雷達雜散發射對鄰艦雷達的電磁干擾

楊云生，張東屹，李仙茂，張友兵

(1．海軍工程大學 科研部，湖北 武漢 430033;2．中國人民解放軍92403部隊自動化站，福建 福州 350007;3．海軍工程大學電子工程學院，湖北 武漢 430033)

雷達雜散發射對鄰艦雷達的電磁干擾

楊云生1，張東屹2，李仙茂3，張友兵3

(1．海軍工程大學 科研部，湖北 武漢 430033;2．中國人民解放軍92403部隊自動化站，福建 福州 350007;3．海軍工程大學電子工程學院，湖北 武漢 430033)

研究雷達和干擾機帶外雜散的頻譜分布和信號強度，并對鄰艦雷達受到干擾的程度進行預測，給出了雷達的帶外雜散和互擾方程。從仿真結果看，帶外雜散對鄰艦雷達的電磁干擾影響較大，特別是諧波干擾的影響。

輻射雜散;雷達互擾方程;電磁兼容;艦艇編隊;諧波干擾

0 引言

艦上的電子裝備工作時分接收和發射電磁波2種情況，有的只收不發，有的只發不收，但大部分是又收又發。一般電子設備在發射信號時，除了發射所需信號外，還會出現無意的帶外附加電磁波信號，稱之為帶外雜散。2部工作頻段相同或有交疊的雷達，其中一部雷達發射的電磁波可能會被另一部雷達接收，從而干擾其正常工作。這種情況一般可通過錯開2部雷達的工作頻率來實現電磁兼容。但是，當一部雷達的帶外雜散干擾了與其主頻率不相同的另一部雷達時，這種干擾涉及的面較大，就不容易被理清。特別是當2部雷達主波束對準時，發射增益和接收增益都很大，且電磁波只經單程距離衰減，強大的功率可能會對被干擾雷達造成嚴重干擾。因此，研究和預測雷達雜散發射對編隊友鄰艦艇雷達干擾的強度和頻率很有必要。

為確定雷達雜散干擾的強度，行業內常采用實地測量干擾功率的方法。但由于產生干擾的實際情況和干擾的強度是變化的，在很多情況下又不完全具備實地測量的條件，因此，可根據2部雷達的技術參數，采用雷達互擾方程對干擾功率進行預測，從而對雷達受干擾的程度做出判斷。

文獻［1－2］對干擾電磁波的傳播和衰減做了較多研究，但沒有涉及到雜散發射的計算和干擾預測。本文定量分析了雜散發射對鄰艦雷達的干擾強度，并給出雜散干擾的預測方法和計算公式。對于研究和解決艦艇編隊的電磁兼容問題具有重要意義。

1 雷達帶外雜散分析

雷達、有源干擾裝備等的帶外雜散主要的發射功率集中在一次諧波和二次諧波。

雷達是艦上發射強功率的主要裝備，雷達的發射波形一般是脈沖式的。脈沖雷達發射機常采用矩形脈沖，理想的矩形發射脈沖具有sin(x)/x射頻頻譜。波瓣寬度為 2/τ的主瓣功率占總功率的90.4%，寬度為1/τ的第一、第二副瓣在上下邊頻中成對出現，分別含2.25%和0.85%功率，主瓣和第一、第二副瓣所含功率占了96.6%［3］。很多行業標準對發射電平提出了限制指標要求，對寄生頻譜也進行了定量限制［4］。下面重點對諧波輻射和寄生輻射進行分析。

1.1 諧波輻射功率

諧波功率P(Nf)可由下式表示：

式中：Pt(f0)為雷達主工作頻率的發射功率;N為諧波次數;A為斜率，dB/10倍頻;B為響應與基波幅度高點，dB。表1列出了A和B的典型值以供參考。

?

以脈沖雷達發射機頻譜控制的原理和方法為例，工作在GHz波段發射機二次諧波功率的計算公式為：

其余各次諧波功率的計算依此類推。

1.2 寄生輻射功率

寄生輻射的功率一般可由下式表示：

式中，P't(f0)為寄生輻射平均功率;A'和B'為發射機決定的參數。

產生寄生輻射的因素比較多，大都表現為無規律性和隨機性。

2 雜散發射對編隊友鄰艦艇雷達的干擾預測

綜合考慮各種因素，雜散干擾信號被鄰艦雷達接收到，其干擾功率可用下式［1－2］表示：

式中各參數的具體含義及計算方法如下所述。

1)Pt(ft)(dBm)為發射功率。

2)Gt(ft，φt，θt)和Gr(fr，φr，θr)為發射和接收天線各個方向的增益。

3)Lr(ft，d)為電波自由空間衰減。

各向同性天線間在自由空間的空間衰減可由式(5)或式(6)得出［5］：

4)L(ft，d，Ls)為傳播損耗，由大氣損耗La和收發2部裝備的系統損耗Lts與Lrs組成［1］。設電波大氣傳播衰減系數為δ dB/km，則：

La(ft，d)= δ(ft)·d(km)=1.842δ(ft)·d(kn)。(7)

