交叉眼干擾技術(shù)及干擾效果仿真分析

周偉江，秦大國，王 雄

（1.航天工程大學(xué)，北京 101416；2.中國電子科技集團第二十九研究所，成都 610036；3.解放軍92493 部隊，遼寧 葫蘆島 125000）

0 引言

傳統(tǒng)的噪聲壓制不能有效干擾單脈沖體制雷達，反而會將發(fā)射干擾平臺暴露在雷達探測范圍內(nèi)，交叉眼干擾是一種先進的針對單脈沖雷達實施角度欺騙的電子攻擊技術(shù)［1-3］，作戰(zhàn)艦艇及飛機在執(zhí)行任務(wù)時，亟需這種角度欺騙能力在導(dǎo)彈制導(dǎo)末段實施自衛(wèi)保護。根據(jù)國外相關(guān)文獻報道，研究人員已在實驗室及干擾樣機上成功驗證了交叉眼干擾的可行性和有效性［4-9］。

在對交叉眼干擾技術(shù)的原理進行闡述的基礎(chǔ)上，分析了該技術(shù)在實際應(yīng)用中影響其使用效果的主要因素，然后通過構(gòu)建仿真場景，對飛機受到導(dǎo)彈攻擊時采用交叉眼干擾技術(shù)的使用效果進行了仿真研究，最后結(jié)合仿真分析結(jié)果與交叉眼干擾技術(shù)特點歸納了有效實施該技術(shù)的方法。

1 交叉眼干擾技術(shù)原理

單脈沖雷達具有良好的抗單點干擾源能力，當交叉眼干擾技術(shù)能保證兩個相干干擾源輻射的信號到達被干擾雷達的天線時，如圖1 所示，兩個相位相差180°的信號在雷達天線處形成的等相面，該等相面與目標和雷達形成一個很小的角度，這樣就會使雷達天線指向與目標和雷達連線成很大角度的方向，而不是對準目標，從而破壞雷達對目標的跟蹤，因此，交叉眼干擾技術(shù)對破壞單脈沖跟蹤雷達的角度跟蹤十分有效［10-13］。

圖1 雷達跟蹤的相位波前示意圖

式（7）中，L 為兩個干擾源之間的距離（即基線長度），ψ 是兩個干擾源連線中點垂線與雷達瞄準軸之間的夾角，a 是兩個干擾源信號的幅度比，? 是兩個干擾源的信號在雷達天線處的相位差。交叉眼干擾示意圖如圖2 所示。

圖2 交叉眼干擾示意圖

設(shè)GCE為交叉眼干擾增益（或稱放大系數(shù)），其表達式可由式（8）表示：

通過分析式（7）～式（9）可以發(fā)現(xiàn)，式（8）分子中包含有一個a=1 處的0 奇異點，它只能由分母中一個相同的奇異點才能消去，因此，可以推出在a=1情況下，GCE達到最大，此時干擾效果最好。但由于角誤差鑒別器線性范圍的限制，這種技術(shù)產(chǎn)生的角度誤差只限于雷達的3 dB 波束寬度內(nèi)。

交叉眼干擾技術(shù)的工程實現(xiàn)方法如下頁圖3所示。從圖中可以看出交叉眼技術(shù)通常使用兩個獨立的轉(zhuǎn)發(fā)支路，每條支路都有收發(fā)天線、連接天線的傳輸線和產(chǎn)生干擾信號的放大器。此外，每條支路均有一個180°移相器，用于在受干擾雷達信號的到達方向上產(chǎn)生干涉儀零點；除此之外，每條支路還包含有相位和幅度控制裝置，使得兩個轉(zhuǎn)發(fā)支路的相位和幅度能夠匹配。

