機(jī)載雷達(dá)同頻干擾現(xiàn)象研究

汪 瑋

(中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，合肥 230088)

機(jī)載雷達(dá)同頻干擾現(xiàn)象研究

汪 瑋

(中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，合肥 230088)

機(jī)載雷達(dá)工作在日趨復(fù)雜的電磁環(huán)境中，特別是在編隊(duì)作戰(zhàn)時(shí)經(jīng)常受到同頻干擾問題的影響，嚴(yán)重制約了機(jī)載雷達(dá)探測(cè)性能的發(fā)揮。針對(duì)同頻干擾現(xiàn)象分析了兩個(gè)主要的因素，并給出了初步的解決同步干擾的措施。

機(jī)載雷達(dá)；同頻干擾；抗干擾

Abstract: With the increasingly complex electromagnetic environment (EME), airborne radars are often affected by co-channel interference, especially in the formation combat, which seriously restricts the detection performance of airborne radars. Two main factors are analyzed for the phenomenon of co-channel interference, and the preliminary measures are also given.

Keywords: airborne radar; co-channel interference; anti-interference

0 引 言

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境日益復(fù)雜,機(jī)載雷達(dá)同頻干擾嚴(yán)重，以至于直接影響到雷達(dá)的探測(cè)、跟蹤和抗干擾能力。由于兩機(jī)或多機(jī)雷達(dá)頻段相同或相近，故兩機(jī)距離越近，雷達(dá)發(fā)射功率越大，干擾則越強(qiáng)。該干擾會(huì)影響目標(biāo)檢測(cè)，甚至導(dǎo)致接收機(jī)飽和，從而無法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，不利于操作員和指揮員觀察，直接影響作戰(zhàn)指揮決策質(zhì)量。本文以某機(jī)載雷達(dá)為例，分析同頻干擾對(duì)機(jī)載雷達(dá)的影響。

1 異步干擾初步分析

利用機(jī)載雷達(dá)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。統(tǒng)計(jì)分析形成同頻異步干擾時(shí)所在掃描周期內(nèi)所有掃描方向噪聲背景，較無異步干擾時(shí)強(qiáng)16 dB。同時(shí)，對(duì)雷達(dá)記錄儀記錄的雷達(dá)原始回波分析發(fā)現(xiàn)，存在異步干擾時(shí)回波脈沖內(nèi)存在周期性的規(guī)則干擾脈沖信號(hào)，且該信號(hào)明顯強(qiáng)于正常回波信號(hào)。同頻干擾脈沖會(huì)導(dǎo)致距離多普勒譜的背景噪聲大幅度抬升，所有速度的目標(biāo)檢測(cè)都會(huì)受到影響。

雷達(dá)接收來自干擾源的發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度與距離的平方成反比，雷達(dá)接收來自目標(biāo)的反射信號(hào)強(qiáng)度與距離的四次方成反比，而且干擾源的發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目標(biāo)的后向散射信號(hào)強(qiáng)度。[2]所以，同頻干擾通常都會(huì)對(duì)雷達(dá)造成明顯的影響，導(dǎo)致被干擾雷達(dá)探測(cè)能力下降。

雷達(dá)接收同頻干擾的強(qiáng)度主要受兩個(gè)因素決定，一是兩者之間的距離，二是兩者之間的頻率間隔。

2 距離影響分析

2.1 不飽和安全距離分析

雷達(dá)接收前端采用的是寬頻帶接收方式，所以只要同頻干擾信號(hào)處于雷達(dá)工作頻帶范圍之內(nèi)都可以進(jìn)入雷達(dá)接收通道。當(dāng)干擾源信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致接收前端因飽和而出現(xiàn)非線性，可能會(huì)致使雷達(dá)無法正常探測(cè)目標(biāo)。[3]為了避免接收通道飽和，兩架機(jī)需要保持一定的安全距離。

雷達(dá)接收到的信號(hào)功率與干擾雷達(dá)的發(fā)射功率Pt、發(fā)射增益Gt(發(fā)射波瓣不同指向副瓣電平不同，所以各方向增益會(huì)有不同)、兩機(jī)之間的距離R和接收通道有效面積Ae等因素有關(guān)，具體可用如下公式[1]表示：

根據(jù)機(jī)載雷達(dá)的相關(guān)參數(shù)計(jì)算，可以得到兩架機(jī)不同距離情況下某一架機(jī)上雷達(dá)接收到的功率，取典型的發(fā)射方向進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖1所示。從分析結(jié)果可以看出：(1)發(fā)射主瓣方向，較遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)均有可能會(huì)導(dǎo)致接收通道飽和；(2)發(fā)射主瓣5°以外方向、距離50 km以外的條件下可以保證機(jī)載雷達(dá)接收通道不飽和。

圖1 兩架機(jī)干擾影響分析

2.2 探測(cè)性能影響分析

在雷達(dá)接收通道不飽和的前提下，同頻干擾信號(hào)進(jìn)入雷達(dá)接收通道后會(huì)提高雷達(dá)的噪聲背景電平，降低雷達(dá)作用距離。進(jìn)入機(jī)載雷達(dá)的干擾功率電平與兩機(jī)之間的距離有關(guān)。按照上述100 km附近，同頻條件下平均干擾功率16 dB推算不同距離的干擾功率，同時(shí)評(píng)估在此干擾功率條件下機(jī)載雷達(dá)的探測(cè)能力，詳細(xì)分析結(jié)果見圖2和圖3。從圖中可以看出，距離越遠(yuǎn)同頻干擾影響越小，而且距離較遠(yuǎn)時(shí)仍然存在一定的干擾影響，如距離400 km條件下探測(cè)距離仍然下降達(dá)20%。

