對毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)兩點(diǎn)源干擾效能分析研究

賈仁耀，韓書鍵，孟令杰

（電子工程學(xué)院，安徽 合肥 230037）

0 引言

毫米波末制導(dǎo)導(dǎo)彈因其制導(dǎo)精度和抗干擾能力方面的優(yōu)勢，愈來愈多地應(yīng)用于現(xiàn)代戰(zhàn)爭。兩點(diǎn)源干擾是誘偏毫米波末制導(dǎo)導(dǎo)彈、降低其命中率的重要手段之一，而兩點(diǎn)源干擾的效能分析是衡量干擾效果的一種重要方法。本文在分析兩點(diǎn)源干擾原理的基礎(chǔ)上，提出了兩點(diǎn)源干擾效能指標(biāo)，建立了相關(guān)指標(biāo)的效能分析模型，可為兩點(diǎn)源干擾效能評估提供科學(xué)的依據(jù)，并對改善兩點(diǎn)源干擾效果有現(xiàn)實(shí)意義。

1 對毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)對抗技術(shù)

毫米波電子對抗技術(shù)主要分為有源干擾和無源干擾，本文著重對有源干擾中的兩點(diǎn)源干擾進(jìn)行分析。兩點(diǎn)源干擾是指利用兩個(gè)干擾設(shè)備的配合完成對毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)的干擾。毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)普遍采用單脈沖角跟蹤技術(shù)，具有很強(qiáng)的抗單點(diǎn)源角度欺騙干擾的能力，如果僅使用單點(diǎn)源干擾，干擾效果并不是很理想，且干擾源自身容易受到導(dǎo)彈的攻擊。因此，常用兩點(diǎn)源（或多點(diǎn)源）干擾方式來對抗單脈沖雷達(dá)角跟蹤系統(tǒng)。這種干擾方式可以避免導(dǎo)彈對干擾裝備的跟蹤，在保護(hù)目標(biāo)的同時(shí)，亦可以起到保護(hù)裝備的作用。

2 兩點(diǎn)源相干干擾效能分析模型

兩點(diǎn)源相干干擾，是指在被保護(hù)目標(biāo)附近設(shè)置兩個(gè)干擾輻射源，干擾信號頻率相同而且相位相關(guān)，造成導(dǎo)彈導(dǎo)引頭跟蹤目標(biāo)的不確定而誤判目標(biāo)為兩點(diǎn)源之外的某一點(diǎn)，致使導(dǎo)彈偏離跟蹤目標(biāo)而攻擊失敗。

由于干擾信號在功率和距離上的優(yōu)勢，可以忽略被保護(hù)目標(biāo)反射的雷達(dá)信號。假設(shè)干擾源1配置在目標(biāo)附近，并以干擾源1為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，如圖1所示。某時(shí)刻t，導(dǎo)彈位于A（x，y）點(diǎn)，兩點(diǎn)源對導(dǎo)引頭的張角為θsj，干擾源1、2的距離為d，導(dǎo)彈跟蹤方向與干擾源1方向的偏角為Δθj，O1為導(dǎo)彈最后落點(diǎn)。

干擾目的是使導(dǎo)彈落點(diǎn)偏離干擾源1，因此選取Δθj/θsj評估兩點(diǎn)源干擾的效果。不考慮信號衰減，兩干擾源輻射電場到達(dá)導(dǎo)彈導(dǎo)引頭處的場強(qiáng)分別為［1］：

兩點(diǎn)源干擾時(shí)導(dǎo)彈與干擾源的位置關(guān)系

式中，ω1、ω2為兩干擾源的角頻率，φ1、φ2為兩干擾源初始相位，U1、U2為兩干擾源信號的振幅，c為光速。

相干干擾時(shí)，導(dǎo)彈跟蹤方向與干擾源1方向的偏角Δθj為：

式中，K＝ω1R2（ω2R1）－1，Δφ＝φ1－φ2，β＝U2/U1。

設(shè)兩干擾源頻率上保持一致，離導(dǎo)彈的距離差產(chǎn)生的相位差保持恒定，則Δθj為：

上述公式的適用范圍一般為θsj/θ0.5≤0.8～0.9，β≤0.9或β≥1.1。由式（3）可得干擾效果 Δθj/θsj與Δφ、β的關(guān)系如圖2所示。

圖2 干擾效果與Δφ、β的關(guān)系示意圖

可見，導(dǎo)彈偏離干擾源1的程度隨Δφ先增大后減小，在Δφ＝180°左右，Δθj/θsj最大；而β越大，導(dǎo)彈偏離干擾源1越遠(yuǎn)。考慮到β≤0.9或β≥1.1，當(dāng)β≥1.1時(shí)，導(dǎo)彈偏離干擾源1最遠(yuǎn)，但這樣有可能距離干擾源2較近；β≤0.9時(shí)，距離干擾源1和2都較遠(yuǎn)。因此，在實(shí)際使用兩點(diǎn)源相干干擾時(shí)，相位差Δφ和振幅比β的選取尤為重要：1）為使導(dǎo)彈最大限度偏離干擾源1，應(yīng)取Δφ＝180°；2）若被保護(hù)目標(biāo)價(jià)值巨大，則可取β≥1.1，導(dǎo)彈落在干擾源2的右側(cè)，但有可能對干擾源2造成毀傷；若要保全干擾源2，則取β≤0.9，導(dǎo)彈落在兩干擾源之間。

3 兩點(diǎn)源非相干干擾效能分析模型

兩點(diǎn)源非相干干擾，是指在末制導(dǎo)雷達(dá)的角度分辨范圍之內(nèi)，兩點(diǎn)源同時(shí)施放干擾信號，但信號各自獨(dú)立，彼此不相干。假設(shè)兩點(diǎn)源位置關(guān)系仍如圖1所示，則兩點(diǎn)源非相干干擾時(shí)導(dǎo)彈跟蹤方向與干擾源1的偏角為：

