反導雷達抗干擾能力提升對彈載雷達干擾技術影響研究

陳 晗，陳方予，左宇飛，潘春云，鄧 濤，張新良，盧瀚智

（1.北京華航無線電測量研究所，北京100013；2.北京機電工程總體設計部，北京100854）

0 引言

反導武器發展催生和促進了導彈突防技術發展。彈道導彈突防使用彈載雷達干擾技術來干擾反導雷達對彈頭探測和跟蹤，進而干擾反導武器對彈頭攔截。

在反導雷達和彈道導彈突防攻防對抗中，反導雷達采取了一些有針對性的抗干擾措施，提升了反導雷達的抗干擾能力。本文簡要介紹反導雷達在抗干擾能力提升方面采取的一些措施，以及這些抗干擾措施對彈載雷達干擾機及其應用技術的影響。

1 反導雷達提升抗干擾能力措施

1.1 雷達組網提升抗干擾能力

反導雷達采取組網工作，使用多部不同工作頻率的雷達，從不同方向探測彈頭，如圖1所示。組網雷達之間建有通信鏈路，各雷達目標測量數據通過通信鏈路進行互傳、共享，融和后形成目標預測彈道，送至反導武器指控系統，生成制導信息，經制導雷達發送給攔截彈。

圖1中，組網雷達可工作在P、L、S、C、X、Ku、Ka等波段，圖1僅以P、L、S、X波段雷達示意。圖1中，4部不同頻率的雷達分別從彈頭前向、側向、后側向觀測彈頭。

由于彈載雷達干擾機收發信號天線很多設置在干擾機最前部，天線電軸指向前向（相對干擾機飛行方向），輻射的干擾信號能量主要集中在前向的一個角域內，側向和后側向輻射干擾信號能量相對較低，對雷達的干擾能力也相對較弱。另外彈頭在側向和后側向，有相對較大的RCS[1-2]，對雷達目標探測也有利。

多個不同頻段的雷達組網后，雷達網的探測可覆蓋一個較寬的頻率范圍，相對工作頻率范圍較窄的單部彈載雷達干擾機，雷達網在頻域對抗上具有優勢，同時雷達網可從不同方向觀測彈頭，在空域對抗上對彈載雷達干擾機也有優勢。

圖1 反導雷達組網探測彈頭

1.2 雷達檢測接收信號時域特征提升抗假目標干擾能力

反導雷達通過對彈載雷達干擾技術的研究，對彈載雷達干擾機發射的間歇采樣延時轉發多假目標干擾信號[3]有了深入了解，發現了其時域上的缺陷，針對其時域上的缺陷，采取多項措施，提升了抗多假目標干擾能力。

1)利用假目標信號脈寬失配特征剔除假目標信號。

彈載雷達干擾機使用相參多假目標干擾技術時，多采用DRFM間歇采樣延時轉發技術產生密集多假目標干擾信號[4]。反導雷達針對這種干擾信號脈寬呈現間歇窄脈沖的特征，在接收信號脈壓前進行數據采樣分析，包括對接收信號包絡時間連續特征分析（檢測信號幅度包絡）。DRFM間歇采樣延時轉發多假目標干擾信號幅度包絡波形如圖2所示[5]。

雷達在DRFM間歇采樣延時轉發多假目標干擾信號環境中檢測彈頭回波信號時，接收信號脈壓前后的包絡波形如圖3所示[6]。

雷達先檢測脈壓前的接收信號包絡，根據接收信號包絡寬度特征，將接收信號區域分為干擾信號區和干擾信號與目標信號疊加區（有效信號區）。雷達先剔除有效信號區外的干擾信號，縮小真實目標回波信號檢測范圍，然后根據有效信號區前后沿與真實目標回波信號前后沿有位置關系的特點（脈壓處理時間等于脈寬加脈壓延遲時間），結合干擾信號通常出現的位置規律、幅度失配等特征，識別和去除有效信號區內的干擾信號，將真實目標回波信號檢測出來。

圖2 真實目標回波信號和間歇采樣延時轉發干擾信號包絡

圖3 雷達脈壓前、后接收信號包絡

如果雷達發射寬帶信號時，接收信噪比較小，雷達可先發射窄帶信號，收窄濾波器帶寬，降低內部噪聲，提高接收信噪比，找到干擾信號區，剔除干擾信號區內的干擾信號，然后轉入寬帶工作方式，在有效信號區內繼續識別和剔除干擾信號，檢測真實目標回波信號。