實(shí)際飛行過程中，由于各自平臺(tái)均處于運(yùn)動(dòng)中，加上雷達(dá)天線副瓣存在零點(diǎn)等因素的影響，同頻干擾的強(qiáng)度會(huì)有一定的起伏。

圖2 同頻干擾功率均值隨距離的分布

圖3 探測(cè)能力隨同頻異步干擾距離的分布

3 頻率間隔影響分析

根據(jù)上述距離影響分析結(jié)論，來自發(fā)射主瓣的信號(hào)較強(qiáng)，在很小的方位范圍內(nèi)可能會(huì)導(dǎo)致接收通道出現(xiàn)飽和。鑒于此，頻率間隔分析中僅對(duì)來自5°以外副瓣方向的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步干擾影響分析。

同頻干擾信號(hào)進(jìn)入雷達(dá)接收通道后分別與一本振信號(hào)、二本振信號(hào)進(jìn)行兩次下變頻，干擾信號(hào)即由射頻信號(hào)逐步變成了頻率較低的中頻信號(hào)。在此期間，隨著信號(hào)頻率降低，信號(hào)帶寬逐步變窄，與雷達(dá)工作頻率相差較遠(yuǎn)的干擾信號(hào)頻率會(huì)在變頻過程中被濾波器濾除，而離雷達(dá)工作頻率較近的干擾頻率會(huì)得以保留，隨著目標(biāo)、雜波及噪聲信號(hào)一同變成數(shù)字信號(hào)，在目標(biāo)檢測(cè)時(shí)造成干擾。[4]

圖4 接收通道下變頻原理示意圖

按照雷達(dá)設(shè)計(jì)參數(shù)和器件性能參數(shù)進(jìn)行理論分析，初步分析結(jié)果表明：間隔4個(gè)頻點(diǎn)條件下，在主瓣接收方向，干擾信號(hào)依然大于系統(tǒng)靈敏度；在副瓣接收方向，距離50 km以上時(shí)，同頻干擾信號(hào)小于雷達(dá)接收通道靈敏度，可以忽略不計(jì)。

4 分析結(jié)論

綜上分析，可以得到如下初步結(jié)論：

(1) 同頻干擾對(duì)雷達(dá)探測(cè)能力影響較為明顯。

(2) 發(fā)射和接收主瓣方向增益高，在較遠(yuǎn)的距離范圍內(nèi)主瓣發(fā)射和主瓣接收方向均存在較為明顯影響；但主瓣窄，影響主要表現(xiàn)在干擾雷達(dá)所在的較小方位內(nèi)。

(3) 發(fā)射主瓣5°以外，不飽和安全距離約為50 km。

(4) 避免干擾最有效的手段是規(guī)劃頻點(diǎn)使用，對(duì)頻率間隔4個(gè)及以上為好。

5 結(jié)束語

目前，雷達(dá)同頻干擾主要是通過采用超低副瓣天線、改變發(fā)射信號(hào)形式、雷達(dá)頻率捷變、改變雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率等方法來消除。[5]在實(shí)際飛行過程中，可通過規(guī)劃航線和高度，避免波束正面照射其他機(jī)載雷達(dá)，以及錯(cuò)開雷達(dá)使用頻點(diǎn)來有效降低同頻干擾的影響。同頻干擾產(chǎn)生方式多樣，降低或消除同頻干擾的方法存在局限性，因此消除雷達(dá)間的同頻干擾是一個(gè)多種方法相結(jié)合的綜合處理過程。在進(jìn)行雷達(dá)總體設(shè)計(jì)時(shí),必須綜合各項(xiàng)戰(zhàn)技指標(biāo)要求,在不影響雷達(dá)指標(biāo)功能的前提下,提出解決同頻干擾的具體措施，特別是要綜合各種抗干擾手段,以達(dá)到最佳效果。

[1] George W Stimson. 機(jī)載雷達(dá)導(dǎo)論[M].2版. 吳漢平，等譯. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.3.

[2] 劉剛.同頻干擾產(chǎn)生機(jī)理分析及解決方法[J].艦船電子對(duì)抗，2011,34 (3)：17-19.

[3] 張文祥,李進(jìn)華．雷達(dá)同頻干擾現(xiàn)象分析[J]. 火控雷達(dá)技術(shù), 2007,36(2)：50-53.

[4] 李潮. 復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)同頻干擾及對(duì)策[J]. 電子對(duì)抗, 2011(1)：45-48.

[5] 薛春祥，林新黨，陳正祿. 艦船雷達(dá)同頻干擾來源分析及抗同頻干擾的方法[J].雷達(dá)與對(duì)抗，2008 (1)：1-4.

Study on co-channel interference phenomenon of airborne radars

WANG Wei

(No.38 Research Institute of CETC, Hefei 230088)

TN974

A

1009-0401(2017)03-0014-03

2017-07-20；

2017-07-27

汪瑋(1982-)，男，工程師，碩士，研究方向：雷達(dá)總體技術(shù)設(shè)計(jì)。