電磁環(huán)境對(duì)雷達(dá)使用效能影響分析

邱子越 邱子超 卞榮

隨著信息技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各類電子裝設(shè)備數(shù)量急劇增長(zhǎng)，用頻設(shè)備占用頻譜寬度不斷擴(kuò)展，使用功率逐步增大，電磁輻射愈加嚴(yán)重，雷達(dá)設(shè)備面臨的電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，電磁環(huán)境對(duì)雷達(dá)性能發(fā)揮的影響日益加深。科學(xué)評(píng)估設(shè)備所處的電磁環(huán)境，準(zhǔn)確掌握空間電磁態(tài)勢(shì)，摸清電磁環(huán)境對(duì)設(shè)備使用效能發(fā)揮的影響，對(duì)合理使用設(shè)備、提升使用效能提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐變得尤為重要。

一、復(fù)雜電磁環(huán)境的概念和特征

（一）復(fù)雜電磁環(huán)境的概念

復(fù)雜電磁環(huán)境是日益增長(zhǎng)的大量用頻設(shè)備產(chǎn)生的多樣式、全頻域、高密度、大功率的電磁輻射信號(hào)，構(gòu)成時(shí)空交錯(cuò)、頻率擁擠、功率分布不均勻的電磁空間。通常這些信號(hào)是由雷達(dá)、通信、導(dǎo)航電子設(shè)備輻射出的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，輻射出的信號(hào)樣式更加復(fù)雜多變，從而使得電磁環(huán)境不斷的復(fù)雜化。伴隨著現(xiàn)代科技對(duì)電磁波更加強(qiáng)烈的依賴，用頻設(shè)備信息化程度的不斷提高，電磁環(huán)境復(fù)雜程度不斷增強(qiáng)。

（二）復(fù)雜電磁環(huán)境的特征

一是密集繁雜性。從空間上看，信號(hào)來(lái)源復(fù)雜廣泛，信號(hào)分布立體多向、縱橫交錯(cuò)；從頻域上看，電磁信號(hào)工作頻段幾乎涵蓋全部頻譜范圍，且頻譜擁擠，相互重疊和干擾；從信號(hào)樣式看，電磁信號(hào)種類眾多，調(diào)制樣式多樣，類型復(fù)雜多變；從時(shí)域上看，電磁環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，隨機(jī)性強(qiáng)；從能域上看，功率強(qiáng)弱起伏、能流密集但分布不均勻。二是動(dòng)態(tài)對(duì)抗性。區(qū)別于其他環(huán)境，電磁環(huán)境始終處于動(dòng)態(tài)變化中，具有動(dòng)態(tài)變化性。電磁環(huán)境受電子設(shè)備工作狀態(tài)、性質(zhì)、系統(tǒng)數(shù)量和性能影響，處于變化中；影響電磁環(huán)境的電離層高度、電介質(zhì)性質(zhì)、地磁場(chǎng)分布等自然輻射傳播因素，一直處于變動(dòng)中；各類電子設(shè)備系統(tǒng)始終隨著使用進(jìn)程不斷調(diào)整，呈現(xiàn)兼容和非兼容的矛盾狀態(tài)。三是非線性。電磁環(huán)境各要素之間非線性相互作用導(dǎo)致其具有典型非線性特征。電磁環(huán)境從穩(wěn)定態(tài)到不穩(wěn)定態(tài)表現(xiàn)為突發(fā)性躍變，甚至出現(xiàn)處于穩(wěn)定到不穩(wěn)定之間的臨界性特征。

二、電磁環(huán)境中影響雷達(dá)的各類因素

（一）各類雷達(dá)

為追求探測(cè)威力，現(xiàn)代雷達(dá)發(fā)射功率、天線增益不斷增大。遠(yuǎn)距離探測(cè)目標(biāo)的同時(shí)，對(duì)臨近雷達(dá)設(shè)備產(chǎn)生較大影響。通過(guò)測(cè)算，受距離二次方衰減的視距內(nèi)雷達(dá)直射波功率遠(yuǎn)大于受距離四次方衰減的雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)功率，導(dǎo)致視距內(nèi)同頻段雷達(dá)產(chǎn)生嚴(yán)重互擾，造成雷達(dá)可用頻點(diǎn)喪失或整體探測(cè)效能下降。特別是氣象、航管等雷達(dá)設(shè)備，分屬不同機(jī)構(gòu)，架設(shè)位置不合理，甚至有可能架設(shè)在僅相距幾公里的位置，對(duì)雷達(dá)探測(cè)效能產(chǎn)生重大影響。

