賴中安，王彩英

（解放軍91404部隊(duì)，秦皇島066000）

0 引 言

近年來(lái)，隨著電子對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展，舷外雷達(dá)有源誘餌作為水面艦艇對(duì)抗現(xiàn)代反艦導(dǎo)彈的一種有效方式，逐漸引起大家的高度關(guān)注。它接收導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)信號(hào)，然后將該信號(hào)放大后轉(zhuǎn)發(fā)出去，使導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)無(wú)法區(qū)分目標(biāo)艦船和誘餌，形成對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)的質(zhì)心干擾，從而將導(dǎo)彈誘離目標(biāo)。

本文通過(guò)分析舷外雷達(dá)有源誘餌的干擾機(jī)理，對(duì)其布放距離、布放角度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并仿真分析關(guān)鍵參數(shù)的最佳值，尋求最佳方法發(fā)揮舷外有源誘餌的干擾效能，為舷外有源誘餌的戰(zhàn)場(chǎng)使用和部隊(duì)訓(xùn)練打下基礎(chǔ)。

1 舷外雷達(dá)有源誘餌對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的干擾機(jī)理

目前反艦導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達(dá)大多采用了單脈沖雷達(dá)體制。單脈沖雷達(dá)通過(guò)瞬時(shí)比較回波信號(hào)幅度來(lái)完成對(duì)目標(biāo)的定向。對(duì)于傳統(tǒng)的舷內(nèi)干擾設(shè)備，不論其采用何種干擾樣式，在角度上都無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的干擾。而舷外雷達(dá)有源誘餌通過(guò)放大轉(zhuǎn)發(fā)與目標(biāo)艦艇回波信號(hào)一致的雷達(dá)信號(hào)，對(duì)單脈沖雷達(dá)進(jìn)行非相干雙點(diǎn)源干擾，其干擾作用的機(jī)理是質(zhì)心效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了真正的角度欺騙[1]。

1.1 雷達(dá)有源誘餌干擾方程

有源誘餌能否有效干擾反艦導(dǎo)彈，主要依賴于干擾信號(hào)與目標(biāo)反射信號(hào)的相對(duì)幅度對(duì)導(dǎo)彈角度跟蹤系統(tǒng)的影響。

假設(shè)反艦導(dǎo)彈、目標(biāo)艦船和有源誘餌的空間關(guān)系如圖1所示。反艦導(dǎo)彈的制導(dǎo)雷達(dá)以天線主瓣指向目標(biāo)，干擾機(jī)以天線主瓣指向雷達(dá)。在一般情況下，干擾機(jī)和被掩護(hù)的目標(biāo)沒(méi)有配置在一起，所以干擾能量會(huì)從雷達(dá)天線的旁瓣進(jìn)入雷達(dá)。根據(jù)圖1所示關(guān)系，制導(dǎo)雷達(dá)接收機(jī)同時(shí)接收2個(gè)信號(hào)：目標(biāo)回波信號(hào)Pres和干擾信號(hào)Prej。

圖1 拖曳式雷達(dá)有源誘餌保護(hù)艦船示意圖

當(dāng)干擾信號(hào)與回波信號(hào)的功率比大于壓制系數(shù)KJ時(shí)，可以得到有效干擾：

式中：Pt為制導(dǎo)雷達(dá)的脈沖功率；Gt為制導(dǎo)雷達(dá)發(fā)射／接收天線增益（這里假設(shè)發(fā)射和接收共用同一天線）；σ為目標(biāo)艦船的散射截面積；Rt為制導(dǎo)雷達(dá)到目標(biāo)艦船的距離；Pj為干擾機(jī)的發(fā)射功率；Gj為干擾機(jī)發(fā)射天線增益；Gt（α）為偏離開(kāi)雷達(dá)天線主瓣最大方向α角的雷達(dá)天線接收增益；Rj為干擾機(jī)到雷達(dá)的距離；rj為干擾信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)的極化失配損失系數(shù)[2]。

式（1）就是雷達(dá)有源干擾方程的一般表達(dá)式，它為舷外雷達(dá)有源誘餌的技術(shù)設(shè)計(jì)和戰(zhàn)術(shù)使用提供了理論依據(jù)。