圖3 交叉眼干擾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖

2 交叉眼技術(shù)使用效果影響因素

在交叉眼干擾技術(shù)的應(yīng)用過程中，交叉眼干擾輻射功率、誘偏距離以及天線的安裝位置對其使用效果有著直接的影響。

2.1 交叉眼干擾輻射功率

影響交叉眼干擾技術(shù)使用效果的一個重要因素就是其輻射功率。當交叉眼干擾被設(shè)計用來和目標回波信號競爭時，即干擾信號必須與真實的目標回波信號競爭以捕獲雷達的角跟蹤裝置，由于雷達既能收到目標回波又能收到干擾信號，則雷達在一定條件下還是可能從目標回波信號中提取角誤差信息進行角度跟蹤，使干擾破壞雷達角度跟蹤的能力受到很大限制，所以要成功地進行交叉眼干擾所需要的干信比會非常大，在實際應(yīng)用中常常把波門拖引干擾技術(shù)和交叉眼干擾技術(shù)結(jié)合起來使用。

在雷達已經(jīng)跟蹤目標后，先對其實施波門拖引干擾，將雷達距離跟蹤波門或速度跟蹤波門拖離目標回波信號，使雷達的跟蹤波門內(nèi)沒有目標回波信號，這時再實施交叉眼角度欺騙干擾，則雷達收到的干信比將為無窮大，使雷達跟蹤系統(tǒng)按照角度欺騙干擾信息工作，徹底破壞雷達對真實目標的角度跟蹤。對于這些波門拖引技術(shù)而言，只需要3 dB 的干信比，而當成功實施波門拖引干擾以后，交叉眼干擾信號將不再需要與目標回波信號競爭，從而可以有效解決交叉眼干擾技術(shù)的高干信比要求。

2.2 交叉眼干擾誘偏距離

如前文所述的交叉眼干擾產(chǎn)生的誘偏距離表達式中可以看出，交叉眼干擾產(chǎn)生的假目標的偏離距離與交叉眼干擾增益、兩干擾源之間的距離（基線長度），以及干擾源基線垂線與雷達跟蹤軸之間夾角（ψ）的余弦成正比。所以要使交叉眼干擾產(chǎn)生的假目標偏離得更遠，安裝兩個干擾源時就要使它們之間的距離盡可能遠，即基線更長。當干擾源基線垂線與雷達跟蹤軸之間夾角為0 時，cos（ψ）達到最大值，表明此時交叉眼干擾效果最好，當兩干擾源與跟蹤雷達瞄準軸線處于一條平行線上時（ψ=90°），干擾效果最差。

交叉眼干擾增益GCE由干擾系統(tǒng)的通道幅相特性所決定。當a 和? 取不同值時，交叉眼干擾機能得到的交叉眼干擾增益GCE如圖4 所示。由圖中可以看出，交叉眼干擾增益GCE最大值出現(xiàn)在兩路干擾信號的相位差為180°的時候，故理想情況下? 取180°為最佳，但是由于交叉眼干擾的兩個天線相距較遠，雷達工作波長較短，兩個干擾源天線可能會存在抖動，使得兩路干擾信號之間的相位差很難達到準確的180°，因此，在工程使用中，當兩路干擾信號的相位差在170°～190°之間時，交叉眼干擾才能獲得比較好的干擾效果。從圖4 中可以看出，當兩個干擾源發(fā)射的信號的幅度比a 越接近1 時，交叉眼干擾增益GCE就越大，而此時兩個相位相反的干擾信號互相抵消得越嚴重，從而使交叉眼干擾信號功率越低，最終導(dǎo)致與真實目標回波信號的競爭力下降。

圖4 交叉眼干擾增益

2.3 交叉眼干擾天線安裝

由于交叉眼干擾產(chǎn)生的誘偏距離與交叉眼干擾源基線長度成正比，所以要產(chǎn)生大的誘偏距離，就需要提供大的空間尺寸來安裝干擾天線。由于艦船的空間尺寸較大，因此，可以在艦船船體前后向和左右舷各對稱安裝兩套交叉眼干擾設(shè)備，從而產(chǎn)生位于艦船后方、前方、左方、右方的假目標，可有效對抗從各個方向來襲的反艦導(dǎo)彈。

