基于雷达对抗的有源干扰方法及效能研究
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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
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：
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
第6期
指挥控制与仿真
Prj = Pj G j Gt 'λ 2γ j Brj
49
( 4π )
2
wenku.baidu.com
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。
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 )
Prs =
Z
2 2 PG t t σλ μ
( 4π )
3
（1）
Rt 4
飞机雷达R
Rt
R
目标T
j
a
Y
X
干扰机J
1 地对空有源干扰方法及效果
地对空有源干扰 主要指利用地面干扰设备对 机载空地搜索雷达施放干扰，保护地面重要目标。在 有源干扰下，雷达难以对目标进行测向和瞄准，难以 对地形进行探测，或难以选择和识别毁伤目标。这种 地对空的干扰方式是现代国土防空和野战防空的重要 手段。 图 1、 图 2 是干扰机掩护地面目标的态势分解图。 其中，Rt 为被掩护目标与雷达之间的距离；R j 为干扰 机与雷达之间的距离。 由雷达方程可得雷达接收到的目标回波信号功率 Prs 为
50
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）
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。
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 。
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
Research on the Operational Effectiveness and Means of Initiative Jamming on Radar Countermeasure
WANG Qun-huai (Academy of Equipment Command & Technology, Beijing 101416,China) Abstract:Initiative jamming is mostly suppress means in radar countermeasure .The paper analyzes multimode of initiative jamming, and many mathematical models for initiative jamming are built up. Finally, characteristic and operational effectiveness of different jamming modes are researched combining simulation results in the pape. It is significance for radars to make countermeasures. Key words: radar countermeasure; initiative jamming; operational effectiveness
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。
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]。
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
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
（17）
3 算例仿真
算例 1 地空干扰机掩护固定目标时暴露区计算 令雷达有效辐射功率为 35 × 104 W ， 接收机带宽为
第6期
指挥控制与仿真
4
51
10MHz ，接收机的灵敏度为 10 −12 W ，雷达天线半功率
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
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 ⎛
第6期
指挥控制与仿真
Command Control & Simulation
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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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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：
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
第6期
指挥控制与仿真
Prj = Pj G j Gt 'λ 2γ j Brj
49
( 4π )
2
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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。
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 )
Prs =
Z
2 2 PG t t σλ μ
( 4π )
3
（1）
Rt 4
飞机雷达R
Rt
R
目标T
j
a
Y
X
干扰机J
1 地对空有源干扰方法及效果
地对空有源干扰 主要指利用地面干扰设备对 机载空地搜索雷达施放干扰，保护地面重要目标。在 有源干扰下，雷达难以对目标进行测向和瞄准，难以 对地形进行探测，或难以选择和识别毁伤目标。这种 地对空的干扰方式是现代国土防空和野战防空的重要 手段。 图 1、 图 2 是干扰机掩护地面目标的态势分解图。 其中，Rt 为被掩护目标与雷达之间的距离；R j 为干扰 机与雷达之间的距离。 由雷达方程可得雷达接收到的目标回波信号功率 Prs 为
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Prs =
( 4π )
2 2 PG t t σλ 3
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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）
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。
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 。
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
Research on the Operational Effectiveness and Means of Initiative Jamming on Radar Countermeasure
WANG Qun-huai (Academy of Equipment Command & Technology, Beijing 101416,China) Abstract:Initiative jamming is mostly suppress means in radar countermeasure .The paper analyzes multimode of initiative jamming, and many mathematical models for initiative jamming are built up. Finally, characteristic and operational effectiveness of different jamming modes are researched combining simulation results in the pape. It is significance for radars to make countermeasures. Key words: radar countermeasure; initiative jamming; operational effectiveness
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。
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]。
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
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
（17）
3 算例仿真
算例 1 地空干扰机掩护固定目标时暴露区计算 令雷达有效辐射功率为 35 × 104 W ， 接收机带宽为
第6期
指挥控制与仿真
4
51
10MHz ，接收机的灵敏度为 10 −12 W ，雷达天线半功率
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
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 ⎛