艦載雷達(dá)偵察裝備遮擋范圍試驗(yàn)方法研究?

韓 偉

（91404部隊(duì)43分隊(duì) 秦皇島 066001）

1 引言

雷達(dá)偵察裝備是艦船電子戰(zhàn)系統(tǒng)的重要組成部分。艦艇電子信息裝備密集，上層建筑多，對(duì)于艦艇這個(gè)高度集成的平臺(tái)，艦載雷達(dá)對(duì)抗偵察裝備在安裝時(shí)，偵察天線有時(shí)會(huì)受到上層建筑物，如桅桿、煙囪以及其它天線等的遮擋，會(huì)造成在一定方位范圍內(nèi)偵察裝備的偵察能力下降。本文對(duì)艦船雷達(dá)偵察裝備的遮擋范圍的試驗(yàn)方法進(jìn)行研究，以便能夠?qū)φ趽醴秶o出定量的描述，從而指導(dǎo)艦艇部隊(duì)的使用［1］。

2 艦載雷達(dá)偵察裝備遮擋分析

艦載雷達(dá)對(duì)抗偵察裝備通常包括偵察天線、接收機(jī)、處理機(jī)以及顯示記錄設(shè)備等。偵察天線一般安裝在艦艇上相對(duì)甲板平面具有一定高度的位置處，以保持對(duì)雷達(dá)波的通視。圖1為某型艦載雷達(dá)偵察裝備天線安裝位置示意圖，艦載雷達(dá)偵察裝備天線安裝在艦艇中軸線上，正前方的桅桿在艦艏方向?qū)刹煅b備天線形成遮擋。遮擋會(huì)引起雷達(dá)電磁波繞射現(xiàn)象的發(fā)生，造成電磁波能量的衰減，對(duì)偵察機(jī)而言，會(huì)使得其接收的雷達(dá)信號(hào)的功率降低，進(jìn)而會(huì)影響到對(duì)雷達(dá)信號(hào)的檢測(cè)。

雷達(dá)對(duì)抗偵察裝備的最大偵察距離是指對(duì)于給定的虛警概率及發(fā)現(xiàn)概率的要求，對(duì)于特定的雷達(dá)信號(hào)，由于接收機(jī)內(nèi)部的熱噪聲所限制的雷達(dá)對(duì)抗偵察裝備的最大探測(cè)距離。

偵察系統(tǒng)理想空間（沒(méi)有空間遮擋，沒(méi)有空間衰減）的最大偵察距離Resm,max為

式中，Pt為雷達(dá)發(fā)射功率；Gt為雷達(dá)天線增益；Lt為雷達(dá)發(fā)射饋線損耗；La為偵察天線極化損耗；Lr為偵察前端無(wú)源電路的損耗；Srind為偵察接收機(jī)靈敏度；Ga為偵察天線接收增益；λ為雷達(dá)信號(hào)波長(zhǎng)。

圖1 偵察天線與艦艇上層建筑物位置示意圖

艦載雷達(dá)對(duì)抗偵察裝備被動(dòng)接收雷達(dá)波信號(hào)，當(dāng)雷達(dá)波因遮擋而發(fā)生衰減損耗時(shí)，造成到達(dá)艦載雷達(dá)對(duì)抗偵察裝備天線口面的雷達(dá)電磁波能量衰減，可等效為在遮擋的方位范圍內(nèi)，偵察機(jī)系統(tǒng)靈敏度下降，因而導(dǎo)致對(duì)雷達(dá)偵察距離變近，偵察能力下降。遮擋條件下的偵察系統(tǒng)理想的最大偵察距離為

式中，Cs為繞射衰減因子。

因此，艦面建筑物對(duì)雷達(dá)對(duì)抗裝備天線遮擋時(shí)，等效為在遮擋的方位范圍內(nèi)，偵察機(jī)系統(tǒng)靈敏度下降，從而對(duì)偵察距離有影響［2～4］。

3 艦載雷達(dá)偵察裝備遮擋范圍試驗(yàn)方法

艦面建筑物對(duì)雷達(dá)對(duì)抗裝備天線遮擋時(shí)，對(duì)雷達(dá)偵察裝備的偵察距離有影響。如果采用海上對(duì)各個(gè)方位直接實(shí)施偵察距離的試驗(yàn)方法會(huì)造成試驗(yàn)航次太多而難以組織。因此采用靜態(tài)靈敏度測(cè)試與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法對(duì)偵察裝備的遮擋范圍進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)艦在碼頭系泊條件下，對(duì)雷達(dá)偵察裝備的靈敏度進(jìn)行測(cè)試，探索雷達(dá)偵察裝備的遮擋范圍；通過(guò)海上偵察距離驗(yàn)證試驗(yàn)，對(duì)雷達(dá)偵察裝備的遮擋情況進(jìn)行驗(yàn)證［5～6］。

