針對低截獲雷達(dá)的欺騙干擾技術(shù)研究?

劉鑄華 吳寶東 李兵艦

（中國船舶重工集團(tuán)公司第723研究所 揚(yáng)州 225001）

1 引言

目前，在絕大多數(shù)的雷達(dá)對抗設(shè)備中，都采取的是恒功率輸出設(shè)計。在面對大動態(tài)的雷達(dá)信號時，該設(shè)計可以保證干擾機(jī)較好的對抗效果。但是，在面對低截獲雷達(dá)時，傳統(tǒng)的干擾機(jī)具有以下弱點(diǎn):第一，因靈敏度過低，無法偵收低截獲雷達(dá)信號，故無法完成轉(zhuǎn)發(fā)干擾；第二，噪聲類干擾樣式下，過大的干擾功率對低截獲雷達(dá)具有較高的壓制比，容易使目標(biāo)判斷受干擾，從而進(jìn)入抗干擾模式［1］。

一般的對抗方法是通過提升干擾機(jī)靈敏度，來適應(yīng)低截獲雷達(dá)。但是受限于干擾機(jī)瞬時覆蓋角、數(shù)字接收機(jī)靈敏度極限等因素，干擾機(jī)靈敏度提升幅度有限［2］。同時低截獲雷達(dá)的目標(biāo)反射回波幅度較弱，恒功率的干擾機(jī)輸出會導(dǎo)致壓制比過高，尤其是欺騙干擾往往會形成壓制效果。

針對以上情況，本文論述了一種低功率、全轉(zhuǎn)發(fā)的欺騙干擾技術(shù)，通過理論推導(dǎo)，論證該技術(shù)的有效性。

2 技術(shù)設(shè)計

按照低截獲雷達(dá)的工作特點(diǎn)，在無干擾的狀態(tài)下，雷達(dá)采用低功率進(jìn)行探測，此時理論的被探測目標(biāo)回波較低。在受干擾的狀態(tài)下，為了保證雷達(dá)探測威力，一般的低截獲雷達(dá)會啟動功率管理措施，通過提升探測功率來保證主動探測能力［3］。對于干擾機(jī)而言，雷達(dá)威脅信號是非先驗的，因此無法準(zhǔn)確獲知低截獲雷達(dá)的開機(jī)時間和探測波形參數(shù)。當(dāng)?shù)徒孬@雷達(dá)信號幅度低于干擾機(jī)的偵測靈敏度時，干擾機(jī)將處于一直待機(jī)狀態(tài)。但是可以利用低截獲雷達(dá)的功率管理特性，通過施加噪聲類干擾，迫使雷達(dá)提升探測功率，以保證干擾機(jī)獲得信號樣本并完成欺騙干擾。

本欺騙干擾技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 干擾設(shè)計流程圖

本干擾技術(shù)的主要設(shè)計參數(shù)包括:大功率噪聲帶寬、低功率模式下系統(tǒng)等效輻射功率、全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾樣式設(shè)計和干擾機(jī)樣式切換時間。

大功率噪聲帶寬設(shè)置由干擾機(jī)自身能力和作戰(zhàn)對象決定。一般而言，在有先驗信息的前提下，壓制帶寬應(yīng)設(shè)置為覆蓋目標(biāo)工作全帶寬，以保證噪聲壓制的效果。在沒有先驗信息的前提下，可以使用頻段掃描的方法，對作戰(zhàn)對象的全工作頻段進(jìn)行搜略性噪聲壓制干擾。

低功率模式下系統(tǒng)等效輻射功率由雷達(dá)探測功率、干擾機(jī)保護(hù)目標(biāo)截面積、保護(hù)距離和欺騙干擾下的壓制比決定。在選定典型作戰(zhàn)對象后，根據(jù)低截獲雷達(dá)的最低探測功率，可以計算到達(dá)干擾機(jī)的口面功率，從而得到干擾機(jī)所需的最高靈敏度。根據(jù)干擾機(jī)所保護(hù)目標(biāo)的截面積、保護(hù)距離和壓制比，可以得到干擾機(jī)所需的等效輻射功率［4］。該模式的設(shè)計還應(yīng)保證系統(tǒng)的收發(fā)全隔離狀態(tài)，以保證全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾的有效釋放。

全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾樣式采用拖引干擾作為基礎(chǔ)，在保證收發(fā)全隔離的狀態(tài)下，干擾機(jī)儲頻單元可以實現(xiàn)對信號的實時存儲，同時設(shè)置一定的拖引速度完成全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾［5］。針對雷達(dá)的目標(biāo)識別功能，拖引速度應(yīng)不大于被保護(hù)目標(biāo)的常規(guī)運(yùn)動速度。拖引距離應(yīng)設(shè)置為不小于雷達(dá)的一個距離分辨單元，以保證將雷達(dá)視角拖出被保護(hù)目標(biāo)范圍的目的［6］。

干擾機(jī)樣式切換時間由雷達(dá)的模式切換策略決定。一般而言，雷達(dá)在發(fā)現(xiàn)受到一段時間的有源干擾后，會切換到其他的抗干擾模式［7］。因此使用噪聲壓制干擾的時間應(yīng)控制在雷達(dá)切換模式的響應(yīng)時間內(nèi)。在沒有先驗信息的前提下，切換時間可設(shè)置為0.5s為步進(jìn)的多檔，以保證至少有一檔循環(huán)時間可實現(xiàn)本文論述的欺騙干擾目的。

