jī)（jy）影響的有效區(qū)域是一個心形形狀的區(qū)域，該心形區(qū)域的對稱軸就是雷達(dá)與有源干擾機(jī)的兩點(diǎn)之間的連接線，曲線上各個點(diǎn)的位置可以根據(jù)與雷達(dá)原點(diǎn)的夾角大小不同用二維曲線描述如下：

上式中，是雷達(dá)天線的最大發(fā)射角度與干擾信號之間的夾角；H是被監(jiān)測目標(biāo)的高度；是有源干擾源與雷達(dá)之間的水平距離，為監(jiān)測目標(biāo)在雷達(dá)反射面的有效最大反射面積，代表壓制系數(shù)，代表極化的損失，代表位于天線方向矢量圖中的等效常規(guī)系數(shù)，為雷達(dá)與有源干擾源之間的距離。

隨機(jī)有源干擾機(jī)（js）所起到的主要干擾是使敵方雷達(dá)屏幕上顯示的無數(shù)亮點(diǎn)淹沒真正的“目標(biāo)亮點(diǎn)”。有源干擾機(jī)形成扇形區(qū)域亮點(diǎn)時，假如有源干擾的功率發(fā)射角方向?yàn)?，接收機(jī)內(nèi)的噪聲水平要高于有源干擾信號的電平水平，具體可以用下式來衡量：

由上可知，在有效干擾模型下的各種干擾源，各干擾源和雷達(dá)之間構(gòu)成了有效的雷達(dá)干擾對抗模型的數(shù)學(xué)模型。

在實(shí)戰(zhàn)中，通常不存在單一干擾源對雷達(dá)進(jìn)行干擾的情況，一般常規(guī)情況都是多個復(fù)合干擾源合成在一起形成一個復(fù)合干擾源，綜合的作用在所要干擾的雷達(dá)上，形成一種復(fù)合干擾雷達(dá)源。那么在確定已經(jīng)采用復(fù)合干擾模型的基礎(chǔ)上，假定雷達(dá)的工況為遠(yuǎn)距離、自衛(wèi)攻擊編隊(duì)以及已定的航行線路對地面上的雷達(dá)進(jìn)行突擊防護(hù)，進(jìn)行雷達(dá)的抗有源干擾性能評估時，通常設(shè)定航線為直線。假定雷達(dá)的天線方向的最大方位角是能夠包含目標(biāo)的，和本別代表隨機(jī)干擾機(jī)和遠(yuǎn)距離干擾機(jī)與雷達(dá)天線最大方向的方位角的夾角。不同種干擾狀態(tài)下雷達(dá)接收機(jī)接收端的干擾功率強(qiáng)度計(jì)算如下：

上式中是雷達(dá)接收機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲在輸入端產(chǎn)生的等效相當(dāng)熱噪聲。從上述計(jì)算公式中可以得到目標(biāo)回波反射功率與距離的四次方呈反比例關(guān)系。干擾功率的平方與距離的四次方程正比例關(guān)系。在輸入端信噪比已定的狀態(tài)下，信噪比是隨著距離的增加而減小的。如果設(shè)定一個信噪比，則可以找到一個相應(yīng)的距離值與之對應(yīng)。不同大小的距離對應(yīng)不同的距離定義，例如自衛(wèi)距離，最大作用距離等等。

從常規(guī)意義上來講，雷達(dá)對抗有源干擾的方式有多種方式，經(jīng)常采用的有信號濾波、頻段選擇、波形匹配、功率抵消、空間投影選擇、極化處理等方式。還有就是可以選擇一下硬件抗干擾措施，比如抗有源干擾電路，窄帶濾波器電路、硬件虛值報警處理器等。這些不同的抗有源干擾措施在雷達(dá)的輸入端可以獲得不同的信號增加增益。在具體操作過程中，實(shí)際效果的好壞取決了兩個方面，一方面就是雷達(dá)本身固有的硬件性能，另外一個方面就是雷達(dá)操作人員的操作技能和技術(shù)水平及對操作參數(shù)的掌握程度。人工調(diào)整雷達(dá)的轉(zhuǎn)動速度，發(fā)射頻率以及天線波束都會對雷達(dá)抗有源干擾的性能產(chǎn)生影響。常規(guī)情況下，應(yīng)結(jié)合雷達(dá)的具體硬件性能及參數(shù)對雷達(dá)抗干擾性能有效參數(shù)計(jì)算工式中的具體參量進(jìn)行調(diào)整改變，可以有效增強(qiáng)雷達(dá)的抗干擾能力。