2)利用假目標信號幅度失配特征和距離規律特征剔除假目標信號。

彈載雷達干擾機的發射機有時工作在飽和輸出功率狀態，希望盡可能發射大功率干擾信號，利用雷達檢測門限，將彈頭回波信號壓在檢測門限以下。當彈頭、干擾機距離雷達較遠時，這種做法會使得雷達接收到的干擾信號功率遠大于彈頭目標回波信號功率。雷達注意到了干擾機的這種做法，發現了干擾機工作在這種方式時，接收到的多假目標信號具有大幅度，近似等幅且與距離變化不匹配（真實目標回波信號功率與距離4次方成反比[7]，干擾機發射的干擾信號飽和功率與距離平方成反比[8]）的特點，采用門限技術[9]，識別和剔除具有這些特征的假目標信號。

另外彈載雷達干擾機生成的多假目標信號，特別是DRFM間歇采樣延時轉發密集多假目標信號，假目標信號之間的延時時間有時呈現一定的固定規律，并且當彈頭與干擾機之間存在相對運動時，假目標信號與彈頭回波信號之間將存在相對運動，這種特征也能夠被雷達用來識別和剔除多假目標干擾信號。

1.3 雷達使用射頻掩護技術抑制多假目標信號干擾

當雷達檢測到DRFM間歇采樣延時轉發信號時域波形后，可使用有針對性的射頻掩護技術[10]，如圖4所示。雷達根據干擾機收發工作時序規律，發射間歇探測信號，探測信號最前面是射頻掩護脈沖，其寬度為干擾機接收信號時間加干擾機反應時間，干擾機反應時間可通過預先設置一個一般值（微秒量級），然后以一般值為基礎進行增減，同時觀察接收信號處理結果，干擾信號最弱時，射頻掩護脈沖寬度即為最佳值，超出干擾機接收信號時間部分即近似為干擾機反應時間。

射頻掩護脈沖回波信號雷達接收后不用。

雷達通過增加發射探測子脈沖串信號長度，保證整個探測子脈沖串信號脈沖寬度總和不變，從而保證探測威力不變。

如圖4所示，雷達也可在停發時間發射欺騙頻率信號，防止干擾機發現雷達發射抗干擾信號，代價是欺騙頻率信號會占用雷達發射信號脈寬，降低有效信號能量。干擾機由于采集不到或者采集到雷達掩護脈沖信號，轉發的信號干擾效果下降。

圖4 雷達發射間歇探測信號抗DRFM間歇采樣延時轉發信號

1.4 雷達利用組網信息識別和剔除假目標信號

多部雷達組網后，任意一部組網雷達對彈頭的測量信息都可用于其它雷達進行假目標信號的識別和剔除。

1.5 研究彈頭目標特征提升識別彈頭能力

反導雷達通過研究彈頭和伴飛物的動態RCS特征，以及彈頭和伴飛物的運動特征，根據彈頭和伴飛物運動特征差異引起的RCS特征差異，從伴飛物環境中識別彈頭。

2 反導雷達抗干擾能力提升對彈載雷達干擾機及其應用的影響

2.1 雷達組網對彈載雷達干擾機及其應用的影響

1）雷達干擾機數量需要增加

由于組網雷達可以工作在不同頻段，整個雷達網工作頻率范圍可能很寬，一部伴飛式或者內置式彈載雷達干擾機的工作頻率范圍有可能不能全部覆蓋，可能需要使用多部干擾機，分頻段覆蓋。

實際中，彈載伴飛式雷達干擾機為使干擾信號功率能夠充分利用，通常需要對雷達實施主瓣干擾，即干擾機、彈頭在雷達觀測彈頭方向上成“二點一線”，并且干擾機在彈頭的前方。彈頭、干擾機始終位于探測雷達同一主波束內，以保證干擾信號有效，與此同時探測雷達也需要在干擾信號主波束內，以減小干擾信號波束損失[11]。圖1中多部不同位置的雷達從不同方向探測彈頭時，可能會使得一部干擾機的天線不能覆蓋所有組網雷達位置，特別是干擾機在整個飛行過程中，干擾機天線的覆蓋角域會隨著干擾機位置移動而移動，由此可能需要多部干擾機分別對位于不同位置的組網雷達進行干擾。

