某種指令制導系統抗干擾措施

侯娟麗 陳 瑞 楊 柳

(西安電子工程研究所 西安 740100)

0 概述

近年來，信息化作戰已將軍事通信抗干擾［1-2］視為其焦點和難點問題。目前，一些軍事強國的通信抗干擾能力已覆蓋了多維空間，包括:時域、頻域、空域、功率域、速度域、網絡域等，其所有戰役無線通信、戰術無線通信和戰略無線通信，甚至有的通信平臺都具備抗干擾能力。

在某種地防空導彈系統中，需要研發一種指令制導傳輸系統和雷達一體化設計跟蹤制導系統，跟蹤制導系統采用一套天線和發射通道，空中彈體獨立設計。跟蹤制導系統即發射指令又跟蹤目標，空中彈體接收指令信號［3］。跟蹤制導系統具有一定的抗干擾能力。跟蹤制導系統面臨的干擾方式主要有遠距離支援干擾和空空支援干擾，近距離的伴隨干擾［4-5］。

為了避免雷達受到干擾影響到指令傳輸系統，指令制導傳輸系統［6］和雷達采用了時分和頻分工作方式。本文只討論指令傳輸系統抗干擾情況。

1 干擾方式分類

支援干擾主要用來掩護空中突防參戰飛機。此時干擾機的運載平臺和被保護目標不在一起。最典型的支援手段是專用電子干擾飛機和地面干擾車。對電子干擾飛機來說在使用中又有遠距離支援干擾和隨隊干擾之分。遠距離支援干擾是指電子干擾飛機距敵方前沿比較遠的敵方對戰區電子探測設備和通信系統進行干擾壓制，掩護己方參戰飛機的接敵飛行;隨隊支援干擾是指電子干擾飛機隨突防機群一起飛行，利用電子干擾飛機的干擾對敵方電子探測設備和通信系統實施干擾。無人駕駛干擾飛機，是小型干擾機，在突防過程中使無人機駕駛干擾飛機飛到敵方前沿和一定的縱深，對敵方電子探測設備和通信系統實施干擾。一般干擾方式噪聲干擾和假目標干擾。從干擾和被受干擾作用距離上考慮，隨隊干擾對指令傳輸干擾威脅最有效。隨隊干擾，即在殲轟機或武裝直升機上增加干擾機以干擾壓制防空導彈指令傳輸系統。

針對這幾種干擾方式分析指令傳輸系統的抗干擾性能和抗干擾措施。

2 抗干擾分析

在導彈發射初制導和中制導階段，導彈和目標不在同一個天線波束內，因跟蹤制導系統采用相控陣體制天線，在發射時，發射波束可以控制很窄。因而討論跟蹤制導系統在指令傳輸工作狀態下旁瓣偵察距離。

2．1 干擾機偵察距離分析

根據跟蹤制導系統指令發射功率、天線增益和各種插損計算干擾機偵察作用距離。干擾機偵察系統靈敏度為干擾機接收到發射信號的最小功率。干擾機偵察系統靈敏度計算公式如下:

Prmin= Pt+Gt-Lf-L

式中:Pt表示發射功率;Prmin表示干擾機偵察系統靈敏度;Lf表示自由空間路徑損耗;Gt表示發射天線增益;L表示饋線和裝置損耗;

Lf= 20lg4πR/λ

= 32.45+20lgf+20lgR

= 63+20lgR

式中:R表示偵察距離(m);f表示信號頻率(GHz)。在裝置和饋線損耗條件下，損耗L約為11.7 ～13.5dB。其中:

2.1.1 從發射機到發射天線之間的饋線損耗≈3．5dB;

2．1．2 偵察天線增益在寬頻帶內變化所引起的損失≈2～3dB;

2．1．3 偵察天線與接收信號極化失配損失≈3dB;

2．1．4 發射天線波束的非矩形損失≈1．6～2dB;

2．1．5 偵察天線波束的非矩形損失≈1．6～2dB。

由此可得當偵察天線與準指令傳輸系統天線旁瓣對準時，需要的偵察系統靈敏度為:

Prmin=Pt+Gt-(32.45+20lgf+20lgR)-L=Pt+Gt-(63+20lgR)-13.5=Pt+Gt-76.5-20lgR

在Pt=750W，Gt=15dB，旁瓣抑制大于30dB，接收機靈敏度Prmin=-75dBm，計算出干擾機偵察指令發射天線旁瓣作用距離R=2.37km，干擾機偵察指令發射天線主瓣作用距離R=39.8km。因此在初制導階段干擾機只有在離跟蹤制導系統2.37km才可能偵察到指令信號，指令信號很難被截獲。

2．2 指令通道窄帶瞄準式干擾

在導彈發射末制導階段，導彈和目標在同一個天線波束內，這時導彈指令接收天線背對干擾機。討論窄帶隨隊和自衛式干擾對指令傳輸工作狀態下主瓣干擾。

窄帶隨隊和自衛式干擾過程分析:根據參數計算，參戰飛機在距離跟蹤制導系統2.37km 處偵測到己方指令信號，完成測頻和側向，在逼近飛行過程中，展開對跟蹤制導系統干擾。干擾發射功率取不同值計算到彈體接收端面干擾信號大小。干擾發射(Pt)功率分別取500W，5kW，40kW，Gr=39dB，f=14GHz，Pr到接收機端面功率。

