成 伽 姜 寧 安永超 李海嬌

（1.中國人民解放軍海軍大連艇學(xué)院研究生管理大隊(duì)，遼寧 大連116018；中國人民解放軍2.海軍大連艇學(xué)院信息作戰(zhàn)系，遼寧 大連116018；3.中國人民解放軍解放軍92270部隊(duì)，山東 威海264200；4.中國人民解放軍解放軍92841部隊(duì)，廣東 汕頭515074）

0 引言

有源協(xié)同干擾方法指編隊(duì)內(nèi)各艦有源干擾之間協(xié)同使用，提高編隊(duì)整體干擾效果。編隊(duì)有源干擾中的壓制干擾協(xié)同，主要是由于現(xiàn)有的單艦干擾資源功率有限，在對遠(yuǎn)程雷達(dá)實(shí)施壓制干擾時，效果不明顯。此外，針對單艦實(shí)施的自衛(wèi)式壓制干擾，敵方可能通過干擾機(jī)的方向來判斷我方艦艇的方位。以多艘艦艇協(xié)同對敵方雷達(dá)實(shí)施壓制干擾，對每部干擾機(jī)的功率要求不會太大，敵方雷達(dá)也無法根據(jù)干擾扇面中心線來判斷我編隊(duì)艦艇的方位[1]。

警戒雷達(dá)的探測距離，是衡量雷達(dá)系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。當(dāng)雷達(dá)遭受電子干擾時，探測距離將大大減小，無法察知遠(yuǎn)距離上的威脅目標(biāo)，從而使雷達(dá)探測目標(biāo)的能力遭受損失[2]。

本文借助雷達(dá)在受干擾條件下的探測距離損失來度量編隊(duì)協(xié)同壓制干擾的效能，通過仿真，對比具備不同干擾功率的艦艇在不同的協(xié)同方式下，對雷達(dá)探測距離的影響，得出編隊(duì)在實(shí)施有源協(xié)同壓制干擾時，提高使用效能的方法結(jié)論。

1 艦艇編隊(duì)有源協(xié)同壓制干擾模型建立

假設(shè)艦艇編隊(duì)由三艘驅(qū)護(hù)艦組成，隊(duì)形為人字隊(duì)，隊(duì)列角為120°，艦間距為30cab[3]。艦艇編隊(duì)有源協(xié)同壓制干擾的作戰(zhàn)態(tài)勢如圖1所示：

雷達(dá)以天線主瓣方向指向前哨艦，干擾機(jī)以天線的主瓣指向雷達(dá)。當(dāng)干擾機(jī)與被掩護(hù)目標(biāo)沒有配置在一起時，干擾能量通常從雷達(dá)天線的旁瓣進(jìn)入雷達(dá)。

參數(shù)說明：

Rj1：干擾機(jī)1至雷達(dá)的距離；Rj2：干擾機(jī)2至雷達(dá)的距離；Rt：前哨艦至雷達(dá)的距離;H：雷達(dá)距海平面的高度；θ1：干擾機(jī)1與雷達(dá)天線主瓣方向的夾角；θ2：干擾機(jī)2與雷達(dá)天線主瓣方向的夾角。

1.1 到達(dá)雷達(dá)接收機(jī)的目標(biāo)回波信號功率

在雷達(dá)遭受電子干擾的情況下，雷達(dá)接收機(jī)將同時接收到兩個信號：目標(biāo)回波信號和干擾信號。因?yàn)镽t>>H，在本文計(jì)算中，忽略H值。

其中目標(biāo)回波信號功率為[4]：

參數(shù)說明：

Pt：雷達(dá)的發(fā)射功率；Gt：雷達(dá)主瓣方向增益；λ：雷達(dá)信號波長；σt：前哨艦的有效反射面積。

1.2 進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾信號功率

第i艘艦艇的干擾機(jī)進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾信號功率為：

參數(shù)說明：

Pji：第i部干擾機(jī)發(fā)射功率；Gji：第i部干擾機(jī)天線增益（主瓣方向）；R2ji：第i部干擾機(jī)至雷達(dá)的距離；rji：第i部干擾機(jī)干擾信號對雷達(dá)天線的極化損失；λ：雷達(dá)信號波長；θi：第i部干擾機(jī)與雷達(dá)天線主瓣方向的夾角；G′t（θi）：雷達(dá)在干擾機(jī)方向上的增益。