綜上所述，由于交叉眼干擾增益GCE完全由交叉眼干擾系統(tǒng)的設(shè)備性能所決定，而交叉眼干擾源的安裝基線也在設(shè)備裝機時固化，因此，交叉眼干擾系統(tǒng)的實際作戰(zhàn)效能受雷達與干擾機之間相對空間位置關(guān)系的影響很大。當雷達位于交叉眼干擾基線的法線方向時，交叉眼干擾產(chǎn)生的誘偏距離最大，干擾效果最好；當雷達位于兩個干擾源基線的延長線上時，交叉眼干擾產(chǎn)生的誘偏距離將為零，交叉眼干擾不起作用。另外，由于交叉眼干擾產(chǎn)生的誘偏距離由交叉眼干擾系統(tǒng)的性能和干擾源基線長度決定，當干擾機與跟蹤雷達的相對空間位置關(guān)系一定時，隨著干擾機與跟蹤雷達之間距離的減少，交叉眼干擾會越來越有效，這與其他大多數(shù)電子干擾情況下的預(yù)期結(jié)果相反，因此，交叉眼干擾特別適合電子戰(zhàn)裝備的末端防御作戰(zhàn)場景。

3 交叉眼干擾技術(shù)仿真研究

交叉眼干擾機是一種雙相干源角度干擾技術(shù)的典型應(yīng)用實例，可用來干擾單脈沖雷達的角度跟蹤系統(tǒng)。結(jié)合前文所述內(nèi)容，為了對交叉眼干擾技術(shù)的應(yīng)用效果進行有效評估，本節(jié)通過建立導(dǎo)彈迎頭攻擊干擾載機的仿真場景，對不同條件下交叉眼干擾技術(shù)的使用效果進行研究。具體仿真參數(shù)如表1 所示。

結(jié)合表1 中的仿真參數(shù)，通過對導(dǎo)彈一定攻擊角度以及干擾載機機動條件下，交叉眼裝置安裝位置對導(dǎo)彈命中概率的影響進行仿真研究，其中，飛機兩翼安裝的交叉眼干擾設(shè)備產(chǎn)生的假目標位于飛機的左側(cè)，前后安裝的交叉眼干擾設(shè)備產(chǎn)生的假目標位于飛機的后方，得出仿真結(jié)果如表2 所示。

表1 交叉眼干擾仿真參數(shù)

通過表2 的仿真結(jié)果可以看出，在不采用交叉眼干擾技術(shù)的條件下，干擾載機向左機動時，導(dǎo)彈命中概率較低；當在干擾載機兩翼安裝交叉眼干擾裝置時，載機不進行機動時導(dǎo)彈命中概率較低；當交叉眼干擾裝置安裝在載機兩翼及前后端時，機動距離越大，導(dǎo)彈命中概率越低。通過上述分析，可以得出如下結(jié)論：

表2 交叉眼干擾仿真結(jié)果

續(xù)表2

續(xù)表2

1）載機不采用干擾技術(shù)時，載機做機動動作會有利于降低導(dǎo)彈命中目標的概率；

2）在飛機兩翼和前后都安裝交叉眼干擾設(shè)備時，載機不機動能使導(dǎo)彈命中目標的概率保持在一個相對較低的水平；

3）在飛機兩翼和前后都安裝交叉眼干擾設(shè)備比只在飛機兩翼安裝交叉眼干擾設(shè)備時，能更有效降低導(dǎo)彈命中目標的概率。

4 結(jié)論

針對如何在對單脈沖雷達進行有效干擾的同時不被雷達探測到干擾源具體方位這一問題，對交叉眼干擾技術(shù)的工作原理及影響其使用效果的主要因素進行了闡述與分析，并對導(dǎo)彈攻擊過程干擾載機過程中，不同條件下交叉眼干擾技術(shù)的使用效果進行了仿真研究，結(jié)果表明采用交叉眼干擾技術(shù)不僅可以有效降低導(dǎo)彈命中概率，還能在產(chǎn)生干擾同時有效規(guī)避雷達搜索，為后續(xù)交叉眼干擾技術(shù)的實際工程應(yīng)用提供了參考依據(jù)。