雷达抗有源压制性干扰能力评估

电子信息对抗技术・第２３卷　２００８年９月第５期　胡鹏，黄高明，李敬辉　雷达抗有源压制性干扰能力评估　中图分类号：ＴＮ９７３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４—２２３０（２００８｝０５—００５５—０５　雷达抗有源压制性干扰能力评估　胡　鹏，黄高明，李敬辉　（海军工程大学电子工程学院，武汉４３００３３）　摘要：在原有雷达抗有源压制性干扰能力度量公式的基础上，首先讨论标志雷达固有抗有源压　制性干扰能力的主要因素，然后通过仿真分析了采取一些抗有源压制性干扰措施后雷达的附　加抗干扰能力，最后结合固有和附加的抗干扰能力给出一个雷达抗有源压制性干扰能力的综　合指标。　关键词：雷达；抗干扰能力；有源压制性干扰；综合指标　Ｔｈｅ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒａｄａｒ　Ａｎｔｉ——Ｊａｍｍｉｎｇ　Ａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｍａｓｋｉｎｇ　Ｊａｍｍｉｎｇ　ＨＵ　Ｐｅｎｇ，ＨＵＡＮＧ　Ｇａｏ—ｒｕｉｎｇ，ＬＩ　Ｊｉｎｇ—ｈｕｉ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　４３００３３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｏｆ　ｒａｄａｒ　ａｎｔｉ—ｊａｍｍｉｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　ａｃｔｉｖｅ　ｍａｓｋｉｎｇ　ｊａｍｍｉｎｇ，ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｒａｄａｒ　ｉｎｈｅｒｅｎｔ　ａｎｔｉ—ｊａｍｍｉｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　ａｃｔｉｖｅ　ｍａｓｋｉｎｇ　ｊａｍ—　ｍｉｎｇ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｆｒｓｔ，ｔｈｅｎ　ｒａｄａｒ　ａｄｄｉｔｉｖｅ　ａｎｔｉ—ｊａｍｍｉｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　ａｃｔｉｖｅ　ｍａｓｋｉｎｇ　ｊａｍｍｉｎｇ　ａｆｔｅｒ　ＨＳ—　ｉｎｇ　ｓｏｍｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ａｎｔｉ—ｊａｍｍｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｈｔ　ｔｈｅ　ｂｏｔｈ　ａｂｉｌｉｔｉｅｓ，ａｎ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｒａｄａｒ　ａｎｔｉ—ｊａｍｍｉｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｒｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｍａｓｋｉｎｇ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒａｄａｒ；ａｎｔｉ—ｊａｍｍｉｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ；ａｃｔｉｖｅ　ｍａｓｋｉｎｇ　ｊａｍｍｉｎｇ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｉｎｄｅｘ　１　引言　随着现代战争中电子对抗的日趋激烈，干扰　ＡＪＣ＝（Ｐ　ＢｓＧ）ＳＡＳ５ＳＰＳ　ＳｃＳ．】