論雷達(dá)對(duì)信號(hào)干擾的規(guī)避及利用

田雨佳，朱媛哲

(呼蘭區(qū)氣象局，黑龍江 呼蘭150500)

1 引言

在快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和科技的推動(dòng)下，社會(huì)生產(chǎn)力和人們生活水平都得到了大幅度的提升。為滿(mǎn)足人們工作和生活中對(duì)信息傳遞快速性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的要求，雷達(dá)作為一種新型的通信裝置開(kāi)始逐漸被運(yùn)用于人們的工作和生活當(dāng)中。GFE（L）1型雷達(dá)是GFE（L）1型雷達(dá)二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是高空大氣綜合性探測(cè)方面運(yùn)用較為廣泛的一種雷達(dá)。盡管GFE（L）1型雷達(dá)在探測(cè)方面有諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于不同通信系統(tǒng)在傳遞信息的過(guò)程中，當(dāng)波頻有交叉時(shí)，就容易受到干擾，因此，在利用GFE（L）1型雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行有效的規(guī)避。

2 GFE（L）1 型雷達(dá)工作原理

GFE（L）1型雷達(dá)是目前在高空大氣綜合性探測(cè)方面應(yīng)用最為廣泛的雷達(dá)之一。它利用雷達(dá)天線將不同頻率的電磁脈沖射向空間的某一方向，而電磁脈沖遇到目標(biāo)物體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生能量和頻率的變化。變化后的電磁脈沖沿著預(yù)先設(shè)置反向反射到接收設(shè)備上。GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)接收設(shè)備所采集到的電磁波進(jìn)行數(shù)理分析，得出GFE（L）1型雷達(dá)與目標(biāo)物體之間的距離、夾角等信息。在連續(xù)的一段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)對(duì)探測(cè)目標(biāo)的實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)進(jìn)行分析，推測(cè)出目標(biāo)物體的移動(dòng)速度、方向、加速度等參數(shù)的變化趨勢(shì)。

3 GFE（L）1型雷達(dá)受到信號(hào)干擾時(shí)的現(xiàn)象分析

3.1 發(fā)射機(jī)故障

目前GFE（L）1型雷達(dá)發(fā)射分系統(tǒng)中所采用的發(fā)射機(jī)主要有大、小發(fā)射機(jī)兩種。當(dāng)出現(xiàn)開(kāi)大發(fā)射機(jī)無(wú)電流指示、無(wú)主波，或者是有電流，但又馬上回零的現(xiàn)象時(shí)，很可能是由于GFE（L）1型雷達(dá)受到了信號(hào)的干擾，使發(fā)射機(jī)內(nèi)部電路電流出現(xiàn)紊亂現(xiàn)象，部分電容器或扼流圈由于負(fù)載過(guò)高而燒壞；當(dāng)開(kāi)發(fā)射機(jī)時(shí)出現(xiàn)有主波，但無(wú)回波的現(xiàn)象時(shí)，很可能是發(fā)射機(jī)所發(fā)射的電磁波在傳播的過(guò)程中受到了外部信號(hào)的干擾，不能按預(yù)期的路線反射到接收設(shè)備上所引起的。

3.2 天控和測(cè)角故障

天控和測(cè)角在GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)中的主要作用是對(duì)GFE（L）1型雷達(dá)與目標(biāo)物體之間的角度和方位進(jìn)行測(cè)量，這兩個(gè)系統(tǒng)倘若在運(yùn)行的過(guò)程中受到過(guò)度的干擾，就難以確定目標(biāo)物體的具體位置和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，也就難以對(duì)目標(biāo)物體執(zhí)行下一步的操作。因此，在設(shè)計(jì)這兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于大部分檢測(cè)元件都配置了相應(yīng)的干擾警告裝置。當(dāng)天控的俯仰角、方位驅(qū)動(dòng)告警時(shí)，如此時(shí)已經(jīng)開(kāi)發(fā)射機(jī)，該問(wèn)題的出現(xiàn)就很可能是由于天控分系統(tǒng)受到了發(fā)射機(jī)信號(hào)對(duì)編碼器的干擾所造成的；當(dāng)天控受到外部中斷源信號(hào)干擾時(shí)，系統(tǒng)不管是在手動(dòng)還是在自動(dòng)跟蹤模式下，都會(huì)出現(xiàn)天線失控的現(xiàn)象，此時(shí)，天控跟蹤時(shí)的四條亮線會(huì)上與下或左與右不齊。與天控受到干擾時(shí)的現(xiàn)象類(lèi)似，當(dāng)測(cè)角受到外部中斷源信號(hào)干擾時(shí)，其表盤(pán)上所顯示的方位和俯仰角數(shù)值會(huì)出現(xiàn)跳變的現(xiàn)象，此時(shí)搖動(dòng)方位和俯仰角檢測(cè)操縱桿，四條亮線均會(huì)跳動(dòng)。

