有源照射箔條對相控陣?yán)走_(dá)復(fù)合干擾效應(yīng)分析

羅朝義，程嗣怡，陳　游，王宇宙

（空軍工程大學(xué)航空航天工程學(xué)院，西安　710038）

有源照射箔條對相控陣?yán)走_(dá)復(fù)合干擾效應(yīng)分析

羅朝義，程嗣怡，陳游，王宇宙

（空軍工程大學(xué)航空航天工程學(xué)院，西安710038）

箔條在與有源干擾結(jié)合使用時會比使用單一手段更有效。應(yīng)用箔條可能會強迫雷達(dá)采用MTI或多普勒處理，這樣可使雷達(dá)無法使用脈間頻率捷變，而且箔條擴(kuò)展到無模糊距離以外會使雷達(dá)無法使用脈沖重復(fù)頻率參差，這兩種因素為對相控陣?yán)走_(dá)復(fù)合干擾開辟了道路。比較了復(fù)合干擾與有源和箔條分別干擾相控陣?yán)走_(dá)后的壓制比，仿真結(jié)果表明：復(fù)合干擾效果比箔條干擾效果在隨距離的變化過程中至少在3倍以上。與有源干擾相比，在30 km之內(nèi)復(fù)合干擾比有源干擾具有明顯的優(yōu)勢。這為實戰(zhàn)條件下提高飛機生存率，具有較強參考價值。

有源干擾，箔條，相控陣?yán)走_(dá)，復(fù)合干擾

0　引言

相控陣?yán)走_(dá)憑借多目標(biāo)搜索跟蹤與快速掃描等多特性在現(xiàn)代裝備中特別是機載武器系統(tǒng)里應(yīng)用越來越廣泛，特別是美軍近年來大量換裝了相控陣?yán)走_(dá)。如何對其實施有效干擾是迫切需要研究的一項重要課題。箔條自從第二次世界大戰(zhàn)開始使用以來，一直都是每場戰(zhàn)爭使用的主要無源干擾裝備。目前世界上現(xiàn)役主戰(zhàn)飛機都裝備有箔條干擾系統(tǒng)，但箔條自衛(wèi)干擾對新體制雷達(dá)的干擾能力和效果卻在不斷下降。有源干擾具有干擾形式多樣，可以管控等優(yōu)點但存在易被敵方識別和暴露自身等缺點。基于以上原因，選擇復(fù)合干擾模式。復(fù)合干擾是對被干擾對象同時采用有源和無源的干擾技術(shù)。照射箔條復(fù)合干擾是其中一種，即用機載有源干擾設(shè)備的高頻信號照射箔條云［1］。本文所研究的是通過有源照射箔條協(xié)同干擾手段對相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行干擾，并分析了干擾過程和干擾效應(yīng)。

1　箔條干擾過程分析

1.1箔條云擴(kuò)散運動建模

箔條云可視為一種隨機介質(zhì)，其整體運動方式是在垂直下降基礎(chǔ)上加了一個水平（風(fēng)速）移動分量，但在下降過程中相互碰撞和分布不均勻使其平動速度不斷起伏。因此，箔條云的平動速度決定了其回波信號功率譜的中心頻率相對于雷達(dá)載波頻率的多普勒頻偏，而箔條云中各箔條受到各種影響產(chǎn)生的不同多普勒頻移，形成了一定寬度的功率譜。其下降過程如圖1所示。

圖1　箔條云下降過程

根據(jù)電磁波吸收理論估算遮擋模型：

式中：Aa為箔條云對雷達(dá)的投影面積；N為箔條云投影面積內(nèi)單位面積的箔條數(shù)；σ0為一根箔條在不考慮遮擋效應(yīng)時平均有效反射面積（σ0=0.172）［2］。相控陣?yán)走_(dá)一般工作在I波段，取3 cm。

1.2箔條干擾回波分析

相控陣?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)箔條干擾后，在相應(yīng)波束位置通常采取多普勒工作模式抗箔條干擾。根據(jù)雷達(dá)方程，發(fā)射機發(fā)射信號經(jīng)箔條云反射回來相控陣?yán)走_(dá)接受到的功率為：

