復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)抗干擾能力分析

95539部隊(duì) 徐家迅

隨著第二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束，雷達(dá)開始大量運(yùn)用于軍事領(lǐng)域，為反雷達(dá)的電子干擾也應(yīng)運(yùn)而生。雷達(dá)在今后的對(duì)抗中如何保持戰(zhàn)斗力，如何對(duì)抗敵方干擾，成為了當(dāng)前軍事技術(shù)專家面臨的重要課題。在實(shí)戰(zhàn)中證明了這樣一個(gè)事實(shí)，即抗干擾能力越強(qiáng)的雷達(dá)越能使武器控制系統(tǒng)充分發(fā)揮戰(zhàn)斗力。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)由機(jī)械化逐步向信息化過(guò)渡，電子信息技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，形成了一個(gè)敵方與我方、對(duì)抗與反對(duì)抗的復(fù)雜電磁環(huán)境。通過(guò)對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)雷達(dá)通信系統(tǒng)影響的正確認(rèn)識(shí)，對(duì)于提高雷達(dá)設(shè)備的工作效能以及抗干擾能力，有著重大的意義。

1.復(fù)雜電磁環(huán)境組成及其特點(diǎn)

1.1 定義及其組成

復(fù)雜電磁環(huán)境指的是：現(xiàn)代信息戰(zhàn)中交戰(zhàn)雙方在對(duì)抗中產(chǎn)生的密度高、類型多的電磁輻射信號(hào)，以及現(xiàn)代軍事中電子設(shè)備的大量使用造成的相互影響及干擾，以至于產(chǎn)生在空域上縱橫交叉、頻域上擁堵重疊、時(shí)域上突發(fā)多變，嚴(yán)重影響武器裝備效能、軍事行動(dòng)和指揮的無(wú)形戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。敵我雙方的電子對(duì)抗，各種武器裝備釋放出的電磁波，民用電子設(shè)備所產(chǎn)生的電磁輻射是構(gòu)成復(fù)雜電磁環(huán)境的主要因素。再加上強(qiáng)電磁輻射干擾機(jī)、電磁脈沖彈和各種定向能武器的應(yīng)用，使作戰(zhàn)中的電磁環(huán)境變得愈加復(fù)雜。

1.2 復(fù)雜電磁環(huán)境的特點(diǎn)

1.2.1 種類多樣化

復(fù)雜電磁環(huán)境的形成因素是多種多樣的，由復(fù)雜電磁環(huán)境的定義可以看出，它包括：敵我雙方進(jìn)行電子對(duì)抗時(shí)產(chǎn)生的電磁波以及各種裝備產(chǎn)生的電磁能量，民用電子產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁輻射和自然現(xiàn)象產(chǎn)生的電磁波。

1.2.2 空間交織性

電磁環(huán)境的空間交織性是由電磁頻譜獨(dú)特的物理特性決定的，它具體指的是在敵我兩方相互爭(zhēng)奪和使用的電磁空間范圍中，雙方發(fā)射的電磁信號(hào)都集中交錯(cuò)在一起。具體體現(xiàn)在電磁活動(dòng)過(guò)程中在時(shí)域上的連續(xù)交錯(cuò)，空域上的縱橫交錯(cuò)，頻域上的密集擁堵和能域上的強(qiáng)弱不一。

1.2.3 信號(hào)形式多樣性

隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，電子信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，各種新型雷達(dá)設(shè)備和通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，也讓其使用的信號(hào)模式更加復(fù)雜多變。當(dāng)前，世界上的通信信號(hào)種類已達(dá)數(shù)百種之多，這極大地增加了電磁環(huán)境的復(fù)雜程度。

1.2.4 能量密度分布不均勻

由于電子設(shè)備釋放的電磁波穩(wěn)定性不是很高，在傳播途中極易受到其他因素的影響和干擾，加上戰(zhàn)場(chǎng)中作戰(zhàn)雙方選擇的攻擊目標(biāo)位置不同，造成了在整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)空間中，有的地方能量強(qiáng)且集中，有的地方能量弱且分散，密度很不均勻。

1.2.5 頻譜范圍寬廣，頻譜重疊

電子設(shè)備的大量裝備和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)中的電磁信號(hào)占據(jù)的頻譜幾乎覆蓋了所有頻段。

2.復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)抗干擾的措施

只有對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)采取有效的抗干擾措施，才能保證在復(fù)雜的電磁環(huán)境下取得戰(zhàn)場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。