3.3 接收機(jī)故障

接受機(jī)在GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)中所扮演的角色，主要是接收目標(biāo)物體反射回來(lái)的電磁波，通過(guò)系統(tǒng)的檢波、濾波等方法，將接受到的電磁波中所包含的信息解析出來(lái)，然后轉(zhuǎn)換成易于工作人員讀取的數(shù)據(jù)和圖表，以獲取目標(biāo)物體空間位置、結(jié)構(gòu)形狀等信息。當(dāng)接收分系統(tǒng)受到信號(hào)干擾時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)接收信號(hào)弱、亂碼、頻率指示異常、增益或頻調(diào)電壓不受控制等異?，F(xiàn)象。同時(shí)，由于接收機(jī)受到干擾的緣故，與之相關(guān)的發(fā)射機(jī)在啟動(dòng)后，響應(yīng)信號(hào)會(huì)相應(yīng)減弱。盡管有時(shí)重啟發(fā)射機(jī)會(huì)使發(fā)射機(jī)的信號(hào)恢復(fù)到原來(lái)的強(qiáng)度，但接收機(jī)仍舊不能接收到來(lái)自目標(biāo)物體反射來(lái)的電磁波信號(hào)。

4 規(guī)避干擾信號(hào)的措施

4.1 調(diào)節(jié)GFE（L）1型雷達(dá)各系統(tǒng)的相對(duì)安裝位置

GFE（L）1型雷達(dá)在工作的過(guò)程中，其所能受到的信號(hào)干擾不僅來(lái)自于其他利用電磁波工作的通信系統(tǒng)，還可能是周?chē)h(huán)境的影響，如人為噪聲、大氣噪聲等。因此，在布置安裝GFE（L）1型雷達(dá)各個(gè)系統(tǒng)裝置的過(guò)程中，應(yīng)該在保障工作性能的條件下盡可能的避開(kāi)這些不利因素，提升GFE（L）1型雷達(dá)工作的信號(hào)穩(wěn)定性。

4.2 對(duì)GFE（L）1型雷達(dá)各系統(tǒng)進(jìn)行定期的檢測(cè)和維修

現(xiàn)代GFE（L）1型雷達(dá)所承擔(dān)的任務(wù)已經(jīng)不同尋常，在不斷嚴(yán)峻的環(huán)境形勢(shì)下，氣象狀況變化急劇，所需要采集、分析、處理的數(shù)據(jù)在種類(lèi)和數(shù)量上也逐漸增多，GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)因此也變得越來(lái)越復(fù)雜。在GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，部分系統(tǒng)的電路會(huì)出現(xiàn)短路、斷路的現(xiàn)象，同時(shí)，由于外界環(huán)境氣候的變化，還將面臨天線漏水、電路板燒蝕等問(wèn)題。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致抗干擾裝置難以正常運(yùn)行，發(fā)揮其抗干擾能力，同時(shí)，還將使整個(gè)系統(tǒng)面臨停轉(zhuǎn)的危險(xiǎn)。因此，在安裝GFE（L）1型雷達(dá)時(shí)，應(yīng)根據(jù)雷達(dá)在不同地區(qū)、不同時(shí)段的使用條件下的具體運(yùn)行情況，定期對(duì)其進(jìn)行檢修。同時(shí)，還要對(duì)雷達(dá)各組件進(jìn)行除灰，檢查各電纜插頭是否有松動(dòng)的情況，排除防水、防腐蝕裝置的故障，保障雷達(dá)抗干擾功能的正常發(fā)揮，以使雷達(dá)能夠安全、穩(wěn)定的工作。

