偵察雷達干擾壓制區與暴露區的仿真*

李 楠

(西京學院信息工程學院， 西安 710123)

0 引言

近些年，美軍偵察飛機在我東海及南海實現了常態化偵察行動，密切監視我重點戰略目標，由于美軍機續航時間長，而我戰機留空時間短，難以對其驅趕，如何有效地降低敵軍機偵察能力成為亟待解決的問題。電子偵察首推的是雷達探測目標的能力，隨著電子技術的飛速發展，美軍偵察機裝備了先進的雷達設備，如何有效地破壞敵雷達探測范圍是降低敵偵察能力的有力手段，而雷達干擾技術歷來是對付雷達的主要方法。因此研究電子干擾中雷達干擾壓制區和暴露區的范圍，能為深刻理解雷達干擾的方法提供理論指導，對研制電子干擾設備和如何布放有較強的軍事意義。

針對雷達干擾壓制區計算問題，文獻[1]給出單機和多機干擾條件下地空導彈雷達干擾壓制區的計算方法，并進行仿真分析。文獻[2]利用方向圖傳播因子計算遠距離支援干擾壓制區，仿真得到多路徑效應使得干擾壓制區范圍擴大，區域出現分裂現象；反射系數減小，暴露區相應縮減；雷達載頻越高，方向圖因子起伏越大的結論。文獻[3-4]對有源雷達干擾彈干擾炮位偵察校射雷達時的壓制區和暴露區進行計算和仿真，并分析其特點和規律。文獻[5-6]分別研究雷達干擾對防空導彈射擊的影響和機載遠距離支援干擾對警戒雷達的動態壓制區計算。文獻[7-11]對雷達干擾的有關問題也進行了一定的研究。文中針對電子戰中敵方偵察飛機活動能力強的特點，立足于電子干擾機的掩護，利用戰斗機突擊敵偵察飛機，從而一舉殲滅敵偵察飛機，切斷敵信息獲取源頭，從而奪取電子戰中的制信息權。首先建立電子干擾模型，然后分析雷達干擾的壓制區，推導出電子干擾下的雷達探測距離公式，最后通過仿真得出雷達干擾的有關結論。

1 干擾模型

信息戰中最主要的信息獲取方法是利用偵察飛機獲取戰場目標信息，從而全面掌握戰場態勢。如果能對偵察機實施雷達干擾，就能降低其偵察能力，再利用戰斗機實施摧毀，必然能切斷其獲取信息的途徑，從而獲取信息戰中的信息優勢。為分析這一過程，建立雷達干擾模型如圖1所示。圖中，φ為干擾機主瓣方向與該干擾機到敵偵察機雷達天線連線方向所形成的夾角，θ為偵察機雷達主瓣方向與偵察機雷達到干擾機連線方向所形成的夾角。隨著戰機在空中的位置不斷發生變化，上述兩個夾角也不斷的發生變化。干擾機天線力求對準敵雷達天線，實現最大程度的干擾壓制。

圖1 電子干擾模型

2 受干擾后雷達探測距離

設雷達接收機接收回波功率為Pr，其表達式為：

(1)

式中:Pt為雷達發射機功率;Gt為發射天線增益;Gr為接收天線增益;At為雷達發射天線有效面積;Ar為雷達接收天線有效面積;σ為目標雷達散射截面積;R為目標與雷達間距離;λ為雷達波長。

雷達最大作用距離Rmax可表示為：

(2)

式中:Simin表示雷達最小可檢測信號功率。雷達最大作用距離是最小可檢測信號功率的函數。雷達檢測能力取決于信噪比。理想化接收機輸入噪聲功率為：

Nt=kT0Bn

(3)

(4)

式中：(S/N)o是匹配接收機輸出端信號功率S和噪聲功率N的比值。最小可檢測信號為：

(5)

式中：(S/N)omin為最小輸出信噪比。將式(5)代入雷達最大作用距離公式中得到用最小輸出信噪比表示的距離方程為：

(6)

考慮到雷達電波損耗，雷達回波功率為：

(7)