2.1 極化濾波法

信號(hào)特征之一便是極化。極化濾波抗干擾的原理是根據(jù)目標(biāo)回波的極化特征實(shí)現(xiàn)的；極化分集、極化捷變以及自適應(yīng)極化技術(shù)組成了該技術(shù)。利用和干擾信號(hào)極化正交的收發(fā)系統(tǒng)可以達(dá)到濾過(guò)干擾的效果。如頻率捷變雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、戰(zhàn)術(shù)相控陣?yán)走_(dá)、跳頻通信電臺(tái)等。提高了一部分捷變頻與動(dòng)目標(biāo)顯示的兼容性，多基地雷達(dá)的核心技術(shù)已經(jīng)逐漸突破，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈廣泛采用復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)。

2.2 能域抗干擾法

與噪聲干擾的能量對(duì)抗中，增加雷達(dá)的發(fā)射功率，提高雷達(dá)有效作用距離，在能量上是有助于雷達(dá)的。該技術(shù)可在脈沖內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)節(jié)或頻率調(diào)節(jié)，把在接收機(jī)中分布在較寬脈寬上的能量集中壓縮，形成高幅度窄脈沖的脈沖壓縮技術(shù)，可以使有限峰值功率發(fā)射機(jī)的發(fā)現(xiàn)距離大大提高?，F(xiàn)代雷達(dá)大多都采用了脈沖壓縮技術(shù)，這種技術(shù)壓縮比很大，因此需要干擾機(jī)增加幾倍、幾十倍的輻射功率，由此起到抗干擾作用。

2.3 頻域抗干擾法

2.3.1 跳頻法

該方法是在頻域抗干擾中較常見(jiàn)且簡(jiǎn)單的方法。我們知道，雷達(dá)都提供有若干工作頻率點(diǎn)和波段，當(dāng)某一頻率發(fā)現(xiàn)被干擾時(shí)，立即切換到另一個(gè)頻率或波段上去，這樣就有可能躲開甚至跳出干擾的頻段范圍。為了能夠快速跳頻，許多雷達(dá)上都裝有引導(dǎo)雷達(dá)跳到干擾小的工作頻率上的頻譜分析設(shè)備。

2.3.2 擴(kuò)展頻段法

通過(guò)擴(kuò)展雷達(dá)頻段，使之到達(dá)新的頻域，迫使敵方必須研制新的干擾機(jī)才能進(jìn)行干擾，可有效的進(jìn)行抗干擾作業(yè)，提高在電子對(duì)抗戰(zhàn)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)。

上述兩種抗干擾方式可以相互結(jié)合，例如，將跳頻信號(hào)用直擴(kuò)碼進(jìn)行調(diào)制的跳頻/直擴(kuò)(FH/DS)混合抗干擾體制，直擴(kuò)信號(hào)的特點(diǎn)是其功率譜密度低，敵方難以偵收，且只要偵收時(shí)間超過(guò)跳頻所需時(shí)間，也無(wú)法再進(jìn)行跟蹤干擾。美國(guó)的軍事衛(wèi)星系統(tǒng)和雷達(dá)通信衛(wèi)星采用了跳頻/直擴(kuò)混合體制，美國(guó)的三軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息發(fā)布系統(tǒng)(JTIDS)就采用跳時(shí)、跳頻加直擴(kuò)的三維抗干擾技術(shù)體制。

3.現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中雷達(dá)抗干擾技術(shù)的新特點(diǎn)

隨著電子信息技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的核心支撐作用日益明顯，為了適應(yīng)在電子戰(zhàn)中激烈對(duì)抗的局面，新型雷達(dá)得以迅速發(fā)展和廣泛運(yùn)用。在電子干擾與抗干擾日趨激烈的大形勢(shì)下，現(xiàn)代雷達(dá)抗干擾應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

3.1 雷達(dá)系統(tǒng)要不斷提高自身信息處理能力、響應(yīng)速度、跟蹤精度以及對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的應(yīng)對(duì)能力，必須以計(jì)算機(jī)為核心進(jìn)行快遞數(shù)字化信息傳遞和處理。要適應(yīng)密集電磁信號(hào)環(huán)境，就必須提高識(shí)別目標(biāo)回波變化的能力，同時(shí)進(jìn)行跟蹤多個(gè)目標(biāo)，采取雜波抑制。