4.3 利用軟件消除法提高GFE（L）1型雷達(dá)抗干擾能力

目前運(yùn)用最為廣泛的軟件消除法為延遲濾波比較法。在利用延遲濾波比較法消除信號(hào)干擾時(shí)，需按照干擾信號(hào)的類(lèi)型建立比較反饋延遲電路，當(dāng)干擾信號(hào)的頻率超過(guò)了該電路的限值時(shí)，延遲電路會(huì)對(duì)該干擾信號(hào)進(jìn)行延遲處理，改變其頻率。同時(shí)，反饋電路還會(huì)對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行重新檢測(cè)，當(dāng)已經(jīng)經(jīng)延遲電路處理后的信號(hào)的頻率仍舊高于限值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將此信號(hào)重新輸入延遲電路進(jìn)行演示處理。循環(huán)往復(fù)，直到輸出信號(hào)的頻率低于限值，真正實(shí)現(xiàn)干擾信號(hào)的消除。

5 GFE（L）1型雷達(dá)信號(hào)干擾的利用

5.1 有源干擾機(jī)

當(dāng)利用GFE（L）1型雷達(dá)進(jìn)行信息獲取時(shí)，需要盡可能地規(guī)避干擾信號(hào)，減低干擾信號(hào)對(duì)GFE（L）1型雷達(dá)通信和檢測(cè)工作的影響，提高GFE（L）1型雷達(dá)工作的效率和質(zhì)量。當(dāng)不希望其他GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)正常工作時(shí)，就需要通過(guò)一定的技術(shù)手段，產(chǎn)生能夠干擾目標(biāo)GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)正常工作的信號(hào)。由于不同的GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾能力不同，因此，在制造干擾信號(hào)時(shí)，需要針對(duì)干擾目標(biāo)的抗干擾系統(tǒng)的弱點(diǎn)進(jìn)行定向制造。目前，國(guó)際上比較先進(jìn)的干擾信號(hào)發(fā)生裝置為有源干擾機(jī)。由于該干擾機(jī)能夠安裝于軍用裝甲車(chē)，因此具備一定的隱蔽性，便于運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)有源干擾機(jī)工作時(shí)，其電子干擾分系統(tǒng)能夠產(chǎn)生19種干擾噪聲和欺騙目標(biāo)用來(lái)干擾GFE（L）1型雷達(dá)抗干擾系統(tǒng)。同時(shí)，由于該系統(tǒng)所發(fā)出的干擾信號(hào)的頻率范圍較廣，有效輻射的功率也比較大，因此系統(tǒng)所發(fā)出的干擾信號(hào)能夠?qū)Χ喾NGFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行有效干擾。

5.2 反GFE（L）1型雷達(dá)干擾技術(shù)

由于GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，能夠?qū)h(yuǎn)距離物體的空間位置、大小進(jìn)行檢測(cè)，在軍事活動(dòng)中，為了避免車(chē)輛被GFE（L）1型雷達(dá)檢測(cè)到，科學(xué)家們利用GFE（L）1型雷達(dá)信號(hào)干擾的原理創(chuàng)造出了反 GFE（L）1型雷達(dá)干擾技術(shù)。反 GFE（L）1型雷達(dá)技術(shù)主要是利用各種反射器模擬固定或活動(dòng)的車(chē)輛，干擾目標(biāo)GFE（L）1型雷達(dá)對(duì)己方車(chē)輛的正常檢測(cè)。另外，還有將具有減少GFE（L）1型雷達(dá)電磁波反射量的物質(zhì)覆蓋在車(chē)輛表面，使目標(biāo)GFE（L）1型雷達(dá)不能檢測(cè)到己方車(chē)輛。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)GFE（L）1型雷達(dá)干擾信號(hào)的類(lèi)型和產(chǎn)生機(jī)理的研究，有助于更好地改進(jìn)GFE（L）1型雷達(dá)系統(tǒng)，提升GFE（L）1型雷達(dá)在目標(biāo)物體實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)位置探測(cè)上的精度，獲得更為準(zhǔn)確的高空大氣綜合探測(cè)信息。