雷達有源誘餌設計考慮因素*

楊　超　蔣衛(wèi)鋒

(海裝駐重慶地區(qū)軍事代表局　重慶　400042)

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雷達有源誘餌設計考慮因素*

楊超蔣衛(wèi)鋒

(海裝駐重慶地區(qū)軍事代表局重慶400042)

摘要介紹了雷達有源誘餌的主要任務，并基于雷達技術的發(fā)展，給出了雷達有源誘餌在設計雷達截面積和輻射信號方面應考慮的因素和設計建議。

關鍵詞雷達有源誘餌; 雷達界面; 輻射信號; 設計

Class NumberTN95

1引言

雷達有源誘餌是一種使敵方雷達將其誤認為真實目標的裝置[1～2]，它需要輻射使雷達判定為真實目標的假回波，并且必須與被保護平臺分離，以防平臺被雷達跟蹤和雷達制導武器擊中。這種物理上的分離通過從平臺上投擲誘餌、在平臺后拖曳誘餌和誘餌自主機動來實現(xiàn)。雷達有源誘餌的主要任務是飽和、誘騙和刺探敵方雷達。

飽和誘餌生成很多非常類似于真實平臺反射的假目標信號，從而迫使雷達耗費大量時間和處理資源從假目標中分辨出真目標，即飽和敵方雷達的信息吞吐量，即使誘餌無法完全欺騙雷達，也使其在交戰(zhàn)期間沒有足夠的時間分辨目標。

誘騙誘餌需要連同要保護的真實平臺一起被放置在雷達的分辨單元內(nèi)，使雷達無法確定是單目標還是多目標，并輻射能“吸引”雷達跟蹤的信號。隨著誘餌遠離被保護平臺，雷達分辨單元將追隨誘餌。當分辨單元不再包含真實目標時，雷達制導武器將被引導到誘餌。

刺探誘餌發(fā)射非常接近實際平臺回波的信號，以便使雷達將其當作真實的高優(yōu)先級目標信號而接收。刺探誘餌大多能自主機動，以準確模仿平臺移動路徑，迫使敵方雷達開機，雷達制導導彈或反輻射導彈即可將其定位或打擊。

無論何種雷達有源誘餌，必須能輻射非常接近實際平臺的回波信號和產(chǎn)生適當大小的雷達截面，同時采用合理的布設戰(zhàn)術和平臺的正確機動[3]，才能發(fā)揮其作戰(zhàn)效能，完成作戰(zhàn)任務。

2設計考慮因素

現(xiàn)代雷達已非常先進，并且其先進程度在可以遇見的未來還將持續(xù)增加，即使某些手段尚未開發(fā)，但也會很快開發(fā)，因此，在雷達有源誘餌的設計中應考慮雷達在預計技術發(fā)展水平上所有對抗有源誘餌可行的手段。有源誘餌輻射非常接近實際平臺的雷達回波的信號，是為了使敵方雷達探測到誘餌本身產(chǎn)生的雷達截面非常接近實際平臺的雷達截面，并且使雷達接收到的信號在時域與頻域上非常接近實際平臺反射的雷達信號。

2.1誘餌雷達截面設計考慮

雷達有源誘餌的形狀和材料與被保護平臺不同，尺寸也比其小的多，因此必須增大其雷達截面。對有源誘餌來說，可用電子方式生成與雷達信號頻率和調(diào)制相同的強回波來實現(xiàn)。通常最可行的方法是通過提供增益以增強傳回到照射雷達的信號來等效增大雷達截面積。雷達有源誘餌產(chǎn)生的等效雷達截面積可用下式表示[4]:

(1)

以dB形式表達為

σ=38.6-20lgf+G

(2)

式中σ為雷達截面積(dBsm)，f為雷達頻率(MHz)。

對于采用轉(zhuǎn)發(fā)技術體制的誘餌，G為誘餌的接收天線與發(fā)射天線及其內(nèi)部通道增益和(dB)；對于采用振蕩技術體制的誘餌，G等于誘餌發(fā)射天線的有效輻射功率減去到達誘餌接收天線的雷達信號強度。到達誘餌接收天線的雷達信號強度PA(dBm)由下式確定:

PA=ERPR-LP

(3)

式中，ERPR為雷達在誘餌方向上的有效輻射功率(dBm)，LP為從雷達到誘餌的傳播損耗(dB)。

轉(zhuǎn)發(fā)體制誘餌能夠誘騙多部雷達，并對每部雷達產(chǎn)生同樣的雷達截面；振蕩體制誘餌的有效輻射功率恒定，所以微弱的接收信號有更大的增益，因而能獲得更大的等效雷達截面積。