（二）電視信號(hào)及互調(diào)和諧波

電視信號(hào)覆蓋頻率范圍為49.75MHz到957.75MHz，在傳播過(guò)程中可能對(duì)VHF頻段和 P波段雷達(dá)產(chǎn)生干擾，其二階互調(diào)產(chǎn)物和二次、三次諧波則可能對(duì)L波段雷達(dá)產(chǎn)生干擾，其三階、五階、七階或更多互調(diào)產(chǎn)物沿基頻信號(hào)向頻譜兩端延伸，與其它微弱信號(hào)疊加后，將抬高VHF、P、L波段雷達(dá)的底噪，特別是有線電視設(shè)施不完善地區(qū)，電視信號(hào)主要依靠空間傳播，對(duì)同頻段雷達(dá)干擾更加明顯。

（三）手機(jī)網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)前手機(jī)信號(hào)覆蓋廣泛，通信基站星羅棋布，頻譜占用跨度較大（2G信號(hào)為900MHz、1800MHz頻段；3G信號(hào)為1900-2100MHz頻段；4G信號(hào)為1800MHz、2300MHz和2600 MHz頻段），雷達(dá)周邊通信基站將直接對(duì)P、L、S波段雷達(dá)產(chǎn)生影響，其信號(hào)互調(diào)產(chǎn)物會(huì)對(duì)其基頻兩端400MHz頻帶的底噪產(chǎn)生影響。

（四）工業(yè)、科研、醫(yī)療高頻設(shè)備

工業(yè)、科研、醫(yī)療高頻設(shè)備在使用過(guò)程中電磁能量的泄露不可避免，造成對(duì)工作頻帶的污染，如塑料熱合機(jī)、高頻鋼鐵冶煉設(shè)備、高頻機(jī)械制模機(jī)、高頻熔煉爐、高頻木材烘干機(jī)等設(shè)備工作時(shí)通常功率比較大，雖然沒(méi)有發(fā)射天線，但由于電磁防護(hù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，大量的泄露產(chǎn)生的電磁干擾特別嚴(yán)重。這些設(shè)備多工作在2.4GHz的ISM頻段（2400-2483.5MHz），對(duì)部分S波段雷達(dá)產(chǎn)生直接影響。

（五）電力、交通設(shè)施

高壓電力系統(tǒng)包括架空高壓送電線路與高壓設(shè)備，其電磁輻射源主要來(lái)自導(dǎo)線或其他金屬配件表面對(duì)空氣的電暈放電，其放電脈沖具有很寬的頻譜。汽車、摩托車、拖拉機(jī)等機(jī)動(dòng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)也是很強(qiáng)的寬帶干擾源，其火花塞跳火時(shí)，貯存的電荷被迅速放電，這種放電電流在1ns-2ns內(nèi)升至最大值，從而產(chǎn)生強(qiáng)的電磁波，在幾十至幾千兆赫茲頻率范圍內(nèi)具有很大的干擾場(chǎng)強(qiáng)，能夠?qū)χ車?0-80m范圍內(nèi)形成干擾。

三、電磁環(huán)境對(duì)雷達(dá)使用效能的影響

（一）同頻、鄰頻干擾喪失頻譜資源。同頻、鄰頻干擾問(wèn)題已嚴(yán)重侵蝕雷達(dá)可用頻譜資源，影響和制約著雷達(dá)使用效能發(fā)揮。只能擇優(yōu)選取可用頻點(diǎn)，最大程度降低干擾、互擾影響。

（二）底噪抬升壓縮探測(cè)威力。雷達(dá)底噪抬升將直接影響信號(hào)檢測(cè)，淹沒(méi)目標(biāo)微弱信號(hào)，導(dǎo)致雷達(dá)探測(cè)能力被壓縮、盲區(qū)增大，對(duì)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)造成嚴(yán)重影響。

（三）雜波密集影響目標(biāo)識(shí)別。復(fù)雜電磁環(huán)境下，各類電磁信號(hào)密集繁雜，除抬升雷達(dá)底噪外，還將造成雷達(dá)雜波點(diǎn)數(shù)增多，導(dǎo)致目標(biāo)信號(hào)淹沒(méi)在雜波內(nèi)。

四、結(jié)束語(yǔ)

以上介紹了電磁干擾的類型及產(chǎn)生的機(jī)理。上述幾方面的干擾并非一定同時(shí)存在，或影響都很嚴(yán)重，而是在某些地域、某段時(shí)域、某個(gè)頻域、某一種干擾現(xiàn)象較為突出。通過(guò)對(duì)雷達(dá)周圍電磁環(huán)境的測(cè)試和分析，形成雷達(dá)電磁環(huán)境測(cè)試和電磁兼容性分析報(bào)告，最終確定此雷達(dá)有無(wú)受到干擾，能否正常工作，以及給出應(yīng)對(duì)干擾的電磁兼容建議等。

（作者單位：1.清華附中；

2.清華附中；

3.93534部隊(duì)）