對副瓣消隱雷達干擾的可行性探討

袁 英，朱 維

（上海微波設備研究所，上海 201802）

0 引 言

在雷達反電子干擾措施（ECCM）中，由于天線是雷達和環境之間的傳感器，所以它處于反電子干擾的第一線，其策略是基于發射和接收天線方向性的空間濾波。這種空間濾波技術在接收時表現為副瓣對消、副瓣消隱及自適應系統［1］。本文主要進行副瓣消隱雷達的工作原理和干擾可行性、工程可實現性分析。

1 雷達副瓣消隱（SLB）的工作原理

在雷達反電子干擾措施中，副瓣消隱系統的目的是阻止強目標和干擾脈沖通過天線副瓣進入雷達接收機，其實現方法是設置一個輔助天線對來自同一信號源的2個通道輸出進行比較，通過選擇合適的主、輔天線和通道增益，可以分辨出進入主瓣和副瓣的信號，并通過幅度上的差異抑制后者。典型的工作原理如圖1所示。

處于主瓣中的目標A在主通道中會產生一個大信號，在輔助通道中會產生一個小信號，合適的消隱邏輯電路會允許這個信號通過。存在于副瓣中的目標或干擾或二者同時在主通道中產生小信號，但在輔助通道中產生大信號，于是這些信號被消隱邏輯電路抑制掉。通過上述方法，雷達可以抑制來自副瓣的干擾和目標信號，被干擾的扇區僅為雷達主瓣的波束寬度，可大大降低受擾程度，并通過干擾扇面確定干擾機的方位，在組網雷達中通過三角定位法對干擾機進行精確定位。

2 干擾可行性分析

對于抵近式干擾機，其主要功能為產生足夠的干擾或掩護扇區，以保護遠處的目標，在此提出“掩護扇區”的概念。在這個扇區中，真實目標不能在主瓣附近顯示，或者說由于雷達采取了副瓣消隱措施而造成真實目標在主瓣附近不能被發現，以圖2為例。

圖1 SLB系統

圖2 掩護扇區分析示意圖

在干擾機與雷達天線的徑向方位上產生干擾扇區，該干擾扇區的大小對應雷達的主瓣波束寬度。在此方位上的遠距離目標被干擾信號壓制，不能被雷達發現。但雷達能在干擾扇區之外利用副瓣消隱發現目標。

為增大干擾機的干擾扇區，提出了一個“掩護扇區”的概念。盡管雷達采取副瓣消隱的功能使干擾扇區變窄成主瓣波束寬度，但“掩護扇區”可以使其在主瓣附近對真實目標的發現概率變成零。為達到此目的，干擾機必須具備以下3個基本條件：

（1）干擾機必須具備足夠的接收靈敏度接收雷達的第一副瓣信號；

（2）干擾機必須具備足夠的發射功率，使其值大于遠距離真實目標反射信號的強度；

（3）干擾機的干擾信號必須在時域上連續，使得在比較電路的輔助通道中永遠存在著大的干擾信號。

上述3個基本要求在圖1中可以加以說明。在圖1（a）中為加大干擾和掩護區域，干擾機必須有足夠的接收靈敏度，以接收雷達的副瓣輸出功率。保證此時干擾機輸出與輸入雷達信號嚴格相關。對于現代雷達，低副瓣和超低副瓣的設計是其發展的方向。目前機械掃描的副瓣電平已接近-45dB。未來的電掃天線也將達到-45dB的副瓣。對于工作帶寬遠大于雷達的干擾機而言，過高的工作靈敏度設計理論上不可能實現。所以掩護扇區初步確定第一副瓣所對應的區域。

在圖1（b）中，當輔通道進入的信號大于主通道接收信號時，主通道輸出信號被抑制。即在干擾機產生的干擾信號強度大于接收目標信號主瓣時目標信號被抑制，這個概念從物理上容易理解。

至于干擾機產生時域上連續的干擾信號從圖1（b）中可以直觀地了解，當接收機B輸出的信號v永遠存在且高于接收機A的信號時，比較輸出可抑制接收機A的輸出。

3 工程實現可行性分析

以1部典型雷達為例可計算實現掩護扇面的干擾機的基本設計要求，并進行工程可實現性分析［2］。

雷達主要參數：工作頻段為S波段，功率為60kW，天線增益40dBi，副瓣增益5dBi，輔助天線增益為10dBi。工作場景為：抵近式干擾機距雷達距離為50km，RCS值為2m2，目標距雷達100km，干擾機有效輻射功率為x。

（1）接收靈敏度的估算：

根據電磁波傳輸理論，干擾機接收靈敏度為：

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式中：Prmin為干擾機接收功率值；λ為雷達工作波長；Pt為雷達發射峰值功率；R為干擾機距雷達距離；Gt為雷達第一副瓣天線增益。

代入相應假設值后得：Prmin≈-53dBm。

瞬時帶寬2GHz（目前雷達的最大工作帶寬）的接收機工作靈敏度大于-53dBm，所以工程上可以實現寬帶干擾機的工作靈敏度設計。

（2）發射功率的估算

根據電磁波傳輸理論，在100km處2m2目標

式中：Prmin為雷達接收功率值；λ為雷達工作波長；Pt為雷達發射峰值功率；Gt為雷達主瓣增益；R為目標距雷達距離；σRCS為目標有效反射面積。代入相應假設值后得：對主天線輸出端的信號強度為：

式中：PtGt為干擾機的有效輻射功率；R為干擾機距雷達距離；G副為主天線副瓣增益。

代入相應假設值后得：

主天線合成輸出信號為：

同理可以得出輔助天線的輸出：

當輔助天線輸出大于主天線輸出時，主天線無輸出：

當x＞1 000mW時上式可表達為：

則x＞3.5W時，即可滿足天線無輸出的要求。

如果干擾機接收靈敏度優于-53dBm，干擾功率大于3.5W，干擾信號在主副瓣區域上是連續的，即可在第一副瓣區域掩護100km處RCS值為2的真實目標（雷達的典型參數設計值如上），工程上上述設計值基本可以實現，并留有一定的余量。

4 結論

對于副瓣消隱雷達，通過適當調整干擾機的接收靈敏度、干擾功率和干擾樣式可實現干擾和掩護扇區的擴展，完成主瓣以外區域對目標的掩護。

［1］ Skolnik Merrill I.雷達手冊［M］.王軍，林強，米慈中，等譯.北京：電子工業出版社，2003.

［2］ 張錫祥，肖開齊，顧杰.新體制雷達對抗導論［M］.北京：理工大學出版社，2010.

［3］ Guo Jian-ming，Li Jian-xun，Lv Qiang.Survey on radar ECCM methods and trends in its developments［A］.CIE International Conference on Radar［C］.Shanghai，China，2006：1578-1581.