在海平面處，每千米大氣吸收損耗與頻率的關系參見文獻［5］。因為同一編隊中艦與艦之間的距離較小，大氣損耗一般很小，但在特殊天氣條件下(雨、雪天氣)，大氣損耗可能較大。系統損耗一般包括饋線損耗、天線罩損耗、天線波束形狀損耗、濾波器損耗、CFAR損耗(電子戰裝備無)、積累損耗等。一般雷達或電子戰裝備在低重頻工作時系統損耗為11.28 dB，高重頻工作時大于6.7 dB［6］。

因此，傳播損耗可由下式計算：

極化損耗是由2部雷達或電子戰裝備信號極化方式的差異引起的損耗。若2部裝備天線極化方向夾角為θp，則極化損耗可按下式計算［2］：

6)φ(ft，fr，βt，βr)為帶寬匹配損耗。

設裝備A和裝備B重疊的工作頻寬為βAB，裝備A工作帶寬為βA，裝備A對裝備B干擾時的帶寬匹配損耗為

將數值代入式(4)，即可求出進入被干擾設備接收機的干擾功率。

設被干擾設備接收機靈敏度為Prmin，被干擾設備接收到典型反射截面積目標的回波功率為Pitype，接收機飽和功率為Psat。根據雜散干擾功率的大小，有以下幾種情況：

1)當干擾信號功率Pj＜Prmin時，干擾信號不會引起接收機響應，不會產生干擾。

2)當Prmin≤Pj＜Pitype時，干擾信號會對敏感設備產生干擾，但設備仍能工作。

3)當Pitype≤Pj＜Psat時，干擾信號會對敏感設備造成嚴重干擾，收到的假目標很多，設備無法正常工作。

4)當Pj≥Psat時，干擾信號會對敏感設備造成飽和干擾，設備無法工作，甚至癱瘓。

3 仿真及結果分析

設編隊內3艘艦艇上的雷達間存在雜散干擾，各艦所配置的雷達及其主要性能參數如表2所示。

?

由表2可知，1號艦AN/SPS－48E的2倍頻雜散會干擾到2號艦SPS－10雷達，其干擾強度與兩艦距離的關系仿真結果如圖1所示。同樣，1號艦AN/SPS－48E的3倍頻雜散會干擾到3號艦HR－76雷達，其干擾強度與兩艦距離的關系仿真結果如圖2所示。

AN/SPS－48E多次諧波的干擾功率與編隊艦間距離的關系仿真結果對比如圖3所示。

通過上述實例分析可知，AN/SPS－48E的二次諧波可在160 km距離內對SPS－10形成干擾，其三次諧波可在53 km距離內對HR－76形成干擾。根據圖3的仿真結果可知，當艦艇編隊的艦間距離在20 km左右時，艦艇編隊內二次、三次和四次諧波的雜散干擾強度均可達到干擾編隊內典型同頻雷達的程度。

4 結語

通過本文的研究表明，雷達或雷達有源干擾的二、三次諧波，甚至到五次諧波都可能對編隊內其他艦艇上工作頻率落入其諧波頻率譜內的設備產生不同程度的干擾。因此，為解決編隊艦艇雷達、電子戰裝備間的互擾問題，對雷達帶外雜散發射與艦艇編隊雷達間的干擾進行預測，具有重要的意義和實用價值。本文所提供的算法可用于現有艦艇雷達和電子戰設備的干擾預測。一方面，根據預測到干擾的情況，可采取改變條件消除編隊內的互擾，如改變某個用頻設備的頻率、拉開艦間距離或改變編隊隊形等解決干擾的問題。另一方面，當某個設備的正常使用受到干擾時，除了考慮同頻干擾源外，可通過此預測方法尋找其他幾分之一頻率的干擾源。

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Research on the electromagetic interference of nearby warhip radar on jamming by radar spurious transmiting

YANG Yun-sheng1，ZHANG Dong-yi2，LI Xian-mao3，ZHANG You-bing3
(1．Office of Research ＆ Development，Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China;2．Automatization Station of the No．92403 Unit of PLA，Fuzhou 350007，China;3．College of Electronics Engineering，Naval Engineering University，Wuhan 430033，China)

This paper studies the distribution and intension of the spurious of radar and jammer，and predicts the disturbing degree of the jammed receivers，and gives equation of radiated spurious and the interference equation．From simulation it can be found that the radiated spurious can disturb the radars in nearby warship in a great degree，especially by harmonic jamming．

radiated spurious;radar interference equation;electromagnetic compatibility;warship fleet，harmonic jamming

TN954

A

1672－7649(2012)05－0091－03

10.3404/j.issn.1672－7649.2012.05.021

2011－03－03;

2011－10－09

楊云生(1973－)，男，高級工程師，從事雷達對抗研究及裝備技術保障工作。