ｖＳ，　（１）　本文在此基础上考虑了发射损失因子和角度　单元对雷达抗干扰性能的影响，并且结合仿真提　出了信号处理系统抗干扰因子，这样更能直观和　合理地反映雷达抗有源压制性干扰的能力。　技术及对应的雷达抗干扰技术水平也不断提高，　其中有源压制性干扰是对警戒、搜索等雷达最为　常用的于扰种类。对此，如何客观、定量地检验雷　达抗有源压制性干扰的能力，已越来越被人们所　重视。　目前对雷达抗有源压制性干扰性能的评估方　２雷达抗有源压制性干扰固有因素　２．１　角度单元　角度单元［　］△　＝△　角上的波束宽度。　法主要有雷达抗干扰有效度、雷达抗干扰改善因　子、雷达抗干扰品质因子和相对自卫距离等单一　准则下的评估指标。对于评估雷达抗有源压制性　其中，ｚＳＯ　表示为雷　达在方位角上的波束宽度，△　表示为雷达在仰　角度单元是标志雷达空间抗干扰能力的重要　因素。缩小角度单元可以增大雷达的自卫距离、　干扰能力的综合指标，我国雷达专家郦能敬早在　１９８４年提出过一个度量公式ｌ１　Ｊ：　收稿日期：２００８一Ｏ１—２１；修回日期：２００８—０３—０３　作者简介：胡鹏（１９８４一），男，江西樟树人，硕士研究生，主要研究方向为干扰条件下雷达作战效能分析；黄高明（１９７２一），男，湖南道县　人，副教授，硕士生导师，工学博士，主要研究方向为电子战信号处理、盲信号处理、无源探测和电子战系统作战仿真等；李敬辉　（１９５５一），男，辽宁辽阳人，教授、硕士生导师，主要研究方向为电子战效能评估、电子战作战辅助决策等。　维普资讯 http://www.cqvip.com

胡５６　鹏，黄高明，李敬辉　雷达抗有源压制性干扰能力评估　电子信息对抗技术・第２３卷　２００８年９月第５期　提高能量密度、增加天线的有效面积从而提高天　线增益、增加干扰机的数量（在干扰同样空域的前　提下）。如果△　缩小到小于目标的张角时，则　雷达的抗干扰能力将发生一个质的飞跃。　失配时，则接收能量为零。由于雷达目标散射回　波与外界干扰是完全独立的，极化状态总是不会　完全相同，因此可以考虑设法使天线系统对有用　信号极化匹配，而对干扰完全失配，这就获得了良　好的抗干扰效果。　从理论上看，当雷达的极化方向与干扰机的　２．２有效发射能量　有效发射能量Ｅ　＝Ｐ　Ｔｏ／　。其中，Ｐ　表示　为平均发射功率，　表示为信号持续时间，　表　极化方向垂直时，对干扰的抑制度可达无穷大。　示为发射损失因子。　加大有效发射功率，能够提高接收机输入端　的信干比，从而增大雷达在于扰条件下的自卫距　离，以提高抗干扰能力。　２．３信号的时频宽　信号的时频宽Ｂ　越大，压制性干扰越不容　易覆盖目标信号的面积，在时频域上发现目标的　能力就越强。常规脉冲信号的时频宽Ｂ　ｒ　一１，现　在常用的大时频宽信号为线性调频脉冲等复杂调　制的信号，其时频宽Ｂ　＞＞１。　３雷达抗有源压制性干扰附加因素　雷达的附加抗有源压制性干扰能力可用抗干　扰因子　．，来表示，　Ｊ是指雷达在采取某种抗干　扰措施后信噪比提高的倍数，它是表征抗干扰措　施性能的重要参数。　ＫＡｊ＝　＝　・　（２’　式中，ｓ　，／』ｖ　，表示为有干扰时采取抗干扰措施　后的信噪比，ｓ，／Ⅳ，表示为有干扰时未采取抗干　扰措施的信噪比。　