2）雷達干擾機輸出功率需要提高

由于彈頭橫向、后側向具有相對較大的RCS，當雷達從橫向、后側向觀測彈頭時，較大的彈頭RCS，需要較大的干擾信號功率掩護。

3）伴飛式雷達干擾機需要增設橫向收發天線

伴飛式雷達干擾機空中釋放后，飛行過程可分為真空段和再入段，真空段的飛行姿態可通過釋放機構授姿得到，姿態穩定可通過自旋實現。干擾機在真空段可使用前向天線對準探測雷達，但進入再入段后，由于氣動力作用，干擾機將逐步采取零攻角姿態飛行，干擾機前向天線指向將逐步趨于與干擾機速度矢量方向一致（指向飛行速度方向），前向天線有可能不能覆蓋側向、后側向探測的雷達，干擾機可能需要設置橫向收發天線。

對于頻率較低的P、L波段雷達，干擾機收發天線可能需要更大的體積和質量，而彈載平臺對載荷體積和重量的限制可能會給P、L波段干擾機天線設計帶來困難。

2.2 雷達檢測接收信號時域特征對彈載雷達干擾機及其應用技術的影響

彈載雷達干擾機使用多假目標干擾信號時，常采用相參儲頻延時轉發干擾信號，以獲得雷達接收相參處理增益。實際中，如果干擾機全脈沖存儲雷達信號，當雷達信號脈寬較寬、干擾機采用時分收發隔離時，產生的多假目標信號將會因存儲雷達信號時間過長，而在到達雷達時間上滯后于彈頭回波信號，有可能遮蓋不住彈頭回波信號，因此干擾機通常采用間歇采樣延時轉發干擾信號形式，以縮短干擾信號滯后時間[4]，產生的信號幅度包絡如圖2所示。

前文中也提到雷達注意到了這種干擾信號在脈壓前信號脈寬與雷達探測信號脈寬失配的特征，利用這一特征去識別和剔除這種干擾信號，還可以使用發射射頻掩護脈沖信號欺騙雷達干擾機，如圖4所示。

針對雷達這些抗干擾措施，彈載雷達干擾機發射的干擾信號脈寬需要與雷達探測信號脈寬一致，消除干擾信號在脈寬上的失配特征。

解決這一問題可以采取干擾機收發裝置空間分置方法，將干擾機的接收機和發射機位置分置，接收機和發射機之間采取無線通信方式傳輸雷達探測信號頻率信息，如圖5所示。

圖5 干擾機收發分置

干擾機使用時，釋放系統保證干擾發射機釋放在前，干擾機接收機在后，兩者拉開距離R，確保干擾發射機發射的干擾信號fr不被干擾機接收機收到，實現干擾機收發的空間隔離。

干擾機接收機接收雷達探測信號fr，并將fr移頻至fm，發射給干擾發射機，同時保證fm不被自己接收，通過收發頻率不同，實現自身收發隔離。

干擾發射機接收干擾機接收機發射的移頻信號fm，通過反向移頻，將fm移至原頻率fr處，經調制，生成干擾信號發送回給雷達。干擾發射機的接收和發射與干擾機接收機一樣，通過fm和fr間的頻差，實現頻域隔離。

干擾機接收機與干擾發射機之間的信號fm傳輸，通過兩者之間的無線通信完成。

圖5示意的干擾系統，可實現快速全脈沖采樣存儲轉發干擾，產生的干擾信號與雷達探測信號脈寬一致，使雷達在信號脈寬上難以識別干擾信號，另外這種方法產生的干擾信號能夠獲得雷達全部相參處理增益。

干擾機在產生多假目標干擾信號時，還需要注意，多假目標之間的距離不應出現類似等間距之類的簡單規律，信號的功率幅度應與彈頭回波信號功率幅度相近，且所有多假目標信號的功率幅度不應相等，應有差別，所有多假目標信號功率幅度的變化應與干擾機到雷達之間的距離變化相參。

3 結束語

導彈突防中的雷達干擾和抗干擾，在相互對抗中，相互促進，不斷提高和發展。一種新的抗干擾技術出現，一定會帶來相應的干擾技術改進，反之亦然。