余 巍 王小念 張樹杰 劉 洋

（防空兵學(xué)院 鄭州 450052）

1 引言

火控雷達與火炮或?qū)椊M成地面自動防空武器系統(tǒng)，火控雷達的作用是搜索、發(fā)現(xiàn)、截獲、跟蹤空中目標，為火炮或?qū)椞峁┥鋼糁T元[1]?；鹂乩走_是我軍防空體系中非常重要的武器裝備，可控制火力進行射擊，對空襲兵器造成直接的威脅。因此在現(xiàn)代戰(zhàn)爭復(fù)雜電磁環(huán)境下，火控雷達是對方電子干擾的重點，也是對方反輻射武器重點打擊的目標之一。研究復(fù)雜電磁環(huán)境對火控雷達的影響及技術(shù)對抗途徑，提高火控雷達在復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗干擾能力和生存能力，是非常重要的課題。

2 復(fù)雜電磁環(huán)境對火控雷達的影響

2.1 搜索發(fā)現(xiàn)目標困難

1）無目標指示

復(fù)雜電磁環(huán)境下，強烈的電磁干擾將影響遠方空情通報、近方目標指示雷達發(fā)現(xiàn)目標和空情通報，因此，火控雷達在沒有目標指示的情況下，只能依靠自身的微波雷達和光學(xué)器材來搜索目標，增加了搜索目標的時間和難度，可能貽誤戰(zhàn)機。

2）發(fā)現(xiàn)目標困難

二級以上干擾時，雷達顯示器上的噪聲將顯著增強，接收機開始飽和，目標回波被干擾淹沒；隨著目標的不斷臨近，目標回波不斷增強，當(dāng)目標進入暴露區(qū)后，雷達能發(fā)現(xiàn)目標，但由于信噪比較小，加之目標距離近角速度大，發(fā)現(xiàn)目標困難[2]。

3）發(fā)現(xiàn)目標距離近

在搜索和發(fā)現(xiàn)目標過程中，受到噪聲干擾的影響，使雷達發(fā)現(xiàn)目標的距離變近，威力范圍縮小，降低了搜索的效率；干擾可破壞目標回波的某些特征，影響觀察或降低目標信號的能見度，增大發(fā)現(xiàn)目標的難度。

4）發(fā)現(xiàn)假目標

由于雷達干擾機施放假目標的技術(shù)水平不斷提高，假目標可以大量復(fù)制，在雷達顯示器上可能出現(xiàn)滿屏的假目標，使操縱手對真目標的判斷帶來困難，同時使搜索雷達自動錄取飽和；而單個假目標的逼真度越來越高，誘使操縱手上當(dāng)受騙，造成錯情、漏情。

2.2 截獲跟蹤目標能力降低

1）截獲目標困難

受到強噪聲干擾時，雷達接收機完全飽和，目標回波完全消失，嚴重時，可使雷達顯示器上只看到掃描線或全屏顯示，難以進行截獲目標的操作[3]，可延緩雷達進入跟蹤的時機或使雷達無法進入跟蹤狀態(tài)。

2）跟蹤精度差

當(dāng)雷達受到交叉干擾、閃爍干擾等角度欺騙干擾時，雷達角度跟蹤出現(xiàn)抖動，測角誤差增大；目標時隱時現(xiàn)，跟蹤信號時有時無，使距離跟蹤出現(xiàn)暫停，測距誤差增大。

3）跟蹤中丟失目標

跟蹤過程中，當(dāng)受到距離拖引等欺騙干擾時，可使雷達距離自動跟蹤波門誤跟干擾，并產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致在角度上也丟失目標，迫使雷達重新搜索、發(fā)現(xiàn)、截獲、跟蹤目標。

2.3 摧毀目標能力削弱

1）射擊諸元誤差增大

受壓制干擾影響，導(dǎo)致雷達的測量誤差增大，從而使火控計算機解算出的射擊諸元誤差增大，降低了火力系統(tǒng)對目標的毀傷概率；欺騙干擾還可能導(dǎo)致火控雷達控制火力系統(tǒng)向根本沒有真實目標的空域進行射擊，浪費火力資源。

2）導(dǎo)彈偏離目標甚至失控

在復(fù)雜電磁環(huán)境下，發(fā)射的導(dǎo)彈由于干擾的影響，可能失去制導(dǎo)指令導(dǎo)致無法制導(dǎo)，或錯誤制導(dǎo)使導(dǎo)彈失控，偏離目標，干擾嚴重時，可能使導(dǎo)彈誤傷己方目標和人員。

3）火力癱瘓

三級強干擾可導(dǎo)致雷達不能發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標，使雷達無法進行解算諸元的操作，從而導(dǎo)致整個火力系統(tǒng)癱瘓。

