外軍二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)的內(nèi)部干擾及抑制技術(shù)

楊杰 唐文博

【摘要】針對(duì)二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)存在的內(nèi)部干擾，包括旁瓣干擾、竄擾、混擾等，分析了其產(chǎn)生的機(jī)理和對(duì)系統(tǒng)造成的影響，介紹了外軍二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)為減少這些內(nèi)部干擾所采用的旁瓣抑制、竄擾抑制、混擾抑制和“滑窗”處理等技術(shù)。這些技術(shù)進(jìn)一步提高了二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)的目標(biāo)檢測(cè)概率與抗干擾能力。

【關(guān)鍵詞】敵我識(shí)別|內(nèi)部干擾|干擾抑制

20世紀(jì)30年代，英國(guó)人發(fā)明了雷達(dá)，并將其投入到二戰(zhàn)之中。但是雷達(dá)只能探測(cè)目標(biāo)，不能判別目標(biāo)的敵我屬性，在這種背景下，以詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)相配合的二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)誕生了。

二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)受到的干擾包括兩類：一是系統(tǒng)外部干擾，如接收機(jī)熱噪聲、多徑、有意、無意干擾等；二是系統(tǒng)內(nèi)部干擾，如旁瓣干擾、竄擾、混擾等。本文重點(diǎn)闡述外軍二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)產(chǎn)生旁瓣干擾、竄擾和混擾等內(nèi)部干擾的機(jī)理，并介紹了抑制這些內(nèi)部干擾的技術(shù)。

一、產(chǎn)生內(nèi)部干擾的機(jī)理

（一）旁瓣干擾

二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)詢問機(jī)采用定向天線，對(duì)待識(shí)別的目標(biāo)進(jìn)行詢問，天線的主波束方向?yàn)槠谕挠行г儐柗较?。但處于詢問天線旁瓣內(nèi)的應(yīng)答機(jī)，有時(shí)會(huì)受到旁瓣輻射的詢問信號(hào)的干擾，而發(fā)射應(yīng)答信號(hào)，對(duì)應(yīng)答機(jī)產(chǎn)生額外的占據(jù)。而應(yīng)答信號(hào)從詢問天線旁瓣進(jìn)入詢問機(jī)，可能對(duì)詢問機(jī)造成干擾，使詢問機(jī)誤以為它是主瓣方向的有效應(yīng)答信號(hào)，這就是旁瓣干擾。

（二）竄擾

當(dāng)多個(gè)詢問機(jī)近乎同時(shí)詢問同一個(gè)應(yīng)答機(jī)時(shí)，本地詢問機(jī)不僅會(huì)接收到自己觸發(fā)該應(yīng)答機(jī)發(fā)射的有效應(yīng)答信號(hào)，還會(huì)收到其它詢問機(jī)觸發(fā)該應(yīng)答機(jī)發(fā)射的應(yīng)答信號(hào)。這些應(yīng)答信號(hào)對(duì)本地詢問機(jī)而言就是多余信號(hào)，會(huì)對(duì)詢問機(jī)造成干擾。這種干擾就是竄擾。由于它與本地詢問機(jī)的詢問重復(fù)頻率不同步，因此又稱為異步應(yīng)答干擾。竄擾的主要影響是使詢問機(jī)產(chǎn)生假目標(biāo)。

（三）混擾

當(dāng)詢問波束內(nèi)有多個(gè)應(yīng)答機(jī)時(shí)，詢問機(jī)將收到多組應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)這些應(yīng)答機(jī)與詢問機(jī)距離相近時(shí)，這些應(yīng)答信號(hào)到達(dá)詢問機(jī)時(shí)會(huì)發(fā)生交叉或重疊，從而相互干擾。這種干擾就是混擾。由于這些應(yīng)答信號(hào)都是響應(yīng)同一詢問機(jī)的詢問而產(chǎn)生的，重復(fù)頻率與詢問頻率同步，因此又稱為同步應(yīng)答干擾?；鞌_的主要影響是降低詢問機(jī)的目標(biāo)檢測(cè)概率，特殊情況下還可能產(chǎn)生假目標(biāo)。

二、干擾抑制技術(shù)

（一）旁瓣抑制技術(shù)

二次雷達(dá)旁瓣抑制技術(shù)包含詢問旁瓣抑制和接收旁瓣抑制兩種技術(shù)。詢問旁瓣抑制技術(shù)是使處于旁瓣方向的應(yīng)答機(jī)不進(jìn)行應(yīng)答；接收旁瓣抑制技術(shù)是使詢問機(jī)放棄來自旁瓣方向的應(yīng)答信號(hào)。詢問兩種技術(shù)都要求詢問天線具有和波束（Σ）/差波束（Δ）或者和波束（Σ）/控制波束（Ω）。有效主波束方向上，和波束（Σ）的增益應(yīng)大于差波束（Δ）和控制波束（Ω）增益；旁瓣方向上，和波束（Σ）的增益應(yīng)小于差波束（Δ）或控制波束（Ω）增益。

1.詢問旁瓣抑制技術(shù)

詢問信號(hào)主要通過和波束（Σ）發(fā)射，并使用差波束（Δ）或者控制波束（Ω）發(fā)射單獨(dú)的抑制脈沖信號(hào)。一般情況，和、差、控制通道的輻射功率相同，由于天線波束在不同方向的增益不同，使得應(yīng)答機(jī)在不同方向上收到的詢問信號(hào)與抑制脈沖信號(hào)功率比值不同。應(yīng)答機(jī)通過比較詢問信號(hào)與抑制脈沖信號(hào)的相對(duì)幅度，可判斷自己處于詢問天線的主瓣方向還是旁瓣方向，從而抑制旁瓣方向的詢問，只對(duì)主瓣方向的詢問進(jìn)行應(yīng)答。