在的航線一定的情況下，從發(fā)出有源干擾一方的角度出發(fā)，應(yīng)該選擇干擾效果好的角度來設(shè)定路線，即所謂的“標(biāo)準(zhǔn)航線”。“標(biāo)準(zhǔn)航線”可以用來評定不同種雷達(dá)的有源抗干擾能力。實(shí)際應(yīng)用中，結(jié)合戰(zhàn)況設(shè)定的暫定航線也可以用來評估雷達(dá)在此時此刻此航線上的抗干擾性能，但是該參數(shù)不能作為雷達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)抗干擾參數(shù)。干擾方式的選擇有多種方式，例如有遠(yuǎn)距離支持，自衛(wèi)干擾（定向瞄準(zhǔn)，寬帶濾波），隨隊(duì)干擾等多種方式。干擾機(jī)也有很多參數(shù)需要設(shè)置，其主要取決于它的參數(shù)設(shè)置庫，主要的幾個部分有機(jī)型，名稱，所搭載的干擾機(jī)功率，主動干擾頻段，干擾的方法，干擾的數(shù)量，天線的增益，有效物體反射面等等。在實(shí)際操作過程中，雷達(dá)操作人員可以在雷達(dá)操縱面版上隨意選擇多種參數(shù)作為抗主動干擾的基本參數(shù)設(shè)置。這些參數(shù)也都是取自于雷達(dá)本身自帶的參數(shù)庫中。供選擇的參數(shù)主要有雷達(dá)型號，雷達(dá)的最大覆蓋范圍、工作的頻段、工作的機(jī)制、反射的功率值、接收機(jī)的工作頻、接收天線的角度、接收機(jī)的靈敏程度。當(dāng)雷達(dá)觀測目標(biāo)進(jìn)入雷達(dá)的最大觀測范圍以內(nèi)的時候，雷達(dá)的觀測結(jié)果就會被輸出到觀察器中，從雷達(dá)對抗臺的觀察器中可以觀測到各種參數(shù)值。在充分了解獲知雷達(dá)各抗干擾參數(shù)大小后，可以得到較準(zhǔn)確地計(jì)算出雷達(dá)的增益調(diào)整值的大小，確保有效計(jì)算有源干擾作用下雷達(dá)最大有效增益距離的大小。

4 仿真評估

在有源干擾源的配置、類型、干擾參數(shù)及方式確定的干擾路線基礎(chǔ)上，按照公式（1）-（5）就可以計(jì)算出某種類型雷達(dá)抗干擾效率的數(shù)值。對編號為1、2、3、4的情報雷達(dá)進(jìn)行仿真評估，具體的結(jié)果如表1所示：

通過上表數(shù)值可以準(zhǔn)確獲得主動干擾下，雷達(dá)的具體性能參數(shù)，為調(diào)整雷達(dá)的各種參數(shù)增益提供有力的幫助。本文在分析雷達(dá)及主動干擾工況的條件下，從系統(tǒng)分析測試的角度出發(fā)，考慮各種因素，通過對雷達(dá)干擾抑制作用特點(diǎn)與機(jī)理和有源干擾特性研究的基礎(chǔ)上，建立了雷達(dá)對抗有源干擾的模型及其數(shù)學(xué)模擬模型，并通過仿真計(jì)算出雷達(dá)的抗干擾參數(shù)，為有效評估雷達(dá)抗主動干擾提供了一種有效的途徑，具有很大的參考意義。在實(shí)際應(yīng)用中，可以將雷達(dá)抗干擾模型參數(shù)的各個因素進(jìn)行典型標(biāo)準(zhǔn)化處理后對雷達(dá)的抗有源主動干擾性能加以評估，有效地提升實(shí)戰(zhàn)能力。

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