2.4 自身安全受到極大威脅

1）被反輻射武器摧毀

相比搜索、截獲、跟蹤過程中受到電子干擾“軟殺傷”，火控雷達只是正常功能暫時受到影響，當(dāng)干擾過后雷達可以恢復(fù)正常。在實戰(zhàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下對火控雷達威脅最大的是反輻射武器，它直接威脅雷達和雷達操作人員的安全，對火控雷達可造成“硬殺傷”。目前最常用的反輻射武器是反輻射導(dǎo)彈，具有作用距離遠、速度快、精度高等特點。隨著高功率微波武器等新型反輻射武器的研發(fā)和裝備，可以預(yù)計在不久的未來，將是雷達面臨的新的巨大威脅。

2）不敢開機

考慮到反輻射武器對雷達的現(xiàn)實威脅，將對防空兵部隊指揮員和雷達操作人員的心理造成很大壓力，可能導(dǎo)致沒有被摧毀的火控雷達不敢開機，或者大幅壓縮開機時間，直接影響雷達的正常作戰(zhàn)使用。

3 復(fù)雜電磁環(huán)境下火控雷達技術(shù)對抗途徑分析

3.1 采用相控陣天線技術(shù)

現(xiàn)代火控雷達為了提高對多個目標的反應(yīng)速度，往往采用搜索跟蹤一體化設(shè)計，即采用單獨的搜索天線和跟蹤天線。隨著技術(shù)的迅速發(fā)展，相控陣天線的價格日趨合理，新型火控雷達常采用相控陣天線做為搜索雷達天線。由于相控陣天線由獨立輻射單元或子陣列所組成，根據(jù)陣列的不同，相控陣天線可以獲得高增益和低副瓣的特性，相較于拋物面天線的副瓣電平為－20dB～－30dB，相控陣天線的副瓣電平可達－40dB～－50dB甚至更低。由于副瓣電平低，使掩護式干擾機的等效干擾功率增大，迫使干擾機增加干擾功率；與常規(guī)的高峰值功率雷達相比，相控陣雷達的峰值功率可低3～4個數(shù)量級[4]，但平均功率可以很高，這就要求干擾機中的偵察接收機靈敏度大幅提高，增加了干擾機研制的難度。相控陣天線波束電控，變化方式多樣，在對抗反輻射導(dǎo)彈上也有特殊的優(yōu)點，例如發(fā)現(xiàn)反輻射導(dǎo)彈來襲時，相控陣天線可以在來襲方向上形成自適應(yīng)零點，縮短被發(fā)現(xiàn)和跟蹤的距離；天線的低副瓣特性，可以防止反輻射導(dǎo)彈從副瓣進行攻擊。

3.2 采用單脈沖體制

相較于采用圓錐掃描體制的火控雷達，采用單脈沖體制的火控雷達抗干擾能力大幅增加，原因在于：單脈沖體制雷達提取跟蹤誤差信息僅用一個目標回波就可獲得角誤差信號，而圓錐掃描體制雷達至少需要一個圓錐掃描周期后才能獲得角誤差信息，在這個圓錐掃描周期內(nèi)，干擾機就可以取出圓錐掃描信號的調(diào)制包絡(luò)，進行倒相放大再發(fā)射回來，圓錐掃描體制雷達接收到干擾信號后，天線軸線就跟蹤到錯誤方向上，單脈沖體制雷達則不受此類干擾的影響。此外單脈沖體制雷達還具有跟蹤目標快、測角精度高等優(yōu)點，目前的火控雷達在跟蹤雷達上已很少使用圓錐掃描體制，普遍采用單脈沖體制。但由于單脈沖體制雷達需要多個性能完善的寬頻帶饋源和高頻和差比較器，多路接收機要求性能一致，因此技術(shù)復(fù)雜，加工工藝要求高[5]。

3.3 采用展寬頻段技術(shù)

1）跳頻

頻率在較寬的范圍內(nèi)隨機地跳變，使雷達不斷跳到不受干擾的頻率上工作。頻率跳變的速度越快、范圍越大、隨機性越強，則抗干擾能力就越強。相較于傳統(tǒng)的手動跳頻或電子跳頻，現(xiàn)代火控雷達常常采用自適應(yīng)跳頻的方式，即根據(jù)實時干擾環(huán)境，對雷達接收的干擾信號進行干擾譜分析，找出干擾強度最弱的頻點，然后控制雷達發(fā)射信號的載頻跳變到干擾最弱的頻點，這是目前有效的抗寬帶阻塞干擾措施之一。采用該種跳頻方式的火控雷達在正常雷達基礎(chǔ)上還必須包括寬頻帶干擾偵察接收機、干擾譜實時分析器和最佳頻率代碼產(chǎn)生器等器件。