以敵我識(shí)別系統(tǒng)模式5為例，其詢問信號(hào)波形由同步頭脈沖、旁瓣抑制脈沖和數(shù)據(jù)脈沖組成。其中，同步脈沖通過詢問天線和波束（Σ）發(fā)射；旁瓣抑制脈沖通過差波束（Δ）或控制波束（Ω）發(fā)射；數(shù)據(jù)脈沖通過詢問天線和波束（Σ）發(fā)射。

旁瓣波束內(nèi)應(yīng)答機(jī)收到的詢問旁瓣抑制脈沖的幅度等于或大于同步脈沖的幅度，主波束內(nèi)應(yīng)答機(jī)收到的詢問旁瓣抑制脈沖的幅度比同步脈沖的幅度小11dB。

2.接收旁瓣抑制技術(shù)

詢問機(jī)采用多個(gè)通道接收多個(gè)波束的信號(hào)，其中一個(gè)通道接收和波束（Σ）的信號(hào)，另一個(gè)（或兩個(gè)）通道分別接收差波束（Δ）或控制波束（Ω）的信號(hào)。詢問機(jī)通過比較和波束（Σ）收到的應(yīng)答信號(hào)幅度是否大于差波束（Δ）和控制波束（Ω），判斷應(yīng)答信號(hào)處于主波束還是旁瓣，從而放棄對(duì)旁瓣應(yīng)答信號(hào)的處理，只處理來自主波束的應(yīng)答信號(hào)。

為簡(jiǎn)化設(shè)備，詢問機(jī)可以使用雙通道接收旁瓣抑制技術(shù)，即采用和波束（Σ）與差波束（Δ）或者和波束（Σ）與控制波束（Ω）來完成接收旁瓣抑制。為獲取更好的旁瓣抑制性能，詢問機(jī)也可以使用三通道接收旁瓣抑制技術(shù)，同時(shí)采用和波束（Σ）、差波束（Δ）與控制波束（Ω）來完成接收旁瓣抑制。

（二）竄擾抑制技術(shù)

竄擾抑制技術(shù)的基本原理是：詢問機(jī)通過詢問信號(hào)指定應(yīng)答信號(hào)的載波頻率或擴(kuò)頻碼。不同的詢問機(jī)各自選擇應(yīng)答頻率或擴(kuò)頻碼不完全相同。由于應(yīng)答信號(hào)的頻率不同或擴(kuò)頻碼的正交性，本詢問機(jī)不能接收到其他詢問機(jī)觸發(fā)產(chǎn)生的應(yīng)答信號(hào)，因此，減少了大量竄擾，如圖1所示。

（三）混擾抑制技術(shù)

混擾抑制技術(shù)的基本原理是：應(yīng)答機(jī)接收到詢問信號(hào)后，各自隨機(jī)延遲一段時(shí)間后再發(fā)射應(yīng)答信號(hào)。應(yīng)答機(jī)在各自的應(yīng)答信號(hào)中，向詢問機(jī)傳送自己的延遲時(shí)間數(shù)據(jù)，以便詢問機(jī)在計(jì)算目標(biāo)距離時(shí)扣除這部分延遲時(shí)間，完成目標(biāo)距離的測(cè)量。這樣，詢問機(jī)避免了混擾的發(fā)生，如圖2所示。

（四）“滑窗”處理技術(shù)

在二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)中，通常采用“滑窗”處理技術(shù)進(jìn)一步減少系統(tǒng)內(nèi)部干擾，降低產(chǎn)生假目標(biāo)的概率，并提高目標(biāo)檢測(cè)概率?！盎啊碧幚砑夹g(shù)的原理是在通過連續(xù)多次詢問，檢測(cè)出應(yīng)答次數(shù)滿足門限要求的應(yīng)答目標(biāo)。具體處理過程如下：

將收到的應(yīng)答信號(hào)的信息存儲(chǔ)在由按照距離順序排列的存儲(chǔ)單元組成的存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括目標(biāo)距離、識(shí)別代碼、方位等。當(dāng)收到一個(gè)應(yīng)答時(shí)，檢查是否與先前的應(yīng)答信號(hào)處于同一距離的存儲(chǔ)單元，以便確定是否接收到同步的應(yīng)答。如果同步應(yīng)答數(shù)量達(dá)到門限值，還要進(jìn)一步比較他們的應(yīng)答編碼數(shù)據(jù)、方位等，一致才能形成目標(biāo)報(bào)告。

二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別時(shí)，要求目標(biāo)識(shí)別概率高，識(shí)別速度快。典型的單脈沖二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)“滑窗”長(zhǎng)度一般選擇4～6，門限值一般設(shè)為2，識(shí)別概率均能達(dá)到0.99以上。

三、結(jié)語

本文介紹了二次雷達(dá)敵我識(shí)別系統(tǒng)中的旁瓣抑制、竄擾抑制、混擾抑制和“滑窗”處理技術(shù)，用于消除旁瓣干擾、竄擾和混擾等系統(tǒng)內(nèi)部干擾，并提升對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)概率。這些技術(shù)也可被其他基于詢問-應(yīng)答原理的系統(tǒng)借鑒，解決自身系統(tǒng)的內(nèi)部干擾問題。中國(guó)軍轉(zhuǎn)民

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（作者簡(jiǎn)介：楊杰，四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司高級(jí)工程師，本科，研究方向?yàn)槎卫走_(dá)；作者單位：唐文博，四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司）