基于雷达对抗的有源干扰方法及效能研究

第 30 卷
第6期
指挥控制与仿真
Command Control & Simulation
Vol.30 No.6 Dec. 2008
2008 年 12 月 文章编号：1673-3819(2008)06-0048-04
基于雷达对抗的有源干扰方法及效能研究
王群怀
（装备指挥技术学院，北京 101416） 摘 要：在雷达对抗中，利用干扰设备对雷达实施有源干扰是电子进攻的主要手段。基于有源干扰的多种作战模 式，建立了相应的数学模型，并结合算例仿真，分析研究不同干扰模式的特点和作战效能，对进行有效的雷达对 抗具有重要的意义。 关键词：雷达对抗；有源干扰；作战效能 中图分类号：TN957 文献标识码：A
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王群怀： 基于雷达对抗的有源干扰方法及效能研究
第 30 卷
Prs =
( 4π )
2 2 PG t t σλ 3
（10）
z
Rt 4
突 防 机 (干 扰 机 )
雷达从旁瓣接收到干扰机的干扰信号功率 Prj 为
Prj =
Pj G j Gt 'λ 2γ j Δf r
( 4π )
2
R j 2 Δf j
（11）
第6期
指挥控制与仿真
Prj = Pj G j Gt 'λ 2γ j Brj
49
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ( 4π )
2
Rj2
（2）
干扰机要对雷达实施有效干扰， 干扰信号功率 Prj 与目标回波信号功率 Prs 的比值就要满足一定的功率 准则。通常用压制系数 K j （常数）来衡量这种干扰效 果：
飞机的高度。 综合以上各式可以求出地对空干扰机保护地面目 标时的干扰暴露区。
z 突防机
l
Rt
干扰机
Ht Rj
θ
雷达
达发现；当 Rt < R0 时，干扰无效，突防机处在暴露区 内； Rt > R0 表示突防机处在干扰机的有效压制区内， 雷达不能发现目标。 由式（5）可对式（14）做进一步的简化，得
2 ⎛ PG ⎞4 t tσ R j Δf j K j （15） R0 = ⎜ ⎜ P G γ 4πΔf F (θ ) ⎟ ⎟ j j j r ⎝ ⎠ 2.2 自卫干扰 有源干扰设备安装在突防机上或者干扰机隐藏在 1
2 PG t tσ R j μ
（6）
如果干扰机能有效掩盖被保护的目标，就有一个 最小的干扰扇面，设有效干扰扇面为 Δθ min ，根据掩 护情况可以细化分解。 干扰机配置在目标中心。此时目标可以是一座城 市等具有较大半径范围的物体，此时最小干扰扇面为 （7） Δθ min = 2θ1 干扰机配置在被保护目标之外。最小干扰扇面为 （8） Δθ min = 2 (θ1 + θ 2 ) 由分解图 2 可知： r0 ⎧ ⎪θ1 = arctan R （9） t ⎪ ⎨ D sin ψ ⎪θ 2 = arcsin[ ] ⎪ Rt 2 + D 2 − 2 DRt cosψ ⎩ 式中，cosψ = R cos α ，R 是飞机的投影距离，H 是 R2 + H 2
z
K j = Prj / Prs
即
（3）
Kj =
Prj Prs
=
Pj G j Gt ' 4πγ j Rt 4 Brj
2 2 PG t t σ Rj μ
（4）
式中， Pt 为雷达的发射功率； Gt 为雷达的天线增益；
σ 为目标的雷达截面积； Rt 为目标与雷达之间的距 离； Pj 为干扰功率； G j 为干扰机天线增益； γ j 为干
2 空对地有源干扰方法及效果
空对地有源干扰主要是指利用机载的干扰设备 对地面雷达实施干扰压制。机载有源干扰设备释放的 强烈干扰信号用来掩护突防机 （或突防机编队） ， 能有 效地削弱和降低地面防空警戒雷达的侦察效能，从而 扩大突防机的纵深作战距离。根据有源干扰设备安装 平台与突防机（或编队）的空间位置关系，主要有三 类作战模式： 远距离支援干扰、 自卫干扰和伴随干扰。 2.1 远距离支援干扰 有源干扰设备安装在专门执行电子干扰等任务的 飞机平台上 （称为干扰机） 。 此干扰机与突防机和地面 防空警戒雷达在空间位置上保持较远的距离，称为远 距离支援干扰。三者之间的空间关系如图 3、4 所示。
Rt ( R j ) Ht
雷达 y x
上式（10,11）中， Pt 为雷达的发射功率； Gt 为 雷达的天线增益；σ 为目标的雷达截面积；Rt 为目标 与雷达之间的距离； Pj 为干扰功率； G j 为干扰机天 线增益；γ j 为干扰信号对雷达天线的极化系数；Gt ' 为 雷达天线在干扰机上方向上的天线增益；Δf j 、Δf r 分 别为干扰机的带宽、雷达接收机的带宽。
图 5 自卫干扰空间示意图
Kj =
Pj G j Gt 'γ j Δf r 4π Rt 4
2 2 PG t t σ R j Δf j
（12）
由式 （3） 同理可推出自卫干扰时的暴露区边界方 程为