1.2 干擾方程分析

若要拖曳式雷達(dá)有源誘餌能夠有效干擾反艦導(dǎo)彈，需要有源誘餌發(fā)射的干擾功率滿足：

式中：PD＝PjGj。

由于沒(méi)有具體的雷達(dá)天線參數(shù)，對(duì)Gt（α）利用經(jīng)驗(yàn)公式近似表示[3]：

式中：k為與制導(dǎo)雷達(dá)天線相關(guān)的常數(shù)，取0.04～0.10；θ0.5為制導(dǎo)雷達(dá)天線主瓣寬度；α為制導(dǎo)雷達(dá)與目標(biāo)連線和制導(dǎo)雷達(dá)與誘餌連線之間的夾角。

從圖1中的空間關(guān)系，應(yīng)用三角形余弦定理可以得到：

正常情況下，誘餌離目標(biāo)的距離總是小于目標(biāo)離導(dǎo)彈的距離，即Rd≤Rt，則有α＜90°。在這種情況下，將式（3）和式（4）代入式（2）中，可得：

1.3 舷外雷達(dá)有源誘餌的布放距離仿真分析

在式（5）中，取KJ＝10，Pt＝10kW、Gt＝100，σ＝5 0m2，Lp＝3dB，k＝0.0 5，θ0.5＝1 0°，Rt＝50km（以上數(shù)據(jù)為虛構(gòu)，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)由情報(bào)或試驗(yàn)得到），可做出PD～α關(guān)系和PD～Rd關(guān)系如圖2所示。

從以上仿真分析可得到如下結(jié)果：

（1）θ和α的值越靠近0°，PD的值越?。划?dāng)θ＝0°時(shí)，α＝0°，此時(shí)PD取極小值。該結(jié)果表示：在實(shí)際使用時(shí)，誘餌應(yīng)該盡量在目標(biāo)艦船和反艦導(dǎo)彈之間布設(shè)，這樣可以降低干擾發(fā)射功率要求。

（2）RD越大，PD的值越小。該結(jié)果表示：在實(shí)際使用時(shí)，誘餌應(yīng)該盡量在目標(biāo)艦船和反艦導(dǎo)彈之間，離被保護(hù)目標(biāo)艦船盡量遠(yuǎn)一些。

前面的分析沒(méi)有考慮導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)的距離分辨率因素。如果舷外雷達(dá)有源誘餌與目標(biāo)艦船的距離大于距離分辨率，則被制導(dǎo)雷達(dá)分辨為2個(gè)目標(biāo)，無(wú)法形成質(zhì)心干擾。因此，考慮到這個(gè)因素，還需要

誘餌與目標(biāo)艦船的距離小于距離分辨率。

圖2 雷達(dá)有源誘餌干擾發(fā)射功率PD與α和Rd的關(guān)系圖

2 舷外雷達(dá)有源誘餌質(zhì)心干擾效果分析

2.1 舷外雷達(dá)有源誘餌質(zhì)心干擾方程

雷達(dá)有源誘餌通過(guò)放大和轉(zhuǎn)發(fā)敵方雷達(dá)的信號(hào)，與水面艦艇的真實(shí)回波信號(hào)共同作用來(lái)完成導(dǎo)彈誘騙。其干擾作用的機(jī)理是質(zhì)心效應(yīng)[4]。如圖3所示，很明顯，為了引誘導(dǎo)彈遠(yuǎn)離目標(biāo)艦，應(yīng)該讓?duì)?越大越好。

圖3 舷外雷達(dá)有源誘餌質(zhì)心干擾過(guò)程

由質(zhì)心原理可知：

從而可得：

在α變化、其他條件不變的情況下，KJ與α的關(guān)系為：

當(dāng)?shù)那闆r，即式（9）可進(jìn)一步簡(jiǎn)化得到：

圖4 舷外雷達(dá)有源誘餌布放角度示意圖

2.2 舷外雷達(dá)有源誘餌布放角度數(shù)學(xué)模型

假定反艦導(dǎo)彈對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)艦船，雷達(dá)有源誘餌與目標(biāo)艦對(duì)導(dǎo)彈的張角為α；目標(biāo)艦與導(dǎo)彈的距離為Rt；雷達(dá)有源誘餌與導(dǎo)彈的距離為Rj；導(dǎo)彈與目標(biāo)艦對(duì)雷達(dá)有源誘餌的張角為γ；有源誘餌的布放角度為β；導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)的距離分辨率為Dj；導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)的角度分辨率為J；主波束角度為θ0.5。對(duì)于導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)，一般角度分辨率小于半波束角，即J

