基于雙／多基地雷達(dá)的抗分布式干擾效果研究

何葉飛，劉宗福，劉巖磊

（解放軍92785部隊(duì)，秦皇島066200）

0 引 言

分布式干擾[1]是近幾年才出現(xiàn)的新的干擾樣式，分布式干擾的特點(diǎn)是分布的空域廣，干擾面積大，干擾強(qiáng)度高。對(duì)于分布式干擾對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)干擾效果的研究，國外文獻(xiàn)報(bào)道比較少，國內(nèi)學(xué)者做過一些研究。文獻(xiàn)[2]比較了分布式干擾機(jī)對(duì)單／雙基地雷達(dá)進(jìn)行不同數(shù)量的主瓣干擾和旁瓣干擾的效果。文獻(xiàn)[3]推導(dǎo)了對(duì)雙基地雷達(dá)進(jìn)行分布式壓制性干擾的數(shù)學(xué)模型，分析了分布式干擾下各種干擾情況對(duì)雙基地雷達(dá)探測能力的影響。在雙基地雷達(dá)抗干擾方面，文獻(xiàn)[4]給出了雙基地雷達(dá)探測區(qū)和干擾暴露區(qū)的計(jì)算模型，分析計(jì)算了在自衛(wèi)式干擾和遠(yuǎn)距離支援干擾條件下的雙基地雷達(dá)抗有源壓制性干擾性能，并與單基地雷達(dá)情況進(jìn)行了比較。對(duì)于如何抗分布式干擾，尤其是分布式干擾機(jī)數(shù)量比較多的情況下，目前還沒有見到文獻(xiàn)研究過，這也是一個(gè)亟待解決的問題。

由于雙基地雷達(dá)系統(tǒng)[5]的發(fā)射站和接收站可遠(yuǎn)距離分置，且接收站是無源的，因而有較好的抗干擾能力。本文提出了一種通過在單基地雷達(dá)兩邊部署接收站，與原來單基地雷達(dá)構(gòu)成雙／多基地雷達(dá)來抗分布式干擾的方法。從雙基地雷達(dá)方程和干擾方程出發(fā)，探討了分布式干擾下單基地雷達(dá)和雙／多基地雷達(dá)威力范圍，通過數(shù)據(jù)分析得出了一些有意義的結(jié)論。

1 雙基地雷達(dá)抗分布式干擾模型

針對(duì)分布式干擾離雷達(dá)距離近的特點(diǎn)，在單基地雷達(dá)旁邊部署接收站，與單基地雷達(dá)組成雙基地雷達(dá)。在沒有受到干擾時(shí)，系統(tǒng)處于正常的單基地雷達(dá)方式，當(dāng)遇到分布式干擾使得單基地雷達(dá)致盲時(shí)，就把單基地雷達(dá)當(dāng)做照射站，和部署在旁邊的接收站一起組成雙基地雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行工作。由于接收站不輻射電磁波，敵方施放干擾只是針對(duì)照射站的，這樣可以達(dá)到抗干擾的目的。圖1是單基地雷達(dá)旁邊部署接收站而形成的雙基地雷達(dá)示意圖。

圖1 雙基地雷達(dá)極坐標(biāo)圖

下面分析上述模型的雙基地雷達(dá)方程。

如圖1所示的雙基地雷達(dá)組成結(jié)構(gòu)，其在一定虛警概率和檢測概率下的作用距離是探測系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，無干擾情況下，考慮方向圖、傳播因子和損耗因子的影響后，由雙基地雷達(dá)工作原理可推導(dǎo)出雙基地雷達(dá)方程[4]：

壓制性噪聲干擾的作用是以噪聲功率阻塞雷達(dá)接收機(jī)使其失去工作能力，干擾機(jī)對(duì)雙基地雷達(dá)接收機(jī)形成的干擾功率譜密度J0為：

對(duì)雙基地雷達(dá)有：

式中：PJ為干擾機(jī)發(fā)射功率；GJ為干擾機(jī)天線增益；GR為雷達(dá)接收天線的功率增益；BJ為干擾機(jī)帶寬；LJ為干擾機(jī)的系統(tǒng)損耗；（RTRR）j為干擾條件下雙基地雷達(dá)的作用距離積；KB為無干擾條件下雙基地雷達(dá)的作用距離積；KBJ為干擾下雙基地雷達(dá)的作用距離積；K為波爾茲曼常數(shù)（其值為1.38×10－23WS／°）；TS為接收機(jī)的噪聲溫度。

