主動雷達導引頭射頻干擾技術(shù)研究

宋道軍

(江蘇北方電子有限公司 無錫 214145)

1 引言

主動雷達導引頭是精確制導武器的關(guān)鍵組成部分，它對目標進行探測，并引導武器飛向目標。尤其是隨著毫米波技術(shù)的發(fā)展，精確制導武器的作戰(zhàn)效能越來越高，因此，對主動雷達導引頭的干擾顯得越來越重要。目前，主動雷達導引頭大都采用脈沖多普勒(PD)體制，用單脈沖測角跟蹤的方法，具有較高的抗干擾能力，一般的壓制干擾和欺騙干擾很難奏效，只能通過對其實施角度欺騙干擾，破壞其角跟蹤功能。最有效的干擾方法是閃爍干擾和交叉眼干擾［1］，本文研究了這兩種干擾方法的原理和干擾效能。

2 單脈沖測角跟蹤原理

圖1是典型的比幅單脈沖雷達組成框圖，其工作原理是:處于發(fā)射狀態(tài)時，以和波束方式向空中輻射信號，處于接收狀態(tài)時，多個天線同時接收并進行和差運算，并輸出和、方位差和俯仰差信號，這三路信號分別送到各自的接收機，方位差和俯仰差信號送到天線伺服系統(tǒng)，以控制天線轉(zhuǎn)動，保證天線瞄準目標［2］。

圖1 典型比幅單脈沖雷達組成框圖

AGC電路根據(jù)和通道信號的幅度調(diào)整三路中放的增益，保證角誤差與信號的幅度無關(guān)，即實現(xiàn)歸一化處理。相位檢波器輸出的角跟蹤誤差電壓為:

式中，e為角誤差檢波其輸出的電壓，|Δ|為差信號幅度，|Σ|為和信號幅度，cosφ為和、差信號之間的相角，當穩(wěn)定跟蹤目標時，e=0，天線對準目標。

當波束內(nèi)有兩個位于電軸兩側(cè)的目標時，雙目標角誤差Δe可以表示為:

式中，P1，P2分別為兩目標回撥到達天線口面時的功率;FΣ(θ)、FΔ(θ)分別為和、差波束的方向性系數(shù)，θ1、θ2分別為兩目標偏離電軸的角度。當偏離角度不大時，式(2)可以近似為:

式中，e1、e2分別為兩目標的角誤差信號。

如果此時處于穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)，Δe=0，天線跟蹤在兩個目標的能量質(zhì)心處，可得到如下關(guān)系:

3 主動雷達導引頭角度欺騙技術(shù)

對于主動雷達導引頭實施角度欺騙的干擾方法按照干擾機理可以分為兩大類:閃爍干擾和交叉眼干擾，這兩種干擾技術(shù)都是用兩部干擾機。閃爍干擾的兩部干擾機通常安裝在兩個平臺上，通過周期的、交替的發(fā)射干擾信號，會使導引頭雷達波束中心交替的指向兩個平臺，從而引起波束周期擺動，致使導引頭無法穩(wěn)定跟蹤目標，降低其命中概率。閃爍干擾按干擾機信號相位關(guān)系可以分為相參干擾和非相參干擾，實際使用中，由于干擾機需要安裝在兩個不同的平臺上，兩路干擾信號無法做到相參，但是在時間上可以通過兩機實現(xiàn)同步，因此，大都采用非相差同步閃爍干擾。交叉眼干擾通過在平臺上搭載的兩個干擾機轉(zhuǎn)發(fā)雷達信號，并使其在功率/相位等參數(shù)上滿足一定條件，各發(fā)射信號合成雷達天線相位中心所在空間點的局部特殊輻射場，該輻射場的波前在雷達所在位置的局部發(fā)生扭曲以產(chǎn)生假象，使導引頭雷達誤認為輻射源在另外的虛假位置。交叉眼干擾的參數(shù)選擇適當時，可以使被干擾雷達的瞄準軸超出兩干擾源連線的方向，從而產(chǎn)生很大的角誤差。交叉眼干擾所需的兩部干擾機通常安裝在同一平臺上，并盡量拉開距離，所發(fā)射的干擾信號為相參信號。