在考慮了極化失配和通道傳輸損耗、天線口徑效率等基礎上，飽和誘餌產(chǎn)生的雷達截面至少與被保護平臺的大致相當，誘騙誘餌產(chǎn)生的雷達截面至少應為被保護平臺的兩倍[5]。誘騙誘餌必須位于雷達分辨單元內(nèi)，雷達開始跟蹤目標時，首先探測到目標，當誘餌開啟時，雷達將探測到誘餌與目標合成的較大的雷達截面，隨著誘餌移離目標，雷達會按照誘餌與目標雷達截面比值對準靠近誘餌的位置，最后探測到誘餌的大于目標小于合成目標的雷達截面(如圖1所示)。令人擔心的是，隨著雷達信號處理技術的進步，未來的先進雷達很可能會探測到雷達截面這些變化而剔除誘餌。

2.2誘餌輻射信號設計考慮

機載脈沖多普勒雷達中的濾波器組可以分析接收信號的頻譜[6]。由于飛機速度很快，所以其多普勒頻移較大。誘餌從飛機上投放后，其飛行速度會因大氣阻力而迅速降低，這將使多普勒頻移發(fā)生大幅變化，因此誘餌在轉(zhuǎn)發(fā)雷達信號時必須對該頻移進行補償，以準確模擬飛機的多普勒頻移。

圖1　誘餌工作時雷達觀測到的RCS變化示意圖

機載目標上移動或旋轉(zhuǎn)的表面會導致與目標相同的多普勒頻移，但是會對多普勒頻移的回波進行調(diào)幅[7]。噴氣壓縮機槳葉、螺旋槳、吊艙沖壓空氣渦扇都會產(chǎn)生撞擊信號的零星反射，產(chǎn)生正負多普勒邊帶特征。這種發(fā)動機調(diào)制對正向來波的多普勒頻率調(diào)制不隨雷達載頻而變化，但包含在邊帶里的諧波是葉片斬波脈沖重復頻率的函數(shù)，其幅度與目標有關(如圖2所示)。對于完全暴露的旋轉(zhuǎn)葉片，發(fā)動機調(diào)制隨方位角而變化，并且可在偏離飛機60°的雷達回波中探測到。如果雷達能探測到發(fā)動機調(diào)制，就會發(fā)現(xiàn)無發(fā)動機的誘餌沒有該調(diào)制特征，而剔除誘餌回波。因此，誘餌輻射的信號應包含發(fā)動機的調(diào)制特征。

圖2　工作頻率為10GHz的固定雷達從740km/h逼近的噴氣式飛機收到的回波的頻譜與發(fā)動機調(diào)制示意圖

雷達脈沖信號寬度較窄時，目標上每個信號反射部位可以看作是相互獨立地對回波做出貢獻[8]。就信號時域特征來看，雷達接收的信號是由目標不同部位的多個回波組成，每個回波都有不同的幅度且被延遲了一個往返路徑長度，形成了復合回波(如圖3所示)。

圖3　雷達接收來自平面結(jié)構(gòu)目標和復雜結(jié)構(gòu)目標回波示意圖

因此，若誘餌僅僅轉(zhuǎn)發(fā)雷達發(fā)射的“理想波形”信號，就很可能被先進雷達剔除，同時雷達接收更為復雜的真實目標回波，難以實現(xiàn)誘騙的目的。

3結(jié)語

先進雷達可獲得的目標距離像特征、回波強度分布特征、速度譜特征和運動特征[9～10]，隨著技術的不斷進步，提取這些特征的精度會越來越高。因此，雷達有源誘餌應針對目前先進雷達的性能及發(fā)展趨勢展開設計，不但要考慮雷達截面因素，還應考慮計入目標物理和運動特征，對接收到的雷達信號進行頻率、幅度和相位調(diào)制，以形成接近真實目標的較為復雜的雷達截面和反射信號。為了實現(xiàn)這個目的，設計產(chǎn)生合理大小的雷達截面積的輻射功率和采用多個數(shù)字儲頻單元來生成被雷達認為是有效回波的復雜信號也許是一個較為有效的手段。

參 考 文 獻

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[9] 張學友,汪學剛.雷達系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006:105-108.

[10] 楊超.雷達對抗基礎[M].成都:電子科技大學出版社,2012:88-91.

Considerations for Radar Active Decoy Design

YANG ChaoJIANG Weifeng

(Military Representative Bureau of Naval Equipment Department in Chongqing Region, Chongqing400042)

AbstractThe main missions of radar active decoy are introduced. Based on the radar technology development, the important considerations for radar cross section and radiation signals in radar active decoy design are discussed. Finaly, the design suggestions for radar active decoy are made.

Key Wordsradar active decoy, radar cross section, radiation signals, design

* 收稿日期：2015年11月10日,修回日期：2015年12月25日

作者簡介：楊超，男，博士，高級工程師，研究方向：電子對抗。蔣衛(wèi)鋒，男，碩士，工程師，研究方向：電子對抗。

中圖分類號TN95

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.05.021