95539部隊 徐家迅
隨著第二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束,雷達開始大量運用于軍事領(lǐng)域,為反雷達的電子干擾也應(yīng)運而生。雷達在今后的對抗中如何保持戰(zhàn)斗力,如何對抗敵方干擾,成為了當前軍事技術(shù)專家面臨的重要課題。在實戰(zhàn)中證明了這樣一個事實,即抗干擾能力越強的雷達越能使武器控制系統(tǒng)充分發(fā)揮戰(zhàn)斗力。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭形態(tài)由機械化逐步向信息化過渡,電子信息技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用,形成了一個敵方與我方、對抗與反對抗的復(fù)雜電磁環(huán)境。通過對復(fù)雜電磁環(huán)境對雷達通信系統(tǒng)影響的正確認識,對于提高雷達設(shè)備的工作效能以及抗干擾能力,有著重大的意義。
1.1 定義及其組成
復(fù)雜電磁環(huán)境指的是:現(xiàn)代信息戰(zhàn)中交戰(zhàn)雙方在對抗中產(chǎn)生的密度高、類型多的電磁輻射信號,以及現(xiàn)代軍事中電子設(shè)備的大量使用造成的相互影響及干擾,以至于產(chǎn)生在空域上縱橫交叉、頻域上擁堵重疊、時域上突發(fā)多變,嚴重影響武器裝備效能、軍事行動和指揮的無形戰(zhàn)場環(huán)境。敵我雙方的電子對抗,各種武器裝備釋放出的電磁波,民用電子設(shè)備所產(chǎn)生的電磁輻射是構(gòu)成復(fù)雜電磁環(huán)境的主要因素。再加上強電磁輻射干擾機、電磁脈沖彈和各種定向能武器的應(yīng)用,使作戰(zhàn)中的電磁環(huán)境變得愈加復(fù)雜。
1.2 復(fù)雜電磁環(huán)境的特點
1.2.1 種類多樣化
復(fù)雜電磁環(huán)境的形成因素是多種多樣的,由復(fù)雜電磁環(huán)境的定義可以看出,它包括:敵我雙方進行電子對抗時產(chǎn)生的電磁波以及各種裝備產(chǎn)生的電磁能量,民用電子產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁輻射和自然現(xiàn)象產(chǎn)生的電磁波。
1.2.2 空間交織性
電磁環(huán)境的空間交織性是由電磁頻譜獨特的物理特性決定的,它具體指的是在敵我兩方相互爭奪和使用的電磁空間范圍中,雙方發(fā)射的電磁信號都集中交錯在一起。具體體現(xiàn)在電磁活動過程中在時域上的連續(xù)交錯,空域上的縱橫交錯,頻域上的密集擁堵和能域上的強弱不一。
1.2.3 信號形式多樣性
隨著當今科學技術(shù)不斷進步,電子信息技術(shù)突飛猛進,各種新型雷達設(shè)備和通信系統(tǒng)的出現(xiàn),也讓其使用的信號模式更加復(fù)雜多變。當前,世界上的通信信號種類已達數(shù)百種之多,這極大地增加了電磁環(huán)境的復(fù)雜程度。
1.2.4 能量密度分布不均勻
由于電子設(shè)備釋放的電磁波穩(wěn)定性不是很高,在傳播途中極易受到其他因素的影響和干擾,加上戰(zhàn)場中作戰(zhàn)雙方選擇的攻擊目標位置不同,造成了在整個戰(zhàn)場空間中,有的地方能量強且集中,有的地方能量弱且分散,密度很不均勻。
1.2.5 頻譜范圍寬廣,頻譜重疊
電子設(shè)備的大量裝備和信息技術(shù)的不斷進步,現(xiàn)代戰(zhàn)場中的電磁信號占據(jù)的頻譜幾乎覆蓋了所有頻段。
只有對雷達系統(tǒng)采取有效的抗干擾措施,才能保證在復(fù)雜的電磁環(huán)境下取得戰(zhàn)場的主動權(quán)。
2.1 極化濾波法
信號特征之一便是極化。極化濾波抗干擾的原理是根據(jù)目標回波的極化特征實現(xiàn)的;極化分集、極化捷變以及自適應(yīng)極化技術(shù)組成了該技術(shù)。利用和干擾信號極化正交的收發(fā)系統(tǒng)可以達到濾過干擾的效果。如頻率捷變雷達、脈沖多普勒雷達、戰(zhàn)術(shù)相控陣雷達、跳頻通信電臺等。提高了一部分捷變頻與動目標顯示的兼容性,多基地雷達的核心技術(shù)已經(jīng)逐漸突破,戰(zhàn)術(shù)導彈廣泛采用復(fù)合制導技術(shù)。
2.2 能域抗干擾法
與噪聲干擾的能量對抗中,增加雷達的發(fā)射功率,提高雷達有效作用距離,在能量上是有助于雷達的。該技術(shù)可在脈沖內(nèi)對信號進行相位調(diào)節(jié)或頻率調(diào)節(jié),把在接收機中分布在較寬脈寬上的能量集中壓縮,形成高幅度窄脈沖的脈沖壓縮技術(shù),可以使有限峰值功率發(fā)射機的發(fā)現(xiàn)距離大大提高?,F(xiàn)代雷達大多都采用了脈沖壓縮技術(shù),這種技術(shù)壓縮比很大,因此需要干擾機增加幾倍、幾十倍的輻射功率,由此起到抗干擾作用。
2.3 頻域抗干擾法
2.3.1 跳頻法
該方法是在頻域抗干擾中較常見且簡單的方法。我們知道,雷達都提供有若干工作頻率點和波段,當某一頻率發(fā)現(xiàn)被干擾時,立即切換到另一個頻率或波段上去,這樣就有可能躲開甚至跳出干擾的頻段范圍。為了能夠快速跳頻,許多雷達上都裝有引導雷達跳到干擾小的工作頻率上的頻譜分析設(shè)備。