4 同步閃爍干擾

同步閃爍干擾要求兩部干擾機發(fā)射的信號在時域上保持同步，均以50%占空比發(fā)射矩形脈沖調(diào)制的干擾信號，同步閃爍干擾的有效條件為:有較大的干信比，被干擾雷達無法分辨兩目標。當兩目標之一離開雷達波束時，雷達將從角度上分辨目標，只跟蹤其中一個目標。因此，要使閃爍干擾有效，兩個目標應始終處于雷達波束內(nèi)。

閃爍干擾示意圖如圖2所示。假設(shè)干擾源1發(fā)射能量為P1，干擾主瓣與導引頭電軸夾角θ1=0.5 θ0.5，θ0.5為導引頭波束寬度;干擾源 2 發(fā)射能量為P2，夾角為 θ2。

圖2 閃爍干擾示意圖

此時雷達的分辨角可以表示為:

式中，b=P2/P1為兩干擾源能量比。

根據(jù)式(5)可以繪出分辨角和能量比的關(guān)系曲線，如圖3所示。圖中，橫坐標是以dB為單位的能量比，縱坐標是分辨角與波束寬度的比值。從圖3中可以看出，分辨角隨能量比的增大而減少。當能量比為0dB時，分辨角最大，天線跟蹤在兩個干擾源中間。當能量比達到20dB時，天線基本對準干擾源2。

圖3 分辨角與能量比關(guān)系曲線

由圖3知，能量比過大時，雷達會過早的從角度上分辨目標。在閃爍干擾中，應該慎重選擇能量比。

5 交叉眼干擾

圖4 兩點輻射源的信號矢量圖

交叉眼干擾通常由兩個發(fā)射支路組成，發(fā)射的兩路干擾信號具有一定的相位差，利用波前扭曲使雷達偏離真實目標，而跟蹤虛假目標，這種技術(shù)的效果就象是真實目標移向一個新的位置［3］。如圖4所示，假設(shè)兩個干擾機的間距為L，并且是具有固定相移的全向輻射器。兩個輻射器的電場分別為:E1(t)、E2(t)，則輻射器在空間的合成場強為:

合成信號相對于基準信號有一個相位角φ(φ)，因為基準信號對應的方向就是從2個干擾源連線中心作垂線的方向，所以相位角φ(φ)的正切可以用兩矢量垂直分量的和除以水平分量的和來表示，即:

當ψ=0時，也就是輻射源的基距與到接收點的位置垂直時，式(9)可以簡化為:

由此可見，有兩點源目標所產(chǎn)生的相位波前的畸變?nèi)Q于信號的振幅比和它們之間的相位差，并且在相位差為180°和振幅比為1時達到最大值。定向誤差與輻射源之間的間距、所輻射信號之間的相位差以及信號振幅比都有關(guān)系。

雷達偏離目標的距離為:

假設(shè)L=50m，ψ =5°，仿真得出雷達偏離目標的距離同干擾信號的振幅和相位關(guān)系，如圖5所示。

圖5 雷達偏離目標的距離同干擾信號的振幅和相位關(guān)系

從圖5可以看出，當信號振幅比接近1，相位差在180°時，能夠達到最大偏差。但是相位差有起伏時，欺騙效果將產(chǎn)生很大的變化。通過控制干擾信號的幅度和相位參數(shù)，可以達到角度欺騙的效果。

6 結(jié)論

通過對同步閃爍干擾和交叉眼干擾這兩種干擾措施的原理分析和干擾效果仿真，可以看出這兩種干擾措施都能夠有效對主動雷達導引頭進行角度欺騙干擾，在具體實施干擾時，需要根據(jù)實際情況控制干擾信號的參數(shù)，以使干擾達到最佳效果。

［1］張錫祥等.新體制雷達對抗導論［M］.北京:北京理工大學出版社，2010.

［2］侯民勝等.單脈沖雷達的閃爍干擾技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，15:1－3.

［3］王慧萍等.一種交叉眼干擾技術(shù)實現(xiàn)的新方法［J］.艦船電子對抗，2007，30(6):23－26.