王柏杉，楊連洪

（解放軍91404 部隊(duì)，秦皇島066001）

0 引 言

在電子戰(zhàn)裝備試驗(yàn)訓(xùn)練中，需要提供多信號(hào)、多方位、高密度的復(fù)雜電磁信號(hào)環(huán)境，而要形成這樣復(fù)雜的電磁環(huán)境，依靠大量的實(shí)裝雷達(dá)來(lái)構(gòu)建是不現(xiàn)實(shí)的。利用外場(chǎng)大功率雷達(dá)信號(hào)環(huán)境模擬器模擬多部雷達(dá)，形成所需的復(fù)雜電磁環(huán)境是切實(shí)可行的。但是，所模擬的雷達(dá)信號(hào)逼真度是必須要考慮的問(wèn)題，尤其對(duì)于模擬機(jī)械掃描雷達(dá)信號(hào)，所形成的掃描序列是否真實(shí)，對(duì)偵察機(jī)接收是否有影響是必須要考慮的問(wèn)題。

1 雷達(dá)的掃描特性

雷達(dá)產(chǎn)生的掃描信號(hào)相對(duì)于電子戰(zhàn)偵察機(jī)來(lái)說(shuō)，即為所接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。這是由于雷達(dá)天線波束的形狀及其相對(duì)于電子戰(zhàn)偵察機(jī)位置的運(yùn)動(dòng)變化引起的。偵察機(jī)所接收的雷達(dá)掃描信號(hào)的幅度隨時(shí)間變化，分析這些變化曲線形狀就可以確定雷達(dá)的波束寬度和掃描樣式。

搜索雷達(dá)的天線通常在方位上360°旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行圓周掃描，如圖1 所示，這時(shí)偵察機(jī)接收的是均勻間隔的主波束，主波束之間間隔等于圓周掃描周期。

扇掃雷達(dá)天線方位上在某一扇區(qū)內(nèi)來(lái)回進(jìn)行掃描，如圖2 所示。偵察機(jī)根據(jù)主波束間隔可以判斷扇掃周期，根據(jù)主波束間隔是否均勻可以判定是單向掃描還是雙向掃描。

圖1 圓周掃描信號(hào)

圖2 扇形掃描信號(hào)

2 掃描信號(hào)的失真度分析

機(jī)械雷達(dá)的掃描信號(hào)是通過(guò)天線的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，由于天線的方向圖不同，天線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成的包絡(luò)也不相同。

雷達(dá)信號(hào)環(huán)境模擬器一般在一套轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝幾個(gè)波段的天線，需要既模擬掃描雷達(dá)信號(hào)，又要模擬跟蹤雷達(dá)信號(hào)，況且模擬的多部掃描雷達(dá)掃描類(lèi)型和掃描周期也不盡相同，所以不可能通過(guò)天線轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行模擬。

雷達(dá)信號(hào)環(huán)境模擬器通過(guò)以下幾個(gè)過(guò)程對(duì)掃描信號(hào)進(jìn)行模擬：首先，通過(guò)頻率綜合器產(chǎn)生所需的調(diào)制脈沖序列；其次，根據(jù)所要模擬的天線特性，形成相應(yīng)的天線方向圖；再次，根據(jù)天線方向圖以及掃描特性，通過(guò)調(diào)制器對(duì)脈沖幅度進(jìn)行調(diào)制；最后，這些脈沖序列通過(guò)行波管放大器進(jìn)行功率放大，經(jīng)過(guò)天線輻射出去。形成這樣的脈沖序列，雖然雷達(dá)信號(hào)環(huán)境模擬器天線不轉(zhuǎn)動(dòng)，始終對(duì)準(zhǔn)偵察機(jī)天線，但從偵收到的脈沖序列角度看，就類(lèi)似掃描信號(hào)。

下面是頻率綜合器輸出的一組掃描信號(hào)波形。

圖3 頻率綜合器輸出的一組掃描信號(hào)波形

圖3（a）模擬的是辛格函數(shù)方向圖，圖3（b）模擬圓周掃描信號(hào)，圖3 （c ）模擬扇掃描信號(hào)，頻率綜合器可以逼真地模擬雷達(dá)掃描信號(hào)。

但是，該掃描信號(hào)通過(guò)脈沖行波管放大器之后，由于放大器的特性決定了該掃描信號(hào)會(huì)發(fā)生改變。脈沖行波管放大器的放大特性如圖4 所示。

信號(hào)輸入功率在P1到P2之間，放大器處于線性區(qū)，輸出功率隨著輸入信號(hào)功率的增大而增大。信號(hào)輸入功率在P2到P3之間，放大器處于飽和區(qū)，輸入信號(hào)功率雖然增大，但輸出功率并不變化。信號(hào)輸入功率大于P3時(shí)，放大器處于過(guò)飽和區(qū)，隨著輸入信號(hào)輸入的功率增大，輸出功率反而變小了。從圖4 可以看出，脈沖行波管放大器的線性區(qū)間很短，飽和區(qū)間很寬，這是由放大器的使用特性決定的。脈沖行波管放大器主要工作的飽和區(qū)，以最大功率進(jìn)行輸出。