3 低功率模式下等效輻射功率設(shè)計

低功率模式下系統(tǒng)等效輻射功率由目標(biāo)探測功率、干擾機(jī)保護(hù)目標(biāo)截面積、保護(hù)距離和欺騙干擾下的壓制比決定。本文以自衛(wèi)干擾為例，分析干擾機(jī)輸出功率與目標(biāo)反射信號功率之比，由確定的壓制比來計算得到低功率模式下所需要的等效輻射功率。

到達(dá)雷達(dá)天線口面的目標(biāo)回波信號功率可以表示為［8］

其中Pt為雷達(dá)發(fā)射機(jī)功率（dBm），Gt為雷達(dá)天線增益（dB），F(xiàn)為探測頻率（MHz），D為目標(biāo)到雷達(dá)距離，σ為被探測目標(biāo)的等效截面積（m2）。

到達(dá)雷達(dá)天線口面的干擾功率可以表示為

其中[Pt+Gt-32-20 lg(F)-20 lg(D)] 為到達(dá)干擾機(jī)的口面功率，Gzf為干擾機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)增益，[-32-20 lg(F)-20 lg(D)] 為干擾信號到達(dá)雷達(dá)口面的空間損耗。

為確保3dB的欺騙相參干擾增益，則要求:

由式（1）、式（2）和式（3），推導(dǎo)得到:

其中干擾機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)增益由干擾機(jī)等效輻射功率和靈敏度決定:

根據(jù)式（4）和式（5），干擾機(jī)低功率下的等效輻射功率應(yīng)設(shè)置為

為避免干擾壓制比過高而導(dǎo)致雷達(dá)發(fā)現(xiàn)干擾進(jìn)而轉(zhuǎn)換工作模式，壓制比應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)。壓制比上下限范圍應(yīng)設(shè)置為被保護(hù)目標(biāo)各向RCS（等效截面積）的變化范圍T，因此干擾機(jī)低功率下的等效輻射功率應(yīng)設(shè)置為:

同時為保證低功率模式下的收發(fā)全隔離，應(yīng)保證干擾機(jī)系統(tǒng)隔離度≥Gzf。

4 全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾樣式設(shè)計

在低功率模式下，干擾機(jī)采用全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾樣式，該樣式以拖引樣式為基礎(chǔ)?；緯r序圖如圖2所示。

圖2 全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾時序圖

拖引速度應(yīng)根據(jù)被保護(hù)目標(biāo)的最大運(yùn)動速度設(shè)定，以保證拖引速度在低截獲雷達(dá)的回波速度容差范圍內(nèi)［9］。拖引距離應(yīng)大于低截獲雷達(dá)在干擾機(jī)處一個徑向距離分辨單元，以保證將雷達(dá)視角拖出目標(biāo)所在區(qū)域［10］。同時根據(jù)圖2，慢時間拍與快時間拍之間的相對關(guān)系應(yīng)具有一下關(guān)系:

式（8）中，V為設(shè)定的假目標(biāo)拖引速度。

5 效果分析

本文設(shè)計的欺騙干擾技術(shù)以時間軸劃分，循環(huán)釋放，干擾效果采用低截獲雷達(dá)的反應(yīng)進(jìn)行分析:

1）在低截獲雷達(dá)開機(jī)后，干擾機(jī)因系統(tǒng)靈敏度過低，尚無法收到雷達(dá)信號，故無法實施轉(zhuǎn)發(fā)干擾；

2）干擾機(jī)直接采用大功率模式釋放寬帶噪聲壓制樣式干擾，此時低截獲雷達(dá)檢測到干擾，故提升探測功率，同時上報受干擾狀態(tài)；

3）在本文設(shè)計的樣式切換時間內(nèi)，干擾機(jī)檢測到功率提升的雷達(dá)信號，并轉(zhuǎn)入低功率全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾樣式；

4）在設(shè)定的樣式切換時間內(nèi)，干擾機(jī)由大功率干擾狀態(tài)轉(zhuǎn)入低功率干擾狀態(tài)，由于大功率干擾時間過短，雷達(dá)尚無法確認(rèn)在穩(wěn)定受干擾，因此尚無法切換抗干擾模式［11］；

5）低功率全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾等效于透明轉(zhuǎn)發(fā)的無源移動目標(biāo)，由于模擬的RCS和運(yùn)動特性與被保護(hù)目標(biāo)相差不大，因此迫使雷達(dá)進(jìn)行判決并二選一，此時的干擾信號功率并不足以使得雷達(dá)發(fā)現(xiàn)干擾［12］；

6）按規(guī)定的切換時間循環(huán)步驟2）～5），以應(yīng)對雷達(dá)突然關(guān)機(jī)導(dǎo)致的轉(zhuǎn)發(fā)干擾中斷，同時也保證步驟5）在一定概率下實現(xiàn)欺騙拖引的干擾效果。

6 結(jié)語

本文以低截獲雷達(dá)為研究對象，重點(diǎn)分析了一種低功率、全轉(zhuǎn)發(fā)的欺騙干擾技術(shù)，推導(dǎo)出了低功率模式下所需要的干擾機(jī)等效輻射功率，并設(shè)計了全轉(zhuǎn)發(fā)欺騙干擾時序。該技術(shù)涉及的拖引參數(shù)、樣式切換時間需要根據(jù)一定的情報先驗信息進(jìn)行設(shè)計。通過理論效果分析，本文論述的干擾技術(shù)能針對低截獲雷達(dá)形成更好的欺騙干擾效果，并使得干擾更隱秘，能夠為工程實踐提供更多的策略選擇。