雷达反干扰
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军用雷达工作的环境中可能出现各种有缘干扰和无源干扰(一方面是在低空和超低空发现来袭目标时,存在固有的苛刻的自然环境;另一方面是由于敌方施放的有源干扰和无源干扰),因此需采取相应的反干扰措施来消除或减弱这些干扰的影响,以发挥雷达的功能。
千方百计地提高雷达的抗干扰性能已成为雷达设计者所面临的严峻任务。
没有抗干扰能力的雷达是很难在现代战争中发挥作用的,而且还会成为敌方利用和摧毁的目标。
20世纪70年代以来,已有100多种抗干扰措施出现,随着干扰和抗干扰的斗争,今后还将继续发展各种有效的针对性的抗干扰方法。
我们在下面将按天线、发射机、接收机和信号处理等主要雷达分机分别讨论其抗干扰措施。
值得指出的好似:抗干扰包括为了削弱敌方电子干扰活动而采用的任何行动,除了电子技术和方法外还可能包括战术、配置和运用原则等,不过本书只限电子技术和方法类的抗干扰措施。
1.与天线有关的电子抗干扰
天线是雷达与工作环境间的转换器,是抵御外界干扰的第一道防线。
收/发天线的方向性可以作为电子抗干扰的一种方式进行空间鉴别。
它能产生雷达空间鉴别的技术包括低旁瓣、旁瓣消隐、波束宽度控制和天线覆盖范围和扫描控制。
当有一部分较远距离的干扰机干扰雷达时,如果设法保持极低的天线旁瓣,则可以防止干扰能量通过旁瓣进入雷达接收机;到那个天线主波瓣扫描到包含干扰机的方位扇区时,闭塞或关断接收机,抑或减小扫描覆盖的扇区,使雷达不会“观察”到干扰机而受其干扰,这样便可在整个扇区内基本上保持雷达探测目标的性能,而干扰机所处方位附近除外。
这种天线扫描覆盖区控制可以用自动或自适应的方法来实现,以消除空间分散的单个干扰源,并防止在规定区域内雷达的辐射被电子侦察接收机和侦向机发现。
可以采用窄的天线波束宽度,此时相应为高增益天线集中照射目标,并“穿透”干扰。
具有多个波束的天线可用来取出包含干扰的波束而保留其他波束的检测能力。
某些欺骗干扰机依靠已知或测出的天线扫描速率来施行欺骗干扰,这是采用随机性的电扫描能有效地防止这些欺骗干扰机与天线扫描同步。
从以上讨论可看出,空盒子天线波束、覆盖区和扫描方法的等对所有雷达来说是有价值的和值得采用的电子抗干扰措施,其代价可能是增加天线的复杂性、成本甚至重量。
除了对天线主瓣的干扰外,更重要的是天仙旁瓣干扰。
为了达到抑制从旁瓣进入的干扰,要求天线的旁瓣电平极低(曾估算过,机载干扰机时,地面远程防控搜索雷达的天线旁瓣增益应为—60dB或更低;远距干扰时,旁瓣应低于40dB),这对实际的天线设计来讲是很难达到的,为此应寻找其他的旁瓣反干扰方法。
2.与发射机有关的电子抗干扰
不同类型的ECCM的实现就是适当地利用和控制发射信号的功率,频率和波形。
(1)增加有效辐射功率。
这是一种对抗有源干扰的强有力的手段,此方法可增加信号/干扰功率比。
如果配合天线,对目标的“聚光”照射,便能明显增大此时雷达的探测距离。
雷达的发射要采用功率管理,以减小平时雷达被侦察的概率。
(2)发射频率。
在发射频率上可采用频率节便或频率分集的办法,前者是指雷达在脉冲间与脉冲间或脉冲串与脉冲串之间改变发射频率,后者是指几部雷达发射机工作于不同的频率而将其接收信号综合利用。
这些技术代表一种扩展频谱的电子干扰方法,发射信号将在频域内尽可能展宽,以降低被敌方侦察的可检测度,并且加重敌方电子干扰的负荷而使干扰更困难。
(3)发射波形编码。
波形编码包括脉冲重复频率跳变,参差编码和脉间编码等。
所有这些技术使得欺骗干扰更加困难,因为敌方将无法获悉或无法预测发射波形的精确结构。
脉内编码的可压缩复杂信号可有效地改善目标检测能力。
它具有大的平均功率而
峰值功率较小;其较宽的宽带可改善距离分辨力并能减小箔条类无干源干扰的反射;由于它的峰值功率低,使辐射信号不易被敌方电子支援措施侦察到。
因此,采用此类复杂信号的脉冲压缩雷达具有较好的ECCM性能。
3.与接收机,信号处理有关的电子抗干扰
(1)接收机饱和。
经天线反干扰后残存的干扰如果足够大,则将引起接受处理系统的饱和。
接收机饱和将导致目标信息的丢失。
因此,要根据雷达的用途研制主要用于抗干扰的增益控制和抗饱和电路。
而已采用的宽-限-窄电路是一种主要用来抗扫频干扰,以防接收机饱和的专门电路。
(2)信号鉴别。
对抗脉冲干扰的有效措施是采用脉宽的脉冲重复频率鉴别电路。
这类电路测量接收到脉冲的宽度和(或)重复频率后如果发现和发射信号的参数不同,则不让它们到达信号处理设备或终端显示器。
(3)信号处理技术。
现代雷达信号处理技术已经比较完善,例如,用来消除地面和云雨杂波的动目标显示(MTI)和动目标检测(MTD),对于消除箔条等干扰是同样有效地。
除了上述参数处理外,非相参处理的恒虚警率电路可以用提高检测门限的办法来减小干扰的作用。
在信号处理机种获得的信号积累增益是一种有效的电子抗干扰手段。