2）頻率分集

頻率分集和頻率捷變技術(shù)一樣，也是基于迫使干擾機在寬帶內(nèi)分散其干擾功率，從而削弱其干擾作用。所不同的是，頻率分集是用多部發(fā)射機同時工作在不同的頻率上，使雷達同時占有較寬的頻段，以削弱干擾強度，而頻率捷變是在極短的時間內(nèi)依次或無規(guī)律地占有一個頻帶。頻率分集雷達每一工作頻率的子脈沖構(gòu)成一個完整的脈沖信號序列，這使雷達偵察機對接收到信號進行分選時容易錯誤地將頻率分集雷達信號分裂為多個脈沖雷達信號[6]。

3）擴展新頻段

傳統(tǒng)火控雷達主要的工作波段集中在S、C、X波段，而外軍特別是美軍對這幾個波段的干擾、壓制和摧毀能力非常強。一個雷達或雷達網(wǎng)占有頻段越多，抗干擾能力就越強?，F(xiàn)代火控雷達主要是向高頻方向拓展，常采用毫米波段。毫米波段（1mm～10mm）相對應(yīng)的頻率為30Ghz～300GHz，其低端毗鄰厘米波段，具有厘米波段全天候的特點，高端鄰接紅外波段，具有紅外波的高分辨力特點。毫米波雷達波束窄，角分辨力高，頻帶寬，隱蔽性好，抗干擾能力強，體積小，重量輕。與紅外、激光設(shè)備相比較，它具有很好的穿透煙、塵、雨、霧的傳播特性。對于干擾而言，由于毫米波雷達脈沖寬度和波束寬度一般比較窄，雷達分辨單元體積小于干擾分布體積，大大地減小了進入雷達接收機的干擾，提高了雷達的信干比，同時對抑制云雨、雪、霧等氣象干擾也是有利的。隨著毫米波器件的發(fā)展，火控雷達在毫米波段的頻率已逐步從35GHz擴展到94GHz和140GHz等窗口。

3.4 采用復(fù)雜信號處理技術(shù)

1）動目標檢測（MTD）技術(shù)

在嚴重干擾背景中改善動目標檢測能力，要求動目標改善因子達50dB以上，傳統(tǒng)的動目標顯示（MTI）已不能完全滿足要求。根據(jù)雷達理論，當(dāng)雷達高頻系統(tǒng)穩(wěn)定性不高時，將使固定地雜波回波譜產(chǎn)生一部分接近均勻的雜散分量，它將限制改善因子可能達到的最大值?；鹂乩走_多采用動目標檢測（MTD）技術(shù)，并使用全相參的功率放大式發(fā)射機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鎖相相參的單級振蕩器，整個系統(tǒng)的高頻穩(wěn)定性有明顯的提高。隨著數(shù)字信號處理能力的迅速提高，現(xiàn)代火控雷達可以采用更復(fù)雜的信號處理機來實現(xiàn)自適應(yīng)動目標檢測，可根據(jù)實際雜波回波的功率電平、譜形狀、譜寬度、多普勒頻移等特性變化，實現(xiàn)雜波背景下的最佳濾波，獲得接近理論上最佳的處理效果并提高雜波背景下檢測信號的能力。

2）脈沖壓縮技術(shù)

脈沖壓縮，是指發(fā)射機發(fā)射載頻按一定規(guī)律變化的寬脈沖信號，然后將目標回波信號在接收機中壓縮成窄脈沖信號。這種技術(shù)采用寬脈沖發(fā)射以提高發(fā)射平均功率，保證足夠遠的探測距離，接收時，采用相應(yīng)的脈沖壓縮技術(shù)獲得窄脈沖回波以保證良好的距離分辨力，因而有效地解決了探測距離與距離分辨力之間的矛盾。火控雷達常采用多種脈寬的線性調(diào)頻脈壓或相位編碼脈壓技術(shù)，在近程跟蹤時采用窄脈沖，遠距離搜索時采用寬脈沖，既解決雷達近距離跟蹤和威力的矛盾，同時降低發(fā)射信號被偵測的概率。

3）多維信號處理技術(shù)

目前先進的多維信號處理技術(shù)可根據(jù)目標回波和干擾雜波在時間、方向、極化、幅度、多普勒頻率、反射系數(shù)和統(tǒng)計方面的信息差異，從干擾雜波背景中提取目標信息。采用多功能、可編程、自適應(yīng)雷達多維信號處理技術(shù)，能夠解決多目標、高分辨率和高精度的定向定位問題，大大提高雷達抗干擾能力，是火控雷達的一個技術(shù)發(fā)展趨勢。