2.3.2 擴展頻段法
通過擴展雷達頻段,使之到達新的頻域,迫使敵方必須研制新的干擾機才能進行干擾,可有效的進行抗干擾作業(yè),提高在電子對抗戰(zhàn)爭中的優(yōu)勢。
上述兩種抗干擾方式可以相互結(jié)合,例如,將跳頻信號用直擴碼進行調(diào)制的跳頻/直擴(FH/DS)混合抗干擾體制,直擴信號的特點是其功率譜密度低,敵方難以偵收,且只要偵收時間超過跳頻所需時間,也無法再進行跟蹤干擾。美國的軍事衛(wèi)星系統(tǒng)和雷達通信衛(wèi)星采用了跳頻/直擴混合體制,美國的三軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息發(fā)布系統(tǒng)(JTIDS)就采用跳時、跳頻加直擴的三維抗干擾技術(shù)體制。
隨著電子信息技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的核心支撐作用日益明顯,為了適應(yīng)在電子戰(zhàn)中激烈對抗的局面,新型雷達得以迅速發(fā)展和廣泛運用。在電子干擾與抗干擾日趨激烈的大形勢下,現(xiàn)代雷達抗干擾應(yīng)具有以下特點:
3.1 雷達系統(tǒng)要不斷提高自身信息處理能力、響應(yīng)速度、跟蹤精度以及對復(fù)雜電磁環(huán)境的應(yīng)對能力,必須以計算機為核心進行快遞數(shù)字化信息傳遞和處理。要適應(yīng)密集電磁信號環(huán)境,就必須提高識別目標回波變化的能力,同時進行跟蹤多個目標,采取雜波抑制。
3.2 雷達系統(tǒng)應(yīng)能應(yīng)對積極干擾,能及時判別消極干擾的綜合的多功能能力,綜合利用雷達抗干擾技術(shù),加強抗干擾能力。
3.3 雷達設(shè)備要具有在密集信號環(huán)境中快速偵測、捕獲、篩選和判斷出威脅信號的綜合管理力,并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的威脅級別自動選擇抗干擾的最好應(yīng)對措施,并對干擾源實時定位。
3.4 電子戰(zhàn)中的干擾手段不斷變化,各種威脅復(fù)雜多樣,雷達設(shè)備必須根據(jù)任務(wù)指示,快速改裝成具備相應(yīng)對抗功用和性能的設(shè)備。雷達系統(tǒng)要高度積木化,采用模塊化的軟硬件實施現(xiàn)場更換,才能有效減少電子干擾的影響。
3.5 面對那些已經(jīng)擴展頻段的雷達對抗系統(tǒng)的威脅,要求雷達設(shè)備在頻域中占據(jù)更寬更多的頻譜。最大限度的發(fā)揮打雷在能量上的優(yōu)勢,減輕電磁干擾的作用。
3.6 不斷變化的威脅促使雷達系統(tǒng)向集成化和固態(tài)化發(fā)展。如利用微波集成電路、容錯電路、大規(guī)模及超大規(guī)模電路和可對故障進行自檢的機內(nèi)測試電路,提高雷達設(shè)備進行抗干擾的可行性、可靠性。
4.1 信息準則
信息準則是基于雷達工作目的作為出發(fā)點,即是獲取作戰(zhàn)中具有價值性的情報,而抗干擾效能的衡量標準是雷達在被干擾后前期獲取信息數(shù)據(jù)的損失程度。該準則能準確評估雷達系統(tǒng)抗干擾能力,但其計算復(fù)雜,因此尚未得以普及。
4.2 概率準則
從雷達在復(fù)雜電磁環(huán)境中抗干擾的概率來評價雷達的抗干擾能力。該準則提出的前提是不參考具體干擾措施,在無干擾條件下,對雷達完成任務(wù)的概率進行分析對比。一般概率表現(xiàn)形式為:發(fā)現(xiàn)概率、殺傷概率、引導概率、受欺騙概率等。和信息準則一樣,該準則概念清楚,但難以計算。
4.3 戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準則
該準則在試驗和分析中被廣為采用。雷達設(shè)備抗干擾能力是通過雷達有效作用距離、測量精度等戰(zhàn)術(shù)指標參數(shù)來衡量的。全面性、直接性、可測性是它所具備的優(yōu)勢。
4.4 功率準則
功率準則是通過雷達抗干擾改善因子、自衛(wèi)距離、燒穿距離和干擾壓制系數(shù)等數(shù)據(jù)來表現(xiàn)。它是基于電子戰(zhàn)的干擾方程,一般使用解析法來研究,研究結(jié)果可用于電子功能仿真。此準則體現(xiàn)了功率對抗的傳統(tǒng)思想,概念清楚,計算測量方便。
綜上所述,伴隨著科技水平不斷提高,全球信息化不斷加深和各種高科技逐漸應(yīng)用于現(xiàn)代戰(zhàn)爭中;使戰(zhàn)爭形態(tài)、作戰(zhàn)方式、戰(zhàn)場面貌發(fā)生了翻天覆地的變化,甚至引發(fā)了整個軍事領(lǐng)域的改革。未來戰(zhàn)場上雷達系統(tǒng)面對的電磁環(huán)境勢必更加復(fù)雜,因此,面臨千變?nèi)f化的干擾手段,只有不斷研究制定新的戰(zhàn)術(shù)對策,才能在日趨復(fù)雜的未來電子戰(zhàn)中取得制勝權(quán)。
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