非相干干擾時(shí)，末制導(dǎo)雷達(dá)跟蹤方向與兩干擾源的信號強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)信號強(qiáng)度相等，即β＝1時(shí)，導(dǎo)彈跟蹤兩干擾源的中間；當(dāng)只有一個(gè)干擾源開機(jī)時(shí)，即對應(yīng)β＝0或β＝∞的情況，導(dǎo)彈跟蹤開機(jī)的干擾源。

若己方被保護(hù)目標(biāo)價(jià)值巨大，不惜以干擾源為代價(jià)保護(hù)目標(biāo)，則應(yīng)當(dāng)使干擾源2開機(jī)，干擾源1關(guān)機(jī)，誘使末制導(dǎo)導(dǎo)彈飛向干擾源；若被保護(hù)目標(biāo)價(jià)值相對較小，則β應(yīng)取值在1附近，并適當(dāng)增加兩干擾源之間距離（即d/2大于導(dǎo)彈的殺傷半徑），導(dǎo)彈將落在兩干擾源之間。

4 閃爍干擾效能分析模型

當(dāng)毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)同一波束內(nèi)有2個(gè)干擾源時(shí)，這兩個(gè)干擾源周期交替發(fā)射干擾信號，就會(huì)使雷達(dá)波束中心交替指向兩個(gè)干擾源，這就是雙機(jī)閃爍干擾的原理。閃爍干擾將使導(dǎo)彈不停地?cái)[動(dòng)，破壞末制導(dǎo)雷達(dá)角跟蹤系統(tǒng)的正常工作，導(dǎo)致其不能穩(wěn)定地跟蹤目標(biāo)，或干擾關(guān)機(jī)后丟失目標(biāo)，最終降低毫米波末制導(dǎo)武器系統(tǒng)的命中精度。

4.1 閃爍干擾成功的條件

閃爍干擾要成功需滿足以下條件：1）有較大的干信比；2）末制導(dǎo)雷達(dá)無法從距離、速度和角度上分辨兩目標(biāo)。

當(dāng)兩干擾源與末制導(dǎo)雷達(dá)的距離大于雷達(dá)距離分辨率時(shí)，末制導(dǎo)雷達(dá)將從距離上分辨出兩目標(biāo)。當(dāng)兩目標(biāo)之一脫離末制導(dǎo)雷達(dá)波束時(shí)，雷達(dá)將從角度上分辨目標(biāo)，只跟蹤其中一個(gè)目標(biāo)。因此，要有效實(shí)施閃爍干擾，雙機(jī)應(yīng)始終處于毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)的主波束內(nèi)，與雷達(dá)的張角應(yīng)不大于雷達(dá)的分辨角［2－3］。

4.2 閃爍干擾下導(dǎo)彈的命中概率

閃爍干擾時(shí)導(dǎo)彈與干擾源的位置關(guān)系如圖3所示。

由導(dǎo)引頭的動(dòng)態(tài)跟蹤特性可知，導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)軌跡與導(dǎo)彈雷達(dá)天線的分辨角θ密切相關(guān)：當(dāng)θsj＜θ時(shí)，雷達(dá)天線指向位于干擾源之間的能量重心方向；當(dāng)θsj≥θ時(shí)，閃爍干擾失效，導(dǎo)引頭重新搜索目標(biāo)，分辨出兩點(diǎn)源，并能穩(wěn)定跟蹤其一，這時(shí)導(dǎo)彈以最大過載aw向目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，取aw為過載平均值：

圖3 閃爍干擾時(shí)導(dǎo)彈與干擾源的位置關(guān)系

式中，導(dǎo)彈慣性系數(shù)au＝0.5～0.7；重力加速度g＝9.8m/s2；nw為導(dǎo)彈所處高度允許的過載。

干擾裝備運(yùn)動(dòng)速度相對導(dǎo)彈來說可以忽略不計(jì)。導(dǎo)彈能修正的距離誤差為：

式中，Dwmin為時(shí)導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的距離；t1為重新搜索目標(biāo)至分辨識別目標(biāo)所用時(shí)間；vw為導(dǎo)彈速度。

兩點(diǎn)源之間距離為L，有：

式中，αr是導(dǎo)彈自身的均方根誤差。

因此，在受到閃爍干擾時(shí)，導(dǎo)彈一次射擊對目標(biāo)的殺傷概率為：

可知，導(dǎo)彈一次射擊對目標(biāo)的殺傷概率與兩干擾源之間的距離有很大的關(guān)系。由于毫米波分辨單元很小，一般為2～5°，那么閃爍干擾兩干擾源之間的間距L保持比較小，才能使閃爍干擾有效。

5 結(jié)束語

由于毫米波雷達(dá)導(dǎo)引頭頻帶寬、自導(dǎo)波束角窄，實(shí)施有源干擾對偵察引導(dǎo)提出較高的要求。除有源干擾外，還可采用無源干擾的手段，將無源干擾物布放在較精確的空間位置，也可有效地干擾毫米波雷達(dá)末制導(dǎo)雷達(dá)。

［1］楊正，薛業(yè)飛，曹志耀.兩點(diǎn)源誘騙反輻射導(dǎo)彈的效能評估模型研究［J］.電光與火控，2007（3）：19－21.

［2］侯民勝，樊曉明，洪善民.一種有效的角度欺騙干擾［J］.信息化研究，2009（10）：6－9.

［3］侯民勝，朱瑩，樊曉明.單脈沖雷達(dá)干擾技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2009（15）：1－3.