3.1 碼頭系泊條件下靜態(tài)測(cè)試

測(cè)試框圖如圖2所示，在測(cè)試前對(duì)標(biāo)準(zhǔn)增益天線及電纜衰減量進(jìn)行標(biāo)定。試驗(yàn)艦碼頭系泊，信號(hào)源架設(shè)于碼頭，與雷達(dá)偵察裝備的天線距離滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試條件。根據(jù)遮擋的幾何尺寸對(duì)遮擋范圍進(jìn)行大概的預(yù)估，根據(jù)預(yù)估值設(shè)置信號(hào)源架設(shè)舷角，在8GHz～18GHz頻段內(nèi)，抽取測(cè)試頻率點(diǎn)（不少于10個(gè)）；利用信號(hào)源輻射信號(hào)，調(diào)整功率放大器輸出功率，使系統(tǒng)剛好能夠正確偵收信號(hào)，記錄功率放大器輸出功率值；計(jì)算各頻率點(diǎn)系統(tǒng)靈敏度。

圖2 靜態(tài)測(cè)試框圖

3.2 方位遮擋范圍海上驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)靜態(tài)測(cè)試結(jié)果，選擇某頻段的實(shí)裝雷達(dá)，根據(jù)靜態(tài)測(cè)試靈敏度下降的結(jié)果對(duì)遮擋范圍進(jìn)行驗(yàn)證。設(shè)置一部實(shí)裝雷達(dá)在岸上作為偵察目標(biāo)，穩(wěn)定跟蹤艦艇后，艦艇分別遠(yuǎn)離和接近雷達(dá)航行，假設(shè)艦艇遠(yuǎn)離岸站雷達(dá)航行時(shí)，偵察裝備對(duì)該雷達(dá)的最大偵察距離為R1，艦艇接近岸站雷達(dá)航行時(shí)，偵察裝備對(duì)該雷達(dá)的最大偵察距離為R2，由于艦艏雷達(dá)偵察裝備天線受到遮擋，艦艏向的靈敏度下降，因此接近雷達(dá)航行時(shí)，最大偵察距離R2＜R1。令R=(R1+R2)/2，艦艇以距離岸站雷達(dá)距離R的點(diǎn)作為就位點(diǎn)，以就位點(diǎn)為圓心，半徑為2km作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。雷達(dá)穩(wěn)定跟蹤艦艇，艦載雷達(dá)對(duì)抗裝備對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行偵收，記錄實(shí)際偵收情況。

綜合靜態(tài)試驗(yàn)和海上動(dòng)態(tài)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)遮擋范圍進(jìn)行綜合判斷［7～9］。

4 應(yīng)用實(shí)例

對(duì)圖1所示的某型艦載雷達(dá)偵察裝備，艦載雷達(dá)偵察裝備天線安裝在艦艇中軸線上，正前方的桅桿在艦艏方向?qū)刹煅b備天線形成遮擋。采用靜態(tài)測(cè)試與海上偵察距離驗(yàn)證的方法對(duì)偵察遮擋方位范圍進(jìn)行測(cè)試。

首先根據(jù)遮擋幾何尺寸對(duì)遮擋范圍進(jìn)行預(yù)估，預(yù)估范圍為艦艏向-20°～20°。信號(hào)源架設(shè)舷角分別為-20°、-15°、-10°、0°、10°、15°、20°（全站儀測(cè)量）；在8GHz～17GHz頻率范圍內(nèi)，間隔1GHz，抽取測(cè)試頻率。各頻率點(diǎn)在艦艏向-20°～20°范圍內(nèi)的系統(tǒng)靈敏度變化情況如圖3所示。

從靜態(tài)測(cè)試結(jié)果可以看出，在艦艏-15°～+15°

范圍內(nèi)，由于遮擋的原因，偵察裝備的靈敏度下降。但遮擋范圍是否一定為-15°～+15°，還需要海上動(dòng)態(tài)驗(yàn)證。

圖3 靜態(tài)測(cè)試結(jié)果

海上驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，圖中藍(lán)色實(shí)線表示在對(duì)應(yīng)方位上，艦載雷達(dá)偵察裝備能夠偵收到雷達(dá)信號(hào)。在艦艏±15°范圍內(nèi)，在該距離上，艦載雷達(dá)偵察裝備未能偵收到雷達(dá)信號(hào)。

圖4 海上驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

綜合靜態(tài)試驗(yàn)和海上動(dòng)態(tài)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，在艦艏方向?qū)刹焯炀€存在遮擋，造成雷達(dá)偵察裝備在艦艏方向±15°范圍存在弱視區(qū)，偵察能力下降。

5 結(jié)語(yǔ)

艦載雷達(dá)對(duì)抗偵察裝備天線因受到上層建筑物的遮擋效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致偵察能力下降，本文提出了艦載雷達(dá)偵察裝備遮擋范圍測(cè)試方法。該方法能夠定量地給出雷達(dá)偵察裝備因天線受遮擋而導(dǎo)致偵察受影響的方位范圍，可以指導(dǎo)艦艇部隊(duì)在遮擋方位范圍內(nèi)，合理地進(jìn)行軟硬武器協(xié)同使用；同時(shí)為后續(xù)艦艇平臺(tái)設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝提供參考［10～12］。