如果雷达有Ⅳ种抗干扰措施，则总的抗干扰　因子Ｋａ，　为：　Ｊ∑＝ⅡＫＡ　（３）　［　Ｊ∑］ｄＢ＝２０１ｇ　Ｊ∑＝∑［　＾］ｄＢ　（４）　３．１极化选择法抗干扰　极化选择法抗干扰就是利用干扰与信号在极　化状态上存在的差异，以及人为制造或扩大的差　异，而采取的抑制干扰保留信号，并借以提高信噪　比的抗干扰措施。这是使信号与干扰进入接收系　统以前可行的抗干扰办法之一。　根据极化理论，若外界信号与雷达天线系统　极化状态匹配时，可接收到最大能量，若二者完全　但实际上，由于受天线极化隔离度的限制，仅能得　到２０ｄＢ左右的极化隔离度。极化失配对于扰信　号的抑制水平，即极化抗干扰因子　的值参见　表１［３＿。　表１　极化干扰抑制量（极化抗干扰因子）　３．２频率选择法抗干扰　频率是影响雷达工作的重要因素之一，是雷　达对抗的重要着眼点。频率选择法抗干扰主要表　现在扩展频域，即增加允许的最大频率跳变范围。　如果雷达允许的最大频率跳变范围很宽，干扰机　为了干扰雷达，就要把干扰功率分散在宽频域，干　扰功率的密度就下降了。因此，雷达允许的最大　频率跳变范围越宽，抗干扰能力就越强。设该范　围为Ｂ。，干扰机的带宽由Ｂ　增加到Ｂ。，则干扰功　率密度减小为原来的Ｂ　／Ｂ　倍。此时，　ｇａＪｉ－　Ｂａ　（５）　３．３低副瓣天线抗干扰　在强干扰时，雷达主副瓣空间都受到干扰，干　扰空间大大增加，平面位置显示器上将出现一大　片白色。为对抗此种强干扰，最重要的措施就是　采用低副瓣天线，这样可以将干扰限制在主瓣区　间，在其它角度范围内，雷达可以正常工作。　比较两部雷达天线在有无噪声干扰条件下的　抗干扰改善因子为＿４ｊ　［　Ｊ　ｄＢ：ＳＬＬ２一．ｓ　１一一２（Ｇ１一Ｇ２）　（６）　式中，Ｇｌ和Ｇ２为两部雷达主瓣增益，ＳＳＬ　和　维普资讯 http://www.cqvip.com 电子信息对抗技术・第２３卷　２００８年９月第５期　胡鹏，黄高明，李敬辉　雷达抗有源压制性干扰能力评估　５７　ＳＳＬ，为两部雷达相对主瓣增益的接收旁瓣电平。　３．４信号处理系统抗干扰　雷达信号处理系统中的信号处理技术的作用　就是在干扰、噪声和杂波的背景下提取有用的雷　达回波信号，在很大程度上提高信噪比，因而是一　种重要的抗干扰技术。　不同体制的雷达的信号处理系统是不同的，　下面以脉冲压缩雷达的信号处理系统为例，来说　明信号处理系统抗有源压制性干扰的能力。　脉冲压缩雷达接收机的组成框图如图３所　示［　癯　ｉ啐．圜懂　ｉＬ　～一一一一一一一一一一一圃　一一一一一Ｉ一　接收机　图１脉冲压缩雷达接收机简化框图　由图１可知，脉冲压缩雷达接收机主要的信　号处理模块为脉冲压缩、脉冲积累和恒虚警处理　模块。　设进入接收机的热噪声和干扰信号服从高斯　分布，杂波信号服从　＝２的瑞利分布，其波形图　如图２所示。　序列号（ｎ）　图２服从高斯分布和瑞利分布的随机序列　假设雷达发射一个线性调频信号，在９ｋｉｎ处　有一点目标，在有噪声、干扰和杂波的情况下经数　字化正交解调后得到的波形图如图３（ｂ）所示。　０　之　越　ｉ　馨　－０　涮　．　时间／ｓ　（ａ）　之　魁　罄　时间／ｓ　傲ｉ　馨　时间／ｓ　×ｌＯ　（ｂ）　图３　Ｉ、Ｑ通道加噪声、干扰和杂波前后的输出图形　经脉冲压缩后，得到的波形图如图４所示。　图４脉冲压缩后的输出图形　由仿真图可得，经过脉冲压缩后，原来被噪　声、干扰和杂波淹没的信号被检测了出来，信噪比　大大提高。根据脉冲压缩理论，可知脉冲压缩后　维普资讯 http://www.cqvip.com