Pr= Pt-(32.45+20lgf+20lgR)+Gr=-32dBm

干擾發射(Pt)功率分別取500W，5kW，40kW，Gr=-6dB(彈體應答機天線背瓣)，f=14GHz，Pr到接收機端面功率。彈體接收干擾信號幅度和接收指令信號幅度(Pr)隨彈目距離R變化曲線圖如下:

圖1 彈體接收到干擾功率和彈目交匯距離關系圖

在彈目交匯附近，跟蹤制導系統指令發射(Pt)功率分別取750W，Gt=39dB，f=14GHz，Pr到彈體天線端面功率，Gr=5。彈體應答機接收指令信號幅度Pr隨指令傳輸作用距離R變化曲線圖如圖2所示。

圖2 彈體應答機接收到的信號功率和距離關系圖

仿真中，干擾采用了單頻瞄準干擾、轉發式干擾。根據以上情況分析，當信號Eb/N0=12dB，S/J=8dB 是才能達到無干擾情況下的誤碼性能。即干擾信號小于-53.5dBm 時可保證正常指令傳輸。

綜上所述，在干擾發射機發射功率40kW 條件下，彈體與干擾機距離大于1km 時指令傳輸系統可正常工作;在干擾發射機發射功率5kW 條件下，彈體與干擾機距離大于600m 時指令傳輸系統可正常工作;在干擾發射機發射功率500W 條件下，彈體與干擾機距離大于300m 時指令傳輸系統可正常工作。

3 抗干擾措施

相比傳統通信抗干擾措施，指令傳輸抗干擾方面主要從降低空域截獲和抗干擾來考慮。其解決途徑如下:

3．1 初制導減低空間輻射功率

在初制導階段，彈體和目標間距離最大，在此工作狀態，指令上傳最好的抗干擾方法就是指令信號不被截獲。為了縮短被截獲到作用距離，縮短被截獲到時間，盡量減小初制導發射機功率，減小輻射功率在空域覆蓋范圍，指令上傳只要在空域上實現應答機能正常接收而干擾偵察設備不能偵收到此信號，就能起到很好抗干擾效果。合理分配空間輻射功率和波束指向，提高旁瓣抑制將能起到很好的抗干擾效果。

3．2 末制導增強空間輻射功率

在末制導階段，彈體和目標間距離很近，在此工作狀態，指令上傳最好的抗干擾方法就是指令接收對外界窄帶或寬帶干擾抑制能力強。在抗干擾方面，希望彈上接收機靈敏度盡量低，使干擾信號不能影響正常指令傳輸。這時希望地面發射功率盡量提高。仿真中，干擾采用了單頻瞄準干擾、轉發式干擾，當信號Eb/N0=12dB，S/J=8dB 是才能達到無干擾情況下的誤碼性能。

3．3 采用猝發跳頻技術

發射方式采用猝發的短幀結構，每幀的數據時長小于50μs。猝發通信的優勢在于通信過程中被干擾方偵察、截獲的概率低。猝發通信是先存儲信息，再在某一時刻以高速率發射，這樣既利用較大的脈沖功率抵御了有意干擾，又大大降低了幀收概率。

糾錯編碼技術，能用來糾正由干擾噪聲引起的錯誤，是一種有效的抗干擾措施。在編碼方式上增加RS 線性編碼。

為了增加被敵方偵察難度，在指令上傳上采用隨機跳頻方式。實現多個頻點跳頻，每個頻點間隔20MHz，用偽隨機序列計算結果裝訂跳頻圖案。

4 結論

根據以上分析和計算，采用一般固定波束干擾機壓制該防空導彈應答機信號的代價很大，技術上有難度。當該導彈臨近目標時，采用波束較窄、機掃或相掃的干擾機可壓制指令的信號，為此在該防空導彈上加了光學示蹤器，采用指令與光電復合制導體制，可以解決其應答機信號可能受干擾壓制的問題。

通過采取以上的抗干擾措施，指令傳輸系統在復雜的電磁干擾環境下應該能正常工作。

［1］魏安全.現代通信電子戰技術.現代軍事通信［J］，1998，6(2):23-28.

［2］姚富強.通信抗干擾工程與實踐［M］.北京:電子工業出版社，2008.

［3］張勇等.軍事短波通信抗干擾性能仿真設計與實現.系統仿真學報［J］，2003，15(1):17-20.

［4］熊群力等.綜合電子戰［M］.北京:國防工業出版社，2008.

［5］毛自燦.超寬帶偵察接收機的實現途徑.無線電工程［J］，1995，25(6):55-60.

［6］張曉發，梁睿海，袁乃昌.信道化偵察接收機優化設計［J］.現代雷達，2007，29(11):91-93.