3.2 雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)能應(yīng)對(duì)積極干擾，能及時(shí)判別消極干擾的綜合的多功能能力，綜合利用雷達(dá)抗干擾技術(shù)，加強(qiáng)抗干擾能力。

3.3 雷達(dá)設(shè)備要具有在密集信號(hào)環(huán)境中快速偵測(cè)、捕獲、篩選和判斷出威脅信號(hào)的綜合管理力，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的威脅級(jí)別自動(dòng)選擇抗干擾的最好應(yīng)對(duì)措施，并對(duì)干擾源實(shí)時(shí)定位。

3.4 電子戰(zhàn)中的干擾手段不斷變化，各種威脅復(fù)雜多樣，雷達(dá)設(shè)備必須根據(jù)任務(wù)指示，快速改裝成具備相應(yīng)對(duì)抗功用和性能的設(shè)備。雷達(dá)系統(tǒng)要高度積木化，采用模塊化的軟硬件實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)更換，才能有效減少電子干擾的影響。

3.5 面對(duì)那些已經(jīng)擴(kuò)展頻段的雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)的威脅，要求雷達(dá)設(shè)備在頻域中占據(jù)更寬更多的頻譜。最大限度的發(fā)揮打雷在能量上的優(yōu)勢(shì)，減輕電磁干擾的作用。

3.6 不斷變化的威脅促使雷達(dá)系統(tǒng)向集成化和固態(tài)化發(fā)展。如利用微波集成電路、容錯(cuò)電路、大規(guī)模及超大規(guī)模電路和可對(duì)故障進(jìn)行自檢的機(jī)內(nèi)測(cè)試電路，提高雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行抗干擾的可行性、可靠性。

4.雷達(dá)抗干擾效能的評(píng)估準(zhǔn)則

4.1 信息準(zhǔn)則

信息準(zhǔn)則是基于雷達(dá)工作目的作為出發(fā)點(diǎn)，即是獲取作戰(zhàn)中具有價(jià)值性的情報(bào)，而抗干擾效能的衡量標(biāo)準(zhǔn)是雷達(dá)在被干擾后前期獲取信息數(shù)據(jù)的損失程度。該準(zhǔn)則能準(zhǔn)確評(píng)估雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾能力，但其計(jì)算復(fù)雜，因此尚未得以普及。

4.2 概率準(zhǔn)則

從雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境中抗干擾的概率來(lái)評(píng)價(jià)雷達(dá)的抗干擾能力。該準(zhǔn)則提出的前提是不參考具體干擾措施，在無(wú)干擾條件下，對(duì)雷達(dá)完成任務(wù)的概率進(jìn)行分析對(duì)比。一般概率表現(xiàn)形式為：發(fā)現(xiàn)概率、殺傷概率、引導(dǎo)概率、受欺騙概率等。和信息準(zhǔn)則一樣，該準(zhǔn)則概念清楚，但難以計(jì)算。

4.3 戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則

該準(zhǔn)則在試驗(yàn)和分析中被廣為采用。雷達(dá)設(shè)備抗干擾能力是通過(guò)雷達(dá)有效作用距離、測(cè)量精度等戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)參數(shù)來(lái)衡量的。全面性、直接性、可測(cè)性是它所具備的優(yōu)勢(shì)。

4.4 功率準(zhǔn)則

功率準(zhǔn)則是通過(guò)雷達(dá)抗干擾改善因子、自衛(wèi)距離、燒穿距離和干擾壓制系數(shù)等數(shù)據(jù)來(lái)表現(xiàn)。它是基于電子戰(zhàn)的干擾方程，一般使用解析法來(lái)研究，研究結(jié)果可用于電子功能仿真。此準(zhǔn)則體現(xiàn)了功率對(duì)抗的傳統(tǒng)思想，概念清楚，計(jì)算測(cè)量方便。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著科技水平不斷提高，全球信息化不斷加深和各種高科技逐漸應(yīng)用于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中；使戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)、作戰(zhàn)方式、戰(zhàn)場(chǎng)面貌發(fā)生了翻天覆地的變化，甚至引發(fā)了整個(gè)軍事領(lǐng)域的改革。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上雷達(dá)系統(tǒng)面對(duì)的電磁環(huán)境勢(shì)必更加復(fù)雜，因此，面臨千變?nèi)f化的干擾手段，只有不斷研究制定新的戰(zhàn)術(shù)對(duì)策，才能在日趨復(fù)雜的未來(lái)電子戰(zhàn)中取得制勝權(quán)。

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