3.5 采用光電結(jié)合技術(shù)

表1 火控雷達常用工作方式

采用光電結(jié)合技術(shù)，在火控雷達上配屬各種光電設(shè)備已成為一種普遍和重要的輔助手段和抗干擾措施。常配屬的光電設(shè)備有光學(xué)指揮儀、遙控指揮鏡、激光測距機、紅外跟蹤系統(tǒng)和電視跟蹤系統(tǒng)等，這些光電設(shè)備不受各種微波有源和無源干擾的影響，既可獨立完成測角測距功能，也可和雷達協(xié)同完成測角測距功能，有多種工作方式，表1列出配備光電設(shè)備后常用的火控雷達工作方式及使用說明。現(xiàn)代火控雷達常采用紅外跟蹤、電視跟蹤和激光測距相結(jié)合的方式，這種方式全天候工作能力強，測量精度高，抗干擾能力強，提供目標信息直觀、全面。值得注意的是，由于散熱、綜合設(shè)計等原因，火控雷達配備的激光測距機連續(xù)工作時間一般只有幾分鐘，常做為雷達測距的臨時替代。

3.6 采用誘餌技術(shù)

由于反輻射導(dǎo)彈自身存在的局限性，使其對分辨角內(nèi)的多個輻射源分選能力偏弱，尤其是對信號頻率、脈沖寬度、脈沖重復(fù)頻率等參數(shù)相同的雷達信號，難以進行區(qū)分[7～8]。依據(jù)這一特性，可以在距雷達一定距離的位置分置一個或多個誘餌源，利用誘餌源的發(fā)射信號使反輻射導(dǎo)彈無法跟蹤或者無法正確跟蹤雷達的信號，從而起到掩護或保護雷達的安全，這是目前行之有效被廣泛采取的誘餌技術(shù)。例如美國“愛國者”導(dǎo)彈的AN／MPQ253相控陣雷達就使用了兩部誘餌機，能模擬雷達信號波形和特征參數(shù)，并保持與雷達工作的同步、同頻和全相參，能有效地引偏反輻射導(dǎo)彈。從提高戰(zhàn)場生存能力來看，高價值的重要雷達包括火控雷達都應(yīng)配備誘餌。

3.7 采用組網(wǎng)技術(shù)

現(xiàn)代防空作戰(zhàn)是體系和體系間的對抗，火控雷達只有采用組網(wǎng)技術(shù)，成為防空網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，才能發(fā)揮其最大作戰(zhàn)效能?；鹂乩走_接入防空指揮控制網(wǎng)絡(luò)后，可接收上級下傳的空情通播、目標指示、目標分配、作戰(zhàn)命令等信息；雷達可根據(jù)收到的上級目標指示和分配完成目標截獲、跟蹤；可上報本地空情?，F(xiàn)代火控雷達常采用的另一個組網(wǎng)技術(shù)是火控組網(wǎng)[9～10]，即可直接接收友鄰火控雷達的目標信息并利用該信息進行目標導(dǎo)引、火控解算，也可將本地目標跟蹤信息發(fā)送到火控網(wǎng)絡(luò)供友鄰火控雷達使用。采用組網(wǎng)技術(shù)后，網(wǎng)內(nèi)的多部雷達可以相互補充，信息精確共享，只要有一部雷達正常工作，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他雷達都可使用該雷達捕獲的目標信息，防空系統(tǒng)的火力威脅仍然存在。此外雷達網(wǎng)中處在空襲方反輻射武器探測攻擊范圍內(nèi)的雷達，可以不加高壓、保持雷達靜默，利用其它雷達探測的目標信息仍然可實現(xiàn)捕獲跟蹤目標，并計算射擊諸元。這使雷達位置不易被對方偵察到，隱藏性強，提高了戰(zhàn)場中雷達的生存能力和整體抗毀性能。

4 結(jié)語

未來戰(zhàn)場的復(fù)雜電磁環(huán)境，給火控雷達帶來了極大的挑戰(zhàn)，雷達要想更好地生存下去，有效地提高戰(zhàn)斗力，首要的還是要研究先進的抗干擾技術(shù)，只有以技術(shù)作為基礎(chǔ)，才能更好地采取戰(zhàn)術(shù)手段和熟練的操作來有效地進行對抗。多種抗干擾技術(shù)的應(yīng)用，將大大地增強火控雷達抗干擾能力。隨著電子戰(zhàn)作用的日益突出，必須深入研究新的雷達抗干擾技術(shù)和體制，以適應(yīng)火控雷達發(fā)展的需要。

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