從圖4中的空間關(guān)系，根據(jù)三角形正弦定理有：

則可得到有源誘餌的布放角度β為：

在上面的討論中，沒(méi)有考慮反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的距離分辨率和角度分辨率。在實(shí)際雷達(dá)有源干擾過(guò)程中，有源誘餌與目標(biāo)艦對(duì)導(dǎo)彈的張角α在角度分辨率內(nèi)才能形成質(zhì)心干擾。同時(shí)由于制導(dǎo)雷達(dá)的距離分辨率限制，雷達(dá)有源誘餌并不能無(wú)限制布放。因此，在實(shí)際舷外雷達(dá)有源誘餌的布放中，這2個(gè)因素是必須要考慮的重要方面[5]。

下面分2種情況進(jìn)行討論。

（1）受導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)的距離分辨率Dj的限制，有源誘餌與目標(biāo)艦對(duì)導(dǎo)彈的張角α小于制導(dǎo)雷達(dá)角度分辨率J。

由于因此有源誘餌一定在主波束內(nèi)。此時(shí)，有源誘餌的最佳布放角度β為：

此時(shí)需要滿足條件：Rd≤Dj≤RtsinJ，且引偏角度，其中

（2）有源誘餌不受導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)的距離分辨率Dj限制，但受制導(dǎo)雷達(dá)角度分辨率J限制。

此時(shí)，為了達(dá)到最佳干擾效果，應(yīng)該選擇α＝J。則有源誘餌的最佳布放角度β為：

此時(shí)需要滿足條件：Dj≥Rd＞RtsinJ，且引偏角度，其中

2.3 舷外雷達(dá)有源誘餌布放角度仿真分析

根據(jù)以上分析，取PD＝100kW，Pt＝10kW，（以上數(shù)據(jù)為虛構(gòu)，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)由情報(bào)或試驗(yàn)得到），可做出Rt從12km到2km范圍內(nèi)，最佳布放角度β和Rt的關(guān)系如圖5所示。

圖5 雷達(dá)有源誘餌最佳布放角度β與Rt關(guān)系圖

從圖5可以看出，當(dāng)導(dǎo)彈距離目標(biāo)艦船比較遠(yuǎn)時(shí)，舷外雷達(dá)有源誘餌的最佳布放角度比較大，接近于90°；隨著導(dǎo)彈不斷接近目標(biāo)艦船，最佳布放角度越來(lái)越小[6]。其布放位置變化趨勢(shì)如圖6所示。

圖6 雷達(dá)有源誘餌布放位置變化趨勢(shì)圖

3 結(jié)論

以上理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明：

（1）對(duì)于布放距離來(lái)說(shuō)，舷外雷達(dá)有源誘餌距離目標(biāo)艦艇越遠(yuǎn)越好，距離反艦導(dǎo)彈越近越好，且小于等于制導(dǎo)雷達(dá)的距離分辨率Dj。即其應(yīng)盡量在目標(biāo)艦船和反艦導(dǎo)彈之間，向?qū)椃较蛲斗耪T餌。

（2）對(duì)于布放角度來(lái)說(shuō)，舷外雷達(dá)有源誘餌的布放角度與導(dǎo)彈到目標(biāo)艦船的距離、導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)的角度分辨率和距離分辨率相關(guān)。其對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

式中：β為最佳布放角度；Dj為導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)的距離分辨率；Rt為導(dǎo)彈到目標(biāo)艦船的距離；J為導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)的角度分辨率；Rd為布放距離。

[1]王萬(wàn)通.投擲式有源雷達(dá)誘餌技術(shù)分析[J].電子對(duì)抗技術(shù)，1997（3）：1－3.

[2]王萬(wàn)通，龐國(guó)榮.拖曳式有源雷達(dá)誘餌[J].電子對(duì)抗技術(shù)，1998，13（3）：21－25.

[3]于兵，高東華.舷外誘餌對(duì)抗單脈沖雷達(dá)體制反艦導(dǎo)彈的研究[J].艦船電子工程，2003（2）：51－54.

[4]朱炳賢譯.舷外有源誘餌對(duì)付反艦導(dǎo)彈的有效性[J].水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù)，2003（4）：1－17.

[5]石長(zhǎng)安.舷外誘餌及其戰(zhàn)術(shù)使用方式分析[J].飛航導(dǎo)彈，2004（11）：59－62.

[6]許海龍.艦載舷外雷達(dá)有源誘餌作戰(zhàn)應(yīng)用和效能分析[J].電子信息對(duì)抗技術(shù)，2007（4）：50－53.