單脈沖二次雷達的常見偽目標干擾及其抑制方法

張 濤 向 兵

（中國西南電子技術研究所，成都 610036）

近年來，各種新型雷達和監視方法不斷涌現，但單脈沖二次雷達具有雷達系統的定位和測向功能、通信系統的信息傳輸功能，同時具有精度較高、不易受雜波干擾、發射功率低等優點，目前在民用航空管制和軍用識別領域仍發揮重要作用。

二次雷達相比于一次雷達，其區別在于二次雷達通過詢問機向被詢問目標發送詢問信號，被詢問目標在識別到詢問信號后，向詢問機轉發應答信號，通過對應答信號的檢測譯碼進行目標識別，因此被詢問目標上必須安裝有匹配的應答設備。詢問機和應答機組成了一套完整的二次雷達系統。

在實際的使用中，環境條件會對二次雷達產生影響，加上本身技術較為局限，所以其容易受到干擾，存在混擾、竄擾、“擾環效應”“多徑效應”引起的偽目標問題，從而不能達到理論效果。針對常見的幾種偽目標現象，本文分析了其抑制方法。

1 偽目標產生的原因及其定義

在實際使用中，以下3種原因可能會導致單脈沖二次雷達產生偽目標：由雷達的詢問信號旁瓣觸發的應答，即擾環效應所形成的偽目標；雷達周圍存在障礙物導致應答脈沖信號被反射，即多徑效應所形成的偽目標；在二次雷達密集的環境中，詢問機可能會接收交疊或其他詢問機觸發的應答信號，從而產生同步混淆和異步干擾偽目標。

1.1 擾環效應產生的偽目標

單脈沖二次雷達的詢問天線在發射詢問信號時，除了發射主瓣的詢問脈沖外，還會隨之發送旁瓣脈沖。若旁瓣詢問信號的功率足夠，那么應答機就會對旁瓣信號進行應答，從而產生偽目標。

1.2 多徑效應產生的反射偽目標

二次雷達詢問信號和應答信號可通過多條路徑傳播。多徑效應對雷達的影響由以下兩點決定：一是直達信號和障礙物反射的信號路徑之間的水平夾角α，以飛機為例，當α較小時，反射信號就會生成一個真實目標的鏡像偽目標。二是信號傳播時間差。直達信號和障礙物反射的信號經過不同的傳播路徑會存一定的時間差，若時間差較小，則應答信號之間就會交錯，導致詢問機譯碼器無法正確判斷目標，從而產生偽目標。

1.3 同步混淆（混擾）目標

當詢問天線發射的詢問信號波束內有2個以上被詢問目標時，該波束內的所有應答機均會進行應答，詢問天線會收到交疊的應答信號，直接影響詢問機譯碼，從而形成干擾。詢問機混淆了不同應答機的應答信號，從而產生偽目標。

1.4 異步干擾（竄擾）目標

當一個詢問機在對某個應答機進行詢問時，有其他一個或多個詢問機也對該應答機進行詢問，那么應答機就會對每一個詢問機所發出的詢問信號產生應答。因此，雷達詢問天線接收到的應答信號可能是被其他的詢問機觸發從而形成的偽目標。

2 抑制方法

2.1 擾環效應抑制方法

本文針對擾環效應生成的偽目標，選用以下2種方法進行抑制。一是發射旁瓣抑制。以航管二次雷達為例，詢問信號為脈沖幅度調制信號，載波為射頻信號，調制脈沖為脈沖對P1和P3，脈寬為0.8μ s，通過定向天線輻射，P2作為旁瓣抑制脈沖由差通道發射[1]。二是接收旁瓣抑制。當和通道接收到的信號幅度小于差通道接收的信號幅度時，則認為該應答信號為干擾信號，將其去除。和與差兩個通道，P1、P3發射功率由和通道產生，P2發射功率由差通道產生。發射信號能量分別饋向天線的和、差兩個通道向空中發射。天線發出的和波束，其中的高增益部分為信號主瓣，其他部分為旁瓣。此時，只需要應答機比較P1、P3信號和P3信號幅度大小，就可以識別出旁瓣信號，并對旁瓣詢問不做應答，即可抑制旁瓣詢問。

2.2 多徑效應抑制方法

針對多徑效應產生的反射偽目標，采用多雷達數據融合技術可以有效地抑制該類偽目標的干擾。

2.3 混擾和竄擾抑制方法

針對混擾和竄擾引起的偽目標，本文采用時間同步系統進行分析，大大降低了系統自身引起的干擾，抑制偽目標。如圖1所示，系統由二次雷達常規的詢問應答機組合外加標準授時設備組成。由于采用時間同步技術，所以系統會有一套為之提供標準同步時間的設備。隨著時間的不同，設備的發射信號參數均會預先進行設置。而對本系統外設備而言，無法得知預置參數，所以接收到的信號無法得到有效譯碼，由此有效地抑制了其他系統的干擾。

時間同步法的基本設計原理就是將詢問和應答限制在同一偽隨機的、精確的時間內[2]。以下從時間劃分和信號設計兩方面來討論這個時間同步系統。

2.3.1 時間劃分

如圖2所示，整個時間系統將一個基本時間段劃分為n個基本時段，而每個基本時段又劃分為m個子時段，具體時段、子時段的持續時間可以根據不同情況而定，但有個前提條件，即子時段的時間長度必須大于系統最大作用距離的時延。

圖1 系統組成

圖2 時間劃分

2.3.2 信號設計

詢問和應答信號的發射參數是根據上述時間劃分中的時段和子時段的不同來定的，即每次詢問必須在一定的基本時段內，該時段主要用于詢問應答雙方正確收發信號，然后在該基本時段中任意選擇一個子時段作為發射起點。根據時間同步原理，只有時間參數與詢問機匹配的應答機才能正確接收詢問信號，并通過解譯詢問信號來確定其發射時間，選擇相應的子時段轉發應答信號。總之，信號設計的關鍵在于：詢問機與應答機之間的時間差在規定范圍內，即系統的時間精度滿足規定要求，應答機才能正確接收詢問信號。時段、子時段是詢問應答信號的關鍵參數。

混擾問題在采用時間同步系統后得到了完美解決，因為詢問機在發出詢問信號后，不同應答機選擇應答的子時段是隨機的，由此區分了不同信號。此外，因為不同詢問信號的發射時間基準不同，應答信號的發射時間需要參考此基準，故而應答信號被詢問機錯誤識別的概率極小，即竄擾的概率極小。

3 結語

本文探討了單脈沖二次雷達偽目標的抑制方法，旨在幫助人們解決此類問題。另外，隨著敵我識別領域和空中管制領域各種監測手段的不斷發展，多雷達數據融合的技術已成為一種抑制偽目標的有效方法。