2 雙／多基地雷達(dá)抗分布式干擾效果研究

2.1 問題描述

由于接收站不輻射能量，敵方釋放分布式干擾往往是針對(duì)照射站。假設(shè)分布式干擾分布在照射站前方，此時(shí)，單基地雷達(dá)和雙基地雷達(dá)的作用距離都變小。由于分布式干擾離照射站距離近，對(duì)單基地雷達(dá)的干擾強(qiáng)度大，單基地雷達(dá)可能完全致盲。而分布式干擾離接收站比較遠(yuǎn)，分布式干擾對(duì)雙基地雷達(dá)的干擾效果就比較小，因此，分布式干擾使單基地雷達(dá)致盲區(qū)域可以通過雙基地雷達(dá)進(jìn)行補(bǔ)盲。

假設(shè)模型中雙基地雷達(dá)基線長度為L，距離積KB＝10 000km2，KTS＝6×10－21，雷達(dá)接收天線的功率增益為GR＝20dB，波長λ＝0.1m，主瓣寬度θ0.5＝13°。分布式干擾條件下，假設(shè)n個(gè)性能完全相同的分布干擾單元，其發(fā)射功率為PJ＝－30dBm，干擾機(jī)天線增益為GJ＝5dB，干擾機(jī)帶寬為BJ＝1 07H z，干擾機(jī)的系統(tǒng)損耗為LJ＝2dB，第i個(gè)干擾機(jī)垂線與雷達(dá)接收機(jī)天線之間的距離為R＝20km，主瓣寬度θi0.5＝20°。

假設(shè)有m部干擾機(jī)位于發(fā)射機(jī)上空20km，分布范圍寬度為20km，干擾機(jī)的主瓣指向與干擾機(jī)與發(fā)射機(jī)連線的夾角φi服從0到2π的均勻分布，下面將分析分布式干擾下雙基地雷達(dá)與單基地雷達(dá)威力范圍比較，通過比較證明雙基地雷達(dá)抗分布式干擾的效果。

2.2 分布式干擾條件下1個(gè)接收機(jī)的雙基地雷達(dá)

與單基地雷達(dá)威力范圍比較

根據(jù)所給的問題描述的條件，分別對(duì)干擾機(jī)數(shù)目m＝3 0，5 0，1 0 0對(duì)應(yīng)雙基地雷達(dá)的基線l＝30km，50km和100km時(shí)進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖2所示，圖中m為分布式干擾機(jī)數(shù)目，l為雙基地雷達(dá)基線長度。

圖2中正圓區(qū)域?yàn)闊o干擾情況下雙基地雷達(dá)的威力范圍，扇形區(qū)域?yàn)楦蓴_情況下單基地雷達(dá)的威力范圍，扇形中心和橢圓交點(diǎn)為發(fā)射機(jī)接收機(jī)的位置，扇形中心上方點(diǎn)為分布式干擾機(jī)位置，橢圓區(qū)域?yàn)楦蓴_情況下雙基地雷達(dá)的威力范圍，從圖中可以看到效果很明顯。

圖2 雙基地雷達(dá)補(bǔ)盲效果圖

2.3 分布式干擾下2個(gè)接收機(jī)的多基地雷達(dá)與單基地雷達(dá)威力范圍比較

根據(jù)所給的問題描述的條件，分別對(duì)干擾機(jī)數(shù)目m＝30，50，100對(duì)應(yīng)多基地雷達(dá)的基線l＝30 km，l＝50km和l＝100km時(shí)進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖3所示，圖中m為分布式干擾機(jī)數(shù)目；l為雙基地雷達(dá)基線長度。

