基于地雜波擴展的機載相控陣雷達干擾方法

文/傅文軍 李明

1 引言

采用相控陣天線的雷達稱為相控陣雷達，相控陣天線具有波束指向、波束形狀快速變化的能力，易于形成多個波束，可在空間實現信號功率合成。由于相控陣雷達采用二維相掃的陣列天線，使得天線具有波束窄、旁瓣低的特點，雷達輻射信號集中在主瓣區內，旁瓣方向上的輻射和接收少，波束窄的特點使雷達天線獲得較高的增益，干擾的條件下，接收機信噪比與雷達天線的主瓣增益成正比。因此，就使遠距離壓制性干擾的效能集中在較窄的主瓣波束內，大大降低了壓制性干擾的效能。

提出了一種基于地面雜波擴展的自衛式欺騙干擾方法，該方法采用數字射頻存儲（DRFM）體制，以欺騙式干擾的方式實現對地面雜波的擴展，同時能夠根據被保護目標的速度以及距離大小來控陣干擾的范圍。該干擾方法不需要向傳統的方法那樣干擾整個雷達的多普勒檢測區。仿真實驗結果驗證了該方法的有效性。

2 機載雷達信號模型與STAP干擾處理

假設雷達天線為均勻線陣結構（也可以是面陣經微波合成的等效線陣結構），陣元數目為N，對于第l個距離門，在一個相干處理間隔(CPI)內的脈沖數目為K，接收到的空時數據X為一N×K維的數據矩陣，所謂空時處理，就是對N×K維的矩陣X進行加權求和，形成一標量數據輸出。

本文考慮的方法主要是針對SATP的主瓣進行干擾，采用DRFM模式，假設干擾的單個目標對STAP處理干擾的信號模型被機載相控陣雷達接收的可以表示為：

構造的目標的多普頻率可以表示為：

可以看出，干擾的目標多普勒對拼為基于正弦調制的一個多目標多普勒頻率集合，γ為正弦調制的角速度，通常由根據需要干擾的目標效果來決定。該方法的優點主要表現在：

（1）干擾效率高于壓制式干擾，所發射的信號能夠在以相參的形式被機載雷達距離維脈沖壓縮所積累，避免了干擾噪聲需要的高信噪比。

（2）與一般的轉發式干擾同為欺騙式干擾，但不向一般的轉發式干擾采用噪聲調制，需要干擾整個多普勒檢測帶，干擾代價大。

（3）地雜波擴展干擾采用相參方式，能夠同時干擾機載相控雷達的動目標檢測（MTD）功能。

3 仿真結果

為了驗證所提機載相控陣雷達干擾方法性能，仿真了典型的機載正側視相控陣陣雷達，它們具有不同的天線陣面夾角與載機高度。對于正側視陣面機載雷達而言，靜止地面對應的地雜波存在嚴重的距離擴展，存在5個地面運動目標，通常采用STAP處理后能夠較強的抑制地面雜波，通常由于全維的空時自適應處理計算量十分巨大，一般采用降維的STAP來進行處理，這里采用典型的3-CAP方法進行雜波抑制。經過STAP處理之后的距離多普勒圖像見圖1。

從圖1中可以看出，經過3CAP處理后能夠有效的檢測出運動目標，同時也可以有效的對擴展的地面雜波進行抑制。通常的對機載相控陣雷達干擾主要采用壓制的方式，如果需要對整個距離多普勒域進行壓制功率代價較高，另外由于機載雷達在進行距離脈沖壓縮時一般都以20-30dB的增益。采用數字儲頻DRFM技術能夠有效的減少干擾功率，采用本文的干擾方法后的干擾效果如下所示。

從圖2中可以看出，經過干擾后經過STAP處理后已經不能有效的實現地面運動目標檢測，圖2為式（10）中采用不同的正弦調制角速度獲得的干擾效果。該方法在距離上采用的DRFM技術，因而具有全相參干擾功率小的優點，另外在多普勒域能夠實現擴展，從而達到對雷達地面慢速目標檢測性能有效干擾的效果。

4 結論

圖1：3CAP雜波抑制后的目標檢測結果

圖2：干擾效果圖

針對敵方相控陣雷達的威脅，提出了一種基于地面雜波擴展的自衛式欺騙干擾方法，該方法采用數字射頻存儲（DRFM）體制，以欺騙式干擾的方式實現對地面雜波的擴展，同時能夠根據被保護目標的速度以及距離大小來控陣干擾的范圍。該干擾方法不需要向傳統的方法那樣干擾整個雷達的多普勒檢測區。仿真實驗結果驗證了該方法的有效性。