雷达干扰机的基本体制和类型探讨

时间:2022-10-24 13:35:03 来源:网友投稿

【摘要】干扰机对雷达进行干扰需要一定的条件。介绍了雷达干扰机中引导式干扰机(多为抑制性干扰)和回答式干扰机这两种基本体制。同时阐述了目前雷达干扰机的几种类型。指出了雷达干扰机必须满足的几个方面的要求。

【关键词】雷达干扰机;基本体制;干扰机类型

1.引言

雷达从20世纪30年代用于军事装备以来,已经有70多年的实战应用历史。雷达在第二次世界大战中发挥了很大作用,在第二次世界大战后,虽然没有发生世界大战,但是在每次的局部战争中都发挥了重大作用。雷达是千里眼,发展到现在已不止是探测到千里之外的目标,而是可观察到的目标更远。随着电子技术的不断发展,雷达出现了许多种新的体制,例如,常规脉冲雷达中的多种体制、脉冲压缩雷达、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、相控阵雷达、捷变频雷达、多发多收等多种新型雷达体制。雷达干扰是随着雷达的产生而产生的,随着雷达的发展而发展的。这就是说在雷达应用的那一天起就产生了雷达对抗,雷达发展了一种新的体制,也就会出现对抗该新体制雷达的干扰设备。

雷达的发射机基本有两种类型:一种是大功率主振源,它产生的微波脉冲功率为兆瓦量级,早期的雷达多数采用这种发射方式。另一种是单只或多只小功率连续波振荡源,现在雷达采用的发射机属于这一种。它的频率比较稳定,寿命长,然后再用脉冲调制,经脉冲功率放大器放大输出。脉冲源既是发射机的脉冲调制源又是显示器的同步脉冲源,是雷达测距的基准脉冲。收发开关是雷达能够收发共用一个天线的重要器件,有大功率脉冲信号输入时,它将发射机与天线接通,在有弱信号输入时,它将天线与接收机接通,使雷达很方便地共用一个天线。低噪声放大器主要是为了改善接收机的灵敏度,使雷达能够增大探测距离。一般的雷达接收机主要采用超外差接收体制,它用本振和混频把信号降低为中频,使信号容易放大,再用检波器提取视频脉冲,经过在显示器上显示,使操纵员很直观地读出目标的坐标位置。在第二次世界大战后,虽然没有进行第三次世界大战,但是世界上的局部战争接连不断。对世界影响比较大的几次局部战争,例如,朝鲜战争、越南战争、四次中东战争、马岛战争、海湾战争、伊拉克战争……这些战争在很大程度上促进了雷达和雷达对抗的发展。

目前,雷达已被广泛地用于检测地面、海上、空中、空间和地下目标。它已成为防空系统及进攻性的导弹和其他作战武器的重要组成部分。在防空方面,它具有监视和武器控制功能,可以对目标进行检测、目标识别、目标跟踪、目标分配到武器系统、目标跟踪武器控制、引导武器拦截、评估交战的有效性等。在导弹系统中可用雷达方法进行武器的制导和引爆。而合成孔径的高分辨力成像雷达,已用于检测战场上的固定目标和运动目标成像侦察。

雷达在民用方面也有广泛的应用,如遥感测试,气象观察、行星观察、近程地下探测、为航海运输指引航道和提供海上浮冰测绘。

众所周知,干扰机对雷达实施干扰必须具备一定的条件。研究发现:干扰机对雷达实施有效的干扰必须具备的条件是:频率上、方向上、极化上的对准;足够的干扰信号强度;有效的干扰调制信号样式。频率、方向和极化上对准是干扰得以进入雷达接收机的必要条件。在此基础上,足够的干扰信号强度及有效的调制样式才能充分发挥压制和破坏雷达工作的效能。

雷达天线一般都是线性极化的,即垂直极化或水平极化。干扰机只要采用圆极化或倾斜(45o)极化,便可对各种雷达进行干扰。这时,极化系数r=0.5,就是说,干扰机以功率损失50%为代价,换取了在极化上干扰各种雷达的能力。