將式（1）代入到式（2）

將雷達(dá)接收機輸出端、目標(biāo)檢測器前干擾信號功率Pjd與目標(biāo)回波信號功率Psd的比值定義為壓制系數(shù)Ka，其中Pd≤0.1，本文取0.1。Ka是干擾信號調(diào)制樣式、調(diào)制參數(shù)，雷達(dá)接收機響應(yīng)特性，信號處理方式等諸多因素的復(fù)雜函數(shù)，它可以作為雷達(dá)干擾效果好壞的指標(biāo)［3］。

本文討論箔條云成熟后，即完全展開后的情形。此時其壓制比為：

可以得到當(dāng)載機把箔條彈打出后，如果箔條數(shù)一定，不考慮其他因素，箔條云的RCS是近似不變的，因此，其壓制比Ka為一定值。

2　有源干擾過程分析

2.1有源干擾原理

有源干擾分為欺騙式干擾和壓制性干擾，在空戰(zhàn)過程中，是載機有意發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)某種類型的電磁波，對敵機電子設(shè)備進(jìn)行壓制性或欺騙的干擾，本文討論的是壓制性干擾。采用有源干擾相控陣?yán)走_(dá)能取得較好的效果，但相控陣?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)其自身被干擾后可能采取大脈寬、大脈沖間隔信號抗有源干擾，降低有源干擾的效果。

2.2有源干擾回波分析

在單一有源干擾時，載機發(fā)射干擾信號，干擾敵方雷達(dá)對自身狀態(tài)信息的獲取。這時敵方雷達(dá)截獲的信號有：①載機本身的反射信號；②載機發(fā)射的干擾信號。先討論載機本身的回波信號，假設(shè)載機的RCS為σC，則敵方雷達(dá)經(jīng)過載機所接收到的功率PR1為：

再討論敵方接收到的載機干擾信號PR2為：

其中RME為載機和敵機之間的距離，Gr為接收天線的增益，γ為極化系數(shù)，φ為饋線的傳輸系數(shù)。其壓制系數(shù)Ka為：

3　復(fù)合干擾效應(yīng)分析

文獻(xiàn)［4］最早提到復(fù)合干擾技術(shù)，并對復(fù)合干擾進(jìn)行了可行性驗證分析。從文獻(xiàn)［4-5］，可以看出對相控陣?yán)走_(dá)復(fù)合干擾還沒有系統(tǒng)的分析，文獻(xiàn)［6-7］對部分方面作了研究，并沒有詳細(xì)分析比較每一個干擾過程，對相控陣?yán)走_(dá)的干擾分析也并未提及，因此，本研究是十分必要的。復(fù)合干擾的原理如下頁圖2所示。

在復(fù)合干擾過程中，敵方雷達(dá)接收到的信號有4個部分，分別是：①敵方雷達(dá)接收到己方載機回波信號；②箔條云直接散射回去的回波信號；③我方載機發(fā)射干擾被接收信號；④二次散射箔條云反射信號。下面分析各自信號具體情況：敵方雷達(dá)接收到己方載機回波信號功率為：

圖2　復(fù)合干擾原理圖

箔條云直接散射回去的回波信號功率為：

我方載機發(fā)射干擾被接收信號功率為：

二次散射箔條云反射信號功率為［8］：

干擾信號功率總和為：

則復(fù)合干擾的壓制系數(shù)為：

帶入式（8）～式（11）并由式（5）、式（8）可得

其中敵方發(fā)射信號功率為PT，增益為GT，我方干擾信號發(fā)射功率為PJ，增益為GJ。η為反射系數(shù)，γ為極化失配系數(shù)。σ為雷達(dá)散射面積，k為有源干擾微波放大器的功率放大倍數(shù)。

4　仿真分析

為了說明復(fù)合干擾對相控陣?yán)走_(dá)具有比單獨有源和單獨箔條干擾時更好的效果，現(xiàn)在分別比較復(fù)合干擾和單獨箔條干擾，復(fù)合干擾和單獨有源干擾的干擾效果，只要能得出復(fù)合干擾比兩者干擾效果都要好，就能合理得出復(fù)合干擾比有源箔條單獨干擾時對相控陣?yán)走_(dá)有更好地效果的結(jié)論。

下面對式（5）、式（8）、式（15）進(jìn)行仿真，由于相控陣?yán)走_(dá)一般工作于X波段，η取0.8［9］。式（11）、式（15）中γ1γ2取0.5，RME取20 km，RCE取500 m。有源干擾微波放大器的功率放大倍數(shù)k取1010。