式中L表示雷達電波損耗因子。

假設有n架干擾機干擾主瓣同時對準偵察機雷達實施干擾，第i(i=1,2,…,n)架干擾機干擾信號進入雷達的功率為：

(8)

式中:Pji為第i架干擾機發射功率;φi為第i架干擾機主瓣方向與該干擾機到偵察機雷達連線方向所形成的夾角;Gj(φi)為第i架干擾機天線在偵察機雷達方向上的增益;θi為偵察機雷達主瓣方向與雷達到第i架干擾機連線方向所形成的夾角;Gr(θi)為雷達天線在第i架干擾機方向上的接收增益;γj為干擾信號對雷達天線的極化損失(當采用圓極化時取γj=0.5);Rji為第i架干擾機到雷達的距離;Li為第i架干擾機損耗因子;Δfr為雷達接收機帶寬;Δfji為第i架干擾機干擾信號帶寬。

n架干擾機發射的干擾信號進入偵察機雷達接收機總的干擾功率為：

(9)

多架干擾機干擾單架偵察機雷達輸入端的信噪比為：

(10)

(11)

(12)

3 仿真分析

為驗證干擾壓制區和暴露區的計算合理性，計算干擾機不同干擾距離對雷達壓制范圍和暴露范圍的影響，能夠為干擾機的布放提供理論指導。同時也能為雷達對抗干擾機提供合理的布置指導，有利于對抗雙方采取最優的武器布陣。

利用干擾機干擾敵偵察機雷達時，干擾機同偵察機距離Rj變化，則干擾壓制區及暴露區也隨之變化。圖2給出干擾機對準偵察機雷達主瓣方向的雷達偵察距離，將干擾條件下的雷達偵察距離利用公式計算出來，把不同方向上的探測距離連接起來，形成雷達暴露區，連線之外則是干擾壓制區。干擾機距離偵察機雷達200 km時，將雷達及干擾機各參數代入式(6)中，計算得干擾條件下的探測距離繪制在圖2上。從圖2可見雷達暴露區是探測距離連線的內部，形似尖部在后的桃形。雷達探測的最小距離是63.8 km，最大距離是468.3 km。

圖3是干擾機距離偵察機雷達180 km時受干擾后的雷達探測范圍。此時雷達探測的最小距離是45.6 km，最大距離是308.5 km。

圖4是干擾機距離偵察機雷達130 km時受干擾后的雷達探測范圍。此時雷達探測的最小距離是41.6 km，最大距離是302.3 km。

圖5是干擾機距離偵察機雷達100 km時受干擾后的雷達探測范圍。此時雷達探測的最小距離是32.3 km，最大距離是233.4 km。

圖6是干擾機距離偵察機雷達80 km時受干擾后的雷達探測范圍。此時雷達探測的最小距離是21.5 km，最大距離是185.6 km。

圖2 距離200 km時暴露區

圖3 距離180 km時暴露區

圖4 距離130 km時暴露區

圖5 距離100 km時暴露區

圖6 距離80 km時暴露區

從圖2～圖6可得以下結論：1)雷達受干擾機干擾后，探測距離迅速縮短，在干擾方向上尤為嚴重；2)雷達暴露區的形狀形似尖部在后的桃形；3)為增強干擾效果，干擾機需要對準雷達主瓣方向；4)在雷達不同方向上的損耗不同導致干擾形狀并不規則；5)隨著干擾機與雷達距離的減小，暴露區進一步減小，壓制區進一步增大。

單部干擾機的干擾效果有限，為實現更好的干擾效能，可采用多部干擾機同時對雷達進行干擾，會取得更好的壓制效果。進一步增大壓制區，減小暴露區，可選擇不同的干擾機布陣方式，取得不同的干擾范圍造型，利于戰機突防。

4 結語

文中深入研究偵察機雷達干擾壓制區和暴露區的計算問題，建立干擾模型，詳細分析電子干擾下的雷達作用距離，仿真分析干擾機干擾偵察機雷達的壓制區和暴露區，得到干擾機有效發射功率越大，干擾方向越對準雷達主瓣，干擾機離雷達越近，干擾效果越好的結論。下一步應對裝備中的干擾壓制區和暴露區進行試驗研究，為實戰提供指導。