2.干扰机的基本体制

没有干扰不了的雷达,也没有抗不掉的干扰。从分析各种雷达体制的规律中可以看出,雷达和各种无线电设备有共同的弱点。

(1)工作在雷达或无线电设备的接收通带内的各种信号,它不分真假、不分敌我,都能接收到。

(2)不论雷达采用什么样的信号处理方式,只要干/信比达到一定的阈值,在干扰和信号的混合体中,都无法提取有用信息。

(3)无论雷达采用什么样的天线,它在360。的范围内实际上都有副瓣存在。由于雷达或无线电设备的固有特牲,这3个弱点必然存在,所以,不论什么样体制的雷达都能对它进行有效的干扰。

雷达尽管有各种各样的体制和类型,但是干扰雷达的干扰机,就基本体制而言,只有两种,即引导式干扰机(多为抑制性干扰)和回答式干扰机。

引导式干扰机的基本特点是其频率、方向和干扰调制样式上都始终由雷达侦察机来引导和控制,以保证干扰信号在频率、方向上对准雷达。它的另一个特点是干扰发射机本身只有射频振荡器,主动地产生干扰信号,所以引导式干扰机也称为主动式干扰机。

回答式干扰机虽然也必须保证在频率、方向上对准被干扰的雷达,但其特点是以“回答式”的方式工作。即它发射干扰信号要受到雷达信号的控制,只有在它每收到一个雷达脉冲信号时才能发射一个干扰信号,以示“回答”。由于这种干扰是受雷达信号触发而被动工作的,故也称被动式干扰机。

3.雷达干扰机的主要类型

雷达干扰机虽然只有两种工作体制,但根据战术用途和使用环境以及所采用的新技术不同,形成了许多各具特色的干扰机。主要的有以下七种:

3.1 噪声干扰机

又称杂波干扰机。它产生的压制性干扰可以压制和掩盖各种各样的雷达信号,具有多种干扰效果,是迄今用途最广的一种干扰方式。

3.2 回答式干扰机

又称欺骗式干扰机。主要用作飞机的自卫电子设备,干扰炮瞄雷达及导弹制导雷达对飞机的跟踪,故亦称跟踪遮断器。这种干扰机主要是实施距离欺骗,角度欺骗和速度欺骗,也常用来对警戒雷达施放假目标干扰。

3.3 双模干扰机

它是现代干扰技术在多功能方面的发展。它将连续波压制性噪声干扰和脉冲波欺骗性干扰这两者结合在一起,使一部干扰机兼备这两个方面的能力。所以也称为综合式干扰机,或直接叫做噪声-欺骗式干扰机。

3.4 引导干扰机

专门用来干扰炮弹、导弹的近炸引信,使之提前爆炸。根据近炸引信工作体制的不同,干扰的方式也有多种,例如连续波的多普勒频率调频干扰、噪声干扰、杂乱脉冲干扰等。机载、弹载自卫用的引信干扰机则功率不大、体积小巧。装置于地面上和舰艇上的反导弹系统所用的引信干扰机,功率大、体积也不小,所以干扰距离较远。

3.5 相控阵干扰机

它是将相控阵应用于雷达干扰机,使得雷达干扰机在大功率、多功能、自适应能力等各种性能上都有很大的提高。相控阵干扰机最突出的特点是干扰功率大;波束可灵活快速控制,能边搜索边跟踪目标;一机多用,自适应能力强,大大简化了干扰体系。一部相控阵干扰机可以完成搜索测向、跟踪、瞄准干扰、阻塞干扰以及回答式干扰。然而相控阵干扰机由于技术复杂、成本高,目前仍处于研制试用阶段。

3.6 自适应干扰机

这是由计算机控制的,能够针对雷达的性质和威胁程序,实施快速有效的干扰的自动化干扰机。高速数字计算机是这类干扰机的关键部件。雷达侦察机对雷达信息自动获取、分析、分选,确定目标性质和威胁程度,根据雷达参数确定工作方式,并在方向上、频率上、时间上对干扰功率进行控制、引导、监定干扰效果等,这些都由计算机处理和控制。

3.7 投掷式干扰机

也称一次使用干扰机。这是在现代防空系统严密的情况下,为了保证轰炸机。洲际导弹突袭成功而迅速发展起来的一种干扰机。这要求做得小巧,以便用无源干扰投放器就能投掷。另外,还有一种较大型的自动工作的干扰机,它由飞机、无人驾驶飞机、气球等投放到敌纵深雷达基地或导弹基地附近,以增大干扰压制区或干扰效果。

4.对雷达干扰机的要求

雷达干扰机要想有效地进行干扰,必须满足以下几个方面的要求:

4.1 干扰机的频率覆盖范围

干扰机的频率覆盖范围是根据被干扰雷达的频率分布及其跳频范围来确定的。干扰频段必须能够覆盖整个被干扰雷达(不仅一部)的频率范围。引导侦察机的频率覆盖应保证等于或大于干扰发射机的频段。

4.2 干扰功率应足够强

干扰机的功率是根据总的战术要求提出的。它通常要求在最小的干扰距离内,被干扰的雷达接收机的输入端功率要大于雷达目标回波的功率。否则,就达不到应有的干扰强度,以致使干扰失效。

4.3 干扰的空间范围要大

干扰空间范围包括干扰距离及干扰角度范围,这主要根据干扰机的用途和战术要求而定。对于舰载干扰机要求全方位的干扰。

4.4 频率和方位引导误差要求

频率引导误差与干扰方式,干扰调制样式及干扰带宽有关。瞄准式干扰比阻塞式、扫频式干扰对频率引导误差的要求高;噪声调幅干扰比噪声调频干扰对频率引导误差的要求高;距离欺骗干扰对储频精度有较高要求,而回答式干扰在频域展开工作,不需要频率引导。

方位引导误差与干扰机的用途及其所要求的干扰空间范围有关,并在很大程度上取决于干扰发射机功率的大小。干扰发射功率很强,可以实现全干扰空域的阻塞式干扰,对方位引导误差就不要求;如果干扰发射功率不够大,需要用较高增益的天线以保证所需的有效干扰功率,这时就需根据干扰波束宽度,确定对干扰机方位引导误差的要求,即方位引导误差小于干扰波束宽度的一半。

4.5 引导时间要短

所谓干扰机的引导时间,是指从截获雷达信号,瞬时精确地测频和测向,对信号处理到干扰机在方向上、频率上对准雷达,直至可以实施干扰所用的时间。对引导时间的要求是根据舰载武器系统的性能及雷达抗干扰能力而确定的。现代高速末制导雷达从开机到命中目标只有十几秒,这就迫使干扰机必须以尽快的速度完成引导并进行有效的干扰。现代干扰机的引导时间可以在ms甚至us量级。回答式干扰机所需时间最短,其干扰迟延时间可以小于0.1-0.2us量级。

4.6 同时干扰多批目标

现代干扰机应有能力同时干扰不同方向、不同频率、不同体制的多部威胁雷达。在时间上、方向上和频率上可以高速切换,从而实现功率管理,以有限资源达到最好的干扰效果。

4.7 广泛应用数字射频存贮器(DRFM)

DRFM正沿着获得更高采样率、更高分辨率、更大存贮容量、更高可靠性、更低功耗和成本的方向发展。将它应用于距离波门拖引和速度波门拖引,能对脉冲多普勒雷达和脉冲压缩雷达实施有效的干扰;可按照需要在一定的空间产生多个具有一定速度的假目标,用以迷惑敌方雷达;产生相位码、频率码和任意调制的脉冲波形;信号特征分析等。以上这些应用均能有效地提高雷达干扰机的性能。

5.结束语

在现代新形势下,新体制雷达的干扰原理、干扰方法、干扰机及被保护目标间的配置距离和干扰效果都有新的变化。其重点内容包括:雷达和雷达对抗的发展;对合成孔径雷达的干扰技术;对脉冲压缩雷达的干扰技术;对脉冲多普勒雷达的干扰技术;一机对多制的干扰技术;对不同体制雷达安装在不同平台上的有效干扰压制区和干扰暴露区的分析计算;对相控阵雷达的干扰技术;对双(多)基地雷达干扰技术;雷达干扰机在解决所需要的等效干扰大功率、高接收灵敏度、宽频带和多频段多天线间的收发隔离宽带天线技术等技术。

干扰机对雷达进行干扰需要一定的条件。本文详细介绍了雷达干扰机中引导式干扰机(多为抑制性干扰)和回答式干扰机这两种基本体制。同时阐述了目前雷达干扰机的7种主要类型。指出了雷达干扰机必须满意的7个方面的要求。对研制和开发雷达干扰机有一定的启示作用。

参考文献

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作者简介:陈剑(1978—),男,湖北孝感人,毕业于武汉理工大学工业自动化专业,主要从事无源干扰对抗技术工作,研究方向:电子对抗、自动控制。

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