圖4 脈沖行波管放大器的放大特性

由于外場(chǎng)雷達(dá)信號(hào)環(huán)境模擬器要求輻射信號(hào)作用距離遠(yuǎn)，所以脈沖行波管放大器要以最大功率輸出，即在飽和區(qū)工作。

圖5 的包絡(luò)由頻率綜合器產(chǎn)生，傳輸給行波管放大器放大。圖6 中信號(hào)波形是經(jīng)過(guò)放大器放大后的輸出，從圖中可見(jiàn)，只有處于P1和P3之間的部分才能進(jìn)行放大，即只有粗線是經(jīng)過(guò)脈沖行波管放大器放大后輸出的掃描信號(hào)，其余波形（包括副瓣）幅度由于達(dá)不到放大器放大門(mén)限，不予放大。而P2和P3之間由于工作在飽和區(qū)，尖峰被削成了平頂。

圖5 放大器輸入的掃描波形

圖6 放大器輸出的掃描波形

圖7 是頻率綜合器模擬的圓周掃描信號(hào)，圖8是經(jīng)過(guò)放大器進(jìn)行功率放大之后的掃描包絡(luò)。圖9是ESM偵察機(jī)實(shí)際偵收到掃描信號(hào)的包絡(luò)形狀。

從圖7 和圖9 比較中可以明顯看出經(jīng)過(guò)脈沖行波管放大器之后掃描信號(hào)的失真度。

圖7 頻率綜合器輸出的圓掃信號(hào)波形

圖8 功率放大器輸出的圓掃信號(hào)波形

圖9 ESM偵收到的圓掃信號(hào)波形

尖峰由于工作在飽和區(qū)，輸出信號(hào)幅度一致，波形尖峰被削平了。副瓣由于幅度小，達(dá)不到偵察機(jī)靈敏度之上，副瓣被丟失了。由于放大器線性區(qū)間很窄，輸出信號(hào)幅度很快就被截止了。

3 對(duì)ESM偵收的影響及應(yīng)對(duì)措施

從圖8 中可以看出，外場(chǎng)大功率信號(hào)環(huán)境模擬器通過(guò)脈沖行波管放大器產(chǎn)生的掃描信號(hào)，與實(shí)際雷達(dá)形成的掃描信號(hào)不完全相同，在照射時(shí)間內(nèi)，脈沖幅度變化不大，形成一個(gè)平頂。

從ESM偵收的脈沖序列來(lái)看，不可能像真實(shí)雷達(dá)產(chǎn)生的掃描信號(hào)，會(huì)存在一定的失真度，從而在進(jìn)行信號(hào)分選時(shí)，依靠脈沖包絡(luò)和副瓣以及掃描周期進(jìn)行分選掃描信號(hào)是很困難的。要想解決掃描信號(hào)失真度問(wèn)題，可以從兩方面進(jìn)行考慮：

（1）增加發(fā)射機(jī)輸出功率

增加發(fā)射機(jī)功率，讓脈沖行波管工作在臨近飽和區(qū)，即輸入功率最大值在飽和區(qū)，其余下降點(diǎn)和副瓣工作在線性區(qū)，這樣保證放大器輸出包絡(luò)平頂沒(méi)有失真。由于放大器輸出信號(hào)功率大，可以達(dá)到ESM偵察機(jī)靈敏度之上，與真實(shí)雷達(dá)掃描信號(hào)包絡(luò)波形一致。

（2）減小與ESM偵察機(jī)之間距離

雷達(dá)信號(hào)環(huán)境模擬器可以安裝在艦船上，與ESM偵察機(jī)艦船伴隨，減少與偵察機(jī)之間距離，從而減少信號(hào)空間衰減。這樣，脈沖行波管放大器仍然工作在臨近飽和區(qū)，使得輸出信號(hào)包絡(luò)沒(méi)有失真。即使信號(hào)比較小，由于作用距離近，信號(hào)損耗小，仍然可以達(dá)到ESM偵察機(jī)靈敏度之上。這樣模擬的掃描雷達(dá)信號(hào)仍然近似于實(shí)際掃描體制雷達(dá)。

4 結(jié)束語(yǔ)

外場(chǎng)雷達(dá)信號(hào)環(huán)境模擬器產(chǎn)生的掃描信號(hào)失真是由于脈沖行波管放大器工作在飽和區(qū)形成的，為了使得模擬器產(chǎn)生的掃描信號(hào)更加與真實(shí)雷達(dá)相似，提出了2 種解決途徑，使行波管放大器在線性區(qū)和臨近飽和區(qū)工作。這樣，外場(chǎng)大功率雷達(dá)信號(hào)環(huán)境模擬器就可以同時(shí)模擬多部掃描體制雷達(dá)信號(hào)，為電子戰(zhàn)裝備試驗(yàn)訓(xùn)練提供所需的信號(hào)環(huán)境。

［1］林象平.雷達(dá)對(duì)抗原理［M］.西安：西北電訊工程學(xué)院出版社，1985.

［2］戴清民.電子防御導(dǎo)論［M］.北京：解放軍出版社，1999.