圖3中正圓區(qū)域?yàn)闊o干擾情況下單基地雷達(dá)的威力范圍，扇形區(qū)域?yàn)楦蓴_情況下單基地雷達(dá)的威力范圍，扇形中心和橢圓交點(diǎn)為發(fā)射機(jī)接收機(jī)的位置，扇形中心上方點(diǎn)為分布式干擾機(jī)位置，橢圓區(qū)域?yàn)楦蓴_情況下多基地雷達(dá)的威力范圍，從圖中可以看到效果很明顯。

3 數(shù)據(jù)分析

由于在仿真過程中假設(shè)每個(gè)干擾機(jī)的主瓣與干擾機(jī)和發(fā)射機(jī)連線的夾角為一個(gè)在0到2π范圍內(nèi)均勻變化的值，因此即使參數(shù)一樣，每次的仿真結(jié)果也肯定不同，但是誤差也會(huì)在一定的范圍內(nèi)，通過比較可以得出上述結(jié)論。

這里定義雷達(dá)盲區(qū)系數(shù)為：雷達(dá)在干擾環(huán)境下較無干擾條件下減少的探測范圍與雷達(dá)在無干擾條件下探測范圍之比，它是一個(gè)小于等于1的數(shù)，也可以用百分?jǐn)?shù)表示。

雙／多基地雷達(dá)補(bǔ)盲系數(shù)為：雙基地雷達(dá)與單基地雷達(dá)在干擾情況下減少的探測范圍與單基地雷達(dá)在干擾環(huán)境下減少的探測范圍的差值與單基地雷達(dá)在干擾條件下減少的探測范圍之比，它是一個(gè)小于等于1的數(shù)，也可以用百分?jǐn)?shù)表示。

圖3 多基地雷達(dá)補(bǔ)盲效果圖

由仿真結(jié)果得出多基地雷達(dá)的盲區(qū)系數(shù)和補(bǔ)盲系數(shù)如表1所示。

表1 雙／多基地雷達(dá)的盲區(qū)系數(shù)與補(bǔ)盲系數(shù)

從表1可以看出，隨著干擾機(jī)數(shù)目的增多，由于總功率的增大，單基地雷達(dá)的盲區(qū)系數(shù)在增大，雙多基地雷達(dá)的盲區(qū)系數(shù)也在增大。而雙多基地雷達(dá)的補(bǔ)盲系數(shù)與干擾機(jī)的數(shù)目關(guān)系不大，通過表中的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)干擾機(jī)數(shù)目一定時(shí)，對(duì)于不同的基線長度，雙／多基地雷達(dá)的補(bǔ)盲系數(shù)不同，但是可以看出，l＝50km時(shí)的補(bǔ)盲系數(shù)大于l＝30km和l＝100km時(shí)的補(bǔ)盲系數(shù)，所以可以得出結(jié)論：雙多基地雷達(dá)的補(bǔ)盲效果與其基線長度有關(guān)，基線長度影響其補(bǔ)盲效果好壞。當(dāng)l＝50km時(shí)的補(bǔ)盲效果明顯好于l＝30km和l＝100km時(shí)的補(bǔ)盲效果，基線越長或越小都使其補(bǔ)盲效果減小，因此基線的長度必須適當(dāng)，可以確定在l＝30km和l＝100km之間存在一點(diǎn)（不一定是l＝50km），在這點(diǎn)雙／多基地雷達(dá)的補(bǔ)盲效果達(dá)到最好。

4 結(jié)束語

本文提出一種通過在單基地雷達(dá)兩邊部署接收站，與原來單基地雷達(dá)構(gòu)成雙／多基地雷達(dá)來抗分布式干擾的模型。對(duì)分布式干擾下雙基地雷達(dá)的雷達(dá)方程進(jìn)行了分析，畫出了分布式干擾下單基地雷達(dá)和雙／多基地雷達(dá)的威力范圍，利用盲區(qū)系數(shù)和補(bǔ)盲系數(shù)兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出了不同情況下雙基地雷達(dá)的抗干擾效果，得出了一些有意義的結(jié)論。這些結(jié)論對(duì)雷達(dá)抗分布式干擾，以及雙基地雷達(dá)部署有一定的參考價(jià)值。

[1]田波，張永順.發(fā)展中的分布式干擾技術(shù)[J].航天電子對(duì)抗，2004（1）：41－43.

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[5]楊振起，張永順.雙（多）基地雷達(dá)系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1998.