胡鹏，黄高明，李敬辉　雷达抗有源压制性干扰能力评估　电子信息对抗技术・第２３卷　２００８年９月第５期　的信噪比是脉冲压缩前的信噪比的Ｄ倍。若考　虑损耗，则脉冲压缩的抗干扰因子　，　＝ＤＬ＝￣－－Ｌ＝ｖＢ　Ｌ　（７）　ｅ　式中，ｒ表示为脉冲压缩前的脉冲宽度，　表示为　脉冲压缩后的脉冲宽度，Ｂ　表示为线性调频信号　的调频频偏或有效频谱宽度，　为脉冲压缩损耗　（一般为０．７４～０．７６，即取一１．３ｄＢ）ｔ４　Ｊ。　脉冲压缩后的信号经过脉冲积累模块后，通　过将接收到的多回波脉冲能量积累起来，可以进　一步提高信噪比。积累有两种方式：相干积累和　非相干积累。设雷达接收到６４个相参脉冲，经脉　冲压缩后，其信噪比输出如图５所示。　笔　盛　罂　靛　取样点序列号　图５脉冲压缩后，积累前的信噪比输出图　由图５可以看出，脉冲压缩后信号与噪声的　幅度比约为１２ｄＢ，故信噪比约为２４ｄＢ。　经过相干积累后，其信噪比输出如图６所示。　∞一　翅ｆ　馨一　靛　ｌ｝　。　ｌ　ｌ　蛐　国　Ｉｉ　　｝　．　取样点序列号　图６相干积累后的信噪比输出图　由图６可以很直观地看出，经相干积累后，信　号与噪声的幅度比约为３０ｄＢ，故信噪比约为　６０ｄＢ，所以，经过相干积累后，信噪比提高了３６ｄＢ　（６３倍），即为原来的６４倍。　设雷达接收到个回波脉冲，则相干积累后信　噪比增益为，＝Ｎ。　如果视频积累为非相干积累，即接收到的回　波脉冲为非相参脉冲，经过非相干积累后，信噪比　不可能提高到原来的倍，设ｅ（０＜ｅ＜１）为非相干　积累因子，则信噪比为原来的ｓＮ倍。即，＝ｓＮ。　如果考虑积累损失因子Ｌ　，则视频积累模块　的抗干扰因子：　＝Ｉ／Ｌ　（８）　因为　与Ⅳ成正比，故通过增加照射目标　时间增加Ｎ，可以提高视频积累模块的抗干扰因　子。因此，增加照射目标时间这种抗干扰措施的　抗干扰因子隐含在　中。　对于恒虚警处理模块，有＿６　Ｊ　ｌ　ＪｃｊｄＢ＝２０１ｇ／ＣＡ＿『ｃ＝１０１ｇＡＭ—ＬＧＦ一２５（９）　式中，△Ｍ表示为引入恒虚警后接收机动态范围　的扩大量，ＬＣＦ表示为恒虚警的插入损耗。当采用　相参恒虚警处理时，￡ｃＦ一般为ｌｄＢ～２ｄＢ，当采用　非相参恒虚警时，　ｃＦ一般为３ｄＢ～４ｄＢ。　因此，脉冲压缩雷达信号处理系统的抗干扰　因子　Ｃ／ＡＪｓｐ＝ＫＡＪｍ’ＫＡ　ＫＡｊｃ　ＬｌＯ）　为了有效地抗噪声调频干扰和其他快速扫频　干扰，雷达信号处理系统一般会加上宽限窄抗干　扰电路，它是一种利用频域信号处理技术的抗干　扰电路，就是在宽带中放后再与限幅器和窄带中　放（与信号脉宽匹配）级联开成的电路，如图７所　示。　图７宽限窄电路组成框图　设宽带中放的带宽Ｂ　很宽，即暂态响应时　间很短，噪声调频干扰信号经宽带中放变成一系　列离散的随机脉冲，设脉冲的平均持续时间为　，　平均间隔时间为０，窄带中放的带宽为信号带宽　。则：　Ｓｊ／Ｊｊ＝　Ｐ　ｒ／（ｒ＋０）一ｒ　Ｂｗ　ｓ　＝　＝　・　维普资讯 http://www.cqvip.com 电子信息对抗技术・第２３卷　胡鹏，黄高明，李敬辉　２００８年９月第５期　雷达抗有源压制性干扰能力评估　５９　则　ＫＡＪｗ－－　Ｓ＇ｊ／Ｎ＇ｊ＝　（１３）　用固有能力和附加能力的乘积作为整个雷达　系统抗有源压制性干扰的度量是全面和合理的。　所以，对于信号处理系统中有宽限窄电路的　一方面，固有因子表征了雷达本身的抗干扰性能；　脉冲压缩雷达，其接收机的抗干扰因子　另一方面，附加因子则基本包括了雷达常用的抗　坪＝　‘　如‘　’　如　（１４）　干扰措施。　