圖3　復(fù)合干擾與箔條干擾壓制比對比

圖4　復(fù)合干擾與單一有源干擾壓制比對比

由仿真結(jié)果可以得出采用復(fù)合干擾的效果比單獨有源和箔條干擾效果好很多［10］。在箔條干擾過程中，由于距離較遠(yuǎn)，箔條離敵機的距離近似為載機離敵機的距離，箔條云和載機的回波信號都與距離的四次方成反比，它們的壓制比為各自的雷達(dá)散射面積相比，在箔條云成熟后為恒值。復(fù)合干擾過程有源部分是單程干擾，無源部分是雙程，由于存在燒穿距離，即必須在一定距離范圍之外實施干擾才有效，所以干擾效果存在“凹點”，在“凹點”之后有源干擾起主要作用，才出現(xiàn)了圖4當(dāng)距離增大時有源和箔條干擾效果慢慢逼近的情況。

5　結(jié)論

對相控陣?yán)走_(dá)，復(fù)合干擾避開了單獨采用箔條干擾效果有限，當(dāng)箔條彈投出后速度迅速減小，相控陣?yán)走_(dá)采用脈沖多普勒工作模式能夠很快檢測出目標(biāo)和箔條云并迅速從新掃描跟蹤上目標(biāo)等缺點。有源干擾雖對相控陣?yán)走_(dá)具有較好的干擾效果，然而相控陣?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)有源干擾時，能夠采取大脈寬、大脈沖間隔信號抗有源干擾，降低有源干擾的效果。復(fù)合干擾結(jié)合了有源干擾和箔條干擾兩者參考文獻(xiàn)：

的優(yōu)點，采取有源、無源綜合對抗措施，使其采取脈沖多普勒波形對抗箔條，采用復(fù)雜波形對抗有源干擾。由仿真結(jié)果可以看出對相控陣?yán)走_(dá)采用復(fù)合干擾后干擾壓制比比有源和箔條單獨干擾時效果好，特別是在逐漸遠(yuǎn)離燒穿距離過程空戰(zhàn)中效果增強，這在實戰(zhàn)中對提高飛機生存率具有重要意義。

［1］武先利，齊子忠，龍騰.復(fù)合干擾對制導(dǎo)雷達(dá)的干擾分析［J］.現(xiàn)代雷達(dá)，2007，29（8）：121-123.

［2］王星.航空電子對抗原理［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2008.

［3］趙國慶.雷達(dá)對抗原理［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

［4］陳靜.雷達(dá)箔條干擾原理［M］.北京：解放軍出版社，2007：104-108，278-280.

［5］唐政.利用有源干擾提高箔條干擾效果的方法［J］.系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2008，30（6）：24-27.

［6］元文志.一種復(fù)合干擾方法效能建模與仿真研究［J］.電子對抗，2008，122（5）：24-27.

［7］李明圖.基于照射箔條云的復(fù)合干擾原理分析［J］.航天電子對抗，2007，22（5）：24-27.

［8］張磊，熊波.對搜索雷達(dá)的噪聲壓制干擾效果評估［J］.四川兵工學(xué)報，2014，32（4）：113-115.

［9］李洋，程嗣怡.一種高效的有源照射箔條云復(fù)合干擾方法［J］.空軍工程大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，4（8）：39-43.

［10］陳靜.雷達(dá)無源干擾原理［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2009.

Analysis to Active Light Chaff of Phased Array Radar Compound Jamming Effect

LUO Chao-yi，CHENG Si-yi，CHEN You，WANG Yu-zhou
（School of Aeronautical and Astronautical Engineering，Air Force Engineering University，Xi'an 710038，China）

Chaff is more effective compared with Chaff may force radar to adopt MIT or Doppler processing，which make radar can not adopt frequency agility between the pulse and for not adopt irregular pulse repetition frequency.This two complications open up a new way for PAR's compound jamming.This paper compares the suppression rate of compound jamming active jamming and chaff jamming with PAR.The simulation results show that the effects of compound jamming are also improved than three times at least with changing of distance.Compared the active jamming，compound jamming has the obvious advantages to active jamming within 30 km.It has tremendous reference value in practical battlefield to improve the survival rate.

active jamming，chaff，phased array radar，compound jamming

TN97

A

1002-0640（2016）07-0082-03

2015-06-05

2015-07-07
*

陜西省自然科學(xué)基金資助項目（2012JQ8019）

羅朝義（1991-），男，安徽蕪湖人，碩士研究生。研究方向：主要從事電子對抗理論與技術(shù)研究。