⎛ PG ⎞2 t tσΔf j K j （16） R0 = ⎜ ⎜ P G γ 4πΔf ⎟ ⎟ r ⎠ ⎝ j j j 2.3 伴随干扰 有源干扰设备安装在专门执行电子干扰等任务的
在这里， 用雷达天线方向性函数 F (θ ) 来近似的计
θ2
⎞ 2
突防机
Rt 干扰机 Ht
θ
雷达
Rj
Hj
y
x
的适用范围是 θ > θ 0.5 / 2 且小于 60 或 90 。
D D
图 3 远距离支援干扰空间示意图
突防机
则式（4）整理为
Kj =
Prj Prs
=
Pj G j 4πγ j Rt 4 Brj F (θ )
扰信号对雷达天线的极化系数；Gt ' 为雷达天线在干扰 机上方向上的天线增益； μ 为雷达的馈线损耗（取 0.4~0.6） ； B = Δf r 为频率对准程度。 rj Δf j 算 Gt ' / Gt 。
−⎜ ⎜ 0.36θ 2 ⎟ ⎟ G' ⎛θ ⎞ （5） F (θ ) = t = e ⎝ 0.5 ⎠ = k ⎜ 0.5 ⎟ Gt ⎝ θ ⎠ 其中， θ 为干扰机、突防机和雷达的相对波束张 角（空间角） ； θ 0.5 为雷达天线半功率点波束宽度。 k 为与雷达天线有关的常数 , 对于高增益锐方向天性天 线, k 取大值，即 k = 0.07 ~ 0.10 ；对于增益较低、波 束较宽的天线, k 取小值， k = 0.04 ~ 0.06 。此种情况 ⎛
y
H
j
x
图 6 伴随干扰空间示意图
实施伴随干扰时，干扰机和突防机距雷达的距离 是大致相等，即 Rt ≈ R j 。并且在运动中干扰机、突防 机和雷达的相对波束张角 θ 发生变化，其计算式可近 似的表示为： θ = l / R j 。由以上所述的空间关系可得 伴随干扰时的暴露区边界方程为：
⎛ ⎞2 PG t tσΔf j K j R0 = ⎜ ⎜ Pj G j γ j 4πΔf r F (θ ) ⎟ ⎟ ⎝ ⎠
雷达
R t
θ
Rj
干扰机
图 4 平面示意图
由图 3、图 4 可知，在远距离支援干扰模式中， 干扰机释放干扰信号时，其天线主瓣对准的是雷达， 雷达的天线主瓣则指向突防机(或编队)。所以此时雷 达将同时接收到突防机的目标回波信号和干扰机的干 扰信号。具体描述如下： 雷达从主瓣接收到突防机的目标回波信号功率 Prs 为
收稿日期：2008-06-19 修回日期：2008-07-27 作者简介：王群怀（1972-） ，男，湖南临湘人，军事学硕士 研究生，研究方向为信息作战理论。
r0
[1,5]
图 1 干扰机掩护地面目标的空间示
R
θ1 θ2
Rt
Rj
ψ
T
J
D
图 2 干扰系统、 目标和雷达的相对位置图
由二次雷达方程得进入雷达接收机的干扰信号功 率 Prj 为
1
对防空警戒雷达实施干扰时， K j 值达到 2~3 时， 在环视显示器的干扰背景才能掩盖突防机的痕迹。此 外，压制系数 K j 可用下式取得其确定值：
Kj = Δf j 4Δf r Frθ 0.5 6na
（13）
式（13）中， Fr 为雷达发射机的脉冲重复频率； na 为 天线转速。 满足式（13）和突防机之间的距离称为暴露半径 R0 ， 即有效干扰区和暴露区的边界， 由式 （10） （13） 整理可得：
1
突防机编队里，突防机（或编队）进行突防的同时施 放干扰，压制地面警戒雷达，以保护自身的安全，称 为自卫干扰。图 5 是空间关系图。 由图 5 的空间关系可以看到：进行自卫干扰时， 突防机（或编队）与地面雷达的空间距离 Rt 与干扰机 与雷达的空间距离 R j 是一致的，即 Rt = R j ，并且由 于干扰机和突防机（或编队）是一体的，所以 θ = 0 ， 即雷达的主瓣方向也指向干扰机，所以 F (θ ) = 1 。
2 ⎛ PG ⎞4 t tσ R j K j Gt Δf j （14） R0 = ⎜ ⎟ ' ⎜ P G 4πγ G Δf ⎟ j t r ⎠ ⎝ j j 式（14）达暴露区边界方程，当雷达与突防机之 间的距离 Rt = R0 时， 干扰机刚好能掩护突防机不被雷 1
干扰机上，干扰机与突防机保持固定的距离 l ，伴随 突防机编队飞行，接近攻击目标施放干扰压制地面防 空警戒雷达，以掩护突防机编队的行动，称为伴随干 扰。其空间关系图 6 与图 1 相似。
在雷达对抗中，电子攻击是重要的对抗方式，有 源干扰则是进行电子攻击的主要作战手段。有源干扰 区别于无源干扰主要是：有源干扰是使用电磁干扰设 备或器材，发射强烈的干扰信号，扰乱或破坏对方雷 达正常工作，达到削弱和降低其作战效能的目的。这 是一种积极主动的作战方式[1-5]。 有源干扰设备可以携载在海陆空任何平台，具有 在各种电子环境下的多种作战模式，有广阔的应用领 域。 目前， 随着电子战在指挥环节上的作用日趋增大， 电子力量也向战术环节逐渐转移，研究有源干扰设备 在各种电子作战环境和不同的战术方法下的作战方法 和效能，具有重要的辅助指挥决策作用，有利于电子 战的组织和实施[6-8]。