４雷达抗有源压制性干扰能力度量　５　结束语　公式　本文从分析影响雷达固有和附加抗有源压制　依据上面的分析，给出雷达抗有源压制性干　性干扰能力的主要因素人手，在原有雷达抗有源　扰能力的度量公式：　压制性干扰综合指标的基础上，提出了一个新的　ＡＪＣ＝（　Ｅ　ｅＢｓ）・　如・　・　・ＫＡｊｓｐ＂　＝　综合指标，该指标综合了影响雷达固有和附加抗　干扰能力的诸多因素，能够比较全面地反映雷达　（　Ｐａｖ　ＴｏＢ，）・ＫＡｙ＂　・　・ＫＡｊｓｐ＂　（１５）　抗有效压制性干扰能力，对雷达抗干扰效果的评　ｎ　１ｊ　１｛］Ｊ　式中，　Ｊ。表示采取其它抗有源压制性干扰措施　估具有一定的指导意义。　后的抗干扰因子。　若上式以分贝的形式表示，则：　参考文献：　［　Ｃ］ｄＢ＝２。ｌｇ、　Ｐ　ａｖ　Ｔ　￣Ｂ　ｓ）＋２。ｌｇＫＡ扫＋２。１ｇ　，，，＋　黄洪旭，张巨泉，徐晖．雷达抗干扰能力评估的现状　及设想［Ｊ］．航天电子对抗，２００１，（１）：２５—２８．　２０１ｇＫＡ　Ｊｓ＋２０１ｇＫ　＋２０１ｇＫＡＪＯ＝　张锡熊，陈方林．雷达抗干扰原理［Ｍ］．北京：科学　２０ｌｇ（　）＋［　ｄＢ＋　］ｄＢ＋　］ｄＢ＋　出版社，１９８１．　张永顺，童宁宁，赵国庆．雷达电子战原理［Ｍ］．北　［　坪］ｄＢ＋［　］ｄＢ　（１６）　京：国防工业出版社，２００６．　２。１ｇ（　Ｐ　ａｒＴ　￣Ｂ　ｓ）盛文，焦晓丽．雷达系统建模与仿真导论［Ｍ］．北　：口雷达固有的抗有源压制性干扰能　京：国防工业出版社，２００６．　力；　窦林涛，程健庆，李素民．基于Ｍａｔｌａｂ的雷达信号处　［　，］ｄＢ：［　扫］ｄＢ＋［　∥］ｄＢ＋［　］ｄＢ＋［　却］ｄ　理系统仿真［Ｊ］．指挥控制与仿真，２００６，２８（２）：７８—　＋［　＿，ｏ］　雷达附加的抗有源压制性干扰能力，　８２．　即雷达采取各种抗干扰措施之后的抗于扰因子之　陈永光，李修和，沈阳．组网雷达作战能力分析与评　和　估［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００６．　（上接第３４页】　一２００，２００００，１５０，１００，０ＩＴ，直角坐标系下传感器　技术，１９９９，（５）：１—７．　三个方向的测量噪声方差分别为：　２　＝１００００，　［２］何友，修建娟，等．雷达数据处理及应用［Ｍ］．北京：　＝１６００，　＝４００，滤波效果的统计量为ＲＭＳＥ　电子工业出版社，２００６．　（Ｒｏｏｔ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　Ｅｒｒｏｒ）。　［３］周样晶，江晶，赵杰．利用时戳的变采样率目标跟踪　结论：通过仿真分析，可以得出采用集中式、　算法［Ｊ］．空军雷达学院学报，２００７，（２）：９５—９７．　分布式传感器融合后的滤波误差较单传感器融合　［４］　Ｃｈｈａｎｇ　Ｋ　Ｃ，Ｓｈａ　Ｒ　Ｋ，Ｂａｒ－ｓｈａｌｏｍ　Ｙ．Ｏｎ　Ｏｐｔｉｍａｌ　Ｔｒａｃｋ．　ｔｏ—Ｔｒａｃｋ　Ｆｕｓｉｏｎ　ｌ　Ｊ　ｊ．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　ａｎｄ　要小，且在传感器数量较少的情况下，两种融合算　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ，１９９７，３３（４）：１２７１—１２７６．　法的估计精度相差不大。　［５］韩崇昭，朱洪艳，段战胜，等．多源信息融合［Ｍ］．北　京：清华大学出版社，２００６．　参考文献：　［１］袁俊．现代巡航导弹的防御特点分析［Ｊ］．现代防御　１Ｊ