由G′t（θi）與θ的經(jīng)驗(yàn)公式

式中：

Gt：雷達(dá)天線主瓣方向上的增益；θ0.5：雷達(dá)天線波瓣寬度；K：常數(shù)，取0.04～0.10。對于高增益銳方向天線，K取大值，即取K=0.07～0.10；對于波束較寬、增益較低的天線，K取小值，即取K=0.04～0.06。

根據(jù)干擾信號在雷達(dá)接收機(jī)進(jìn)行功率疊加的原理[5]：

2 雷達(dá)探測距離的計(jì)算[2]

2.1 無干擾條件下雷達(dá)探測距離計(jì)算

當(dāng)雷達(dá)接收機(jī)接收到的目標(biāo)回波功率Pr剛好等于最小可檢測信號功率Prmin時，雷達(dá)有最大探測距離：

式中Prmin為雷達(dá)從噪聲背景中檢測信號的門限電平。

在雷達(dá)未受到電子干擾時，只要

就可滿足雷達(dá)系統(tǒng)正常工作的需要。

式中，Pso為雷達(dá)接收機(jī)線性部分輸出端信號功率，Pno為雷達(dá)接收機(jī)線性部分輸出端噪聲功率，D為雷達(dá)識別系數(shù)（檢測因子），是雷達(dá)終端設(shè)備檢測信號所必需的最小接收機(jī)輸出信噪比。

則雷達(dá)接收機(jī)最小可檢測信號功率：

式中K為波爾茲曼常數(shù)，T為用絕對溫標(biāo)應(yīng)量的環(huán)境溫度，Bn為雷達(dá)接收機(jī)等效噪聲帶寬，F(xiàn)為雷達(dá)接收機(jī)噪聲系數(shù)。

以上討論的是雷達(dá)發(fā)射一個脈沖信號，考慮到實(shí)際脈沖積累對探測距離的影響，信噪比能提高到原來的倍[6]。 所以

一般，雷達(dá)接收機(jī)等效噪聲帶寬與接收機(jī)3分貝帶寬基本相等，Bn≈Br將（7）帶入（5），有：

式（8）是雷達(dá)未遭受有源電子干擾時的最大探測距離基本關(guān)系式。

2.2 有干擾條件下雷達(dá)探測距離計(jì)算

當(dāng)雷達(dá)受到電子干擾時，雷達(dá)接收機(jī)線性部分除存在熱噪聲功率外，還有電子干擾信號功率，則接收機(jī)總噪聲功率為：

Pni=KT Bn+Prj≈KT Br+Prj（9）

假設(shè)雷達(dá)接收機(jī)接收到的目標(biāo)回波信號功率為Pr，則接收機(jī)線性部分輸出端的信噪比成為：

雷達(dá)終端設(shè)備需要滿足：

在受到有源電子干擾的情況下，雷達(dá)接收機(jī)最小可檢測信號功率Prmin為：

一般情況下，到達(dá)雷達(dá)接收機(jī)的干擾功率遠(yuǎn)大于熱噪聲功率，即：Pij>>KTBr，則，帶入式（5）可得雷達(dá)在受到有源電子干擾時的最大探測距離是：

3 算例及仿真

假設(shè)我艦艇編隊(duì)在海上與敵遭遇，偵察到敵搜索雷達(dá)信號后，我編隊(duì)對其搜索雷達(dá)實(shí)施有源協(xié)同壓制干擾。干擾態(tài)勢如圖1所示。

艦艇編隊(duì)多為混合編隊(duì)，目的為提高編隊(duì)的整體作戰(zhàn)能力，假設(shè)各仿真參數(shù)如下：

敵某型警戒雷達(dá)的性能參數(shù)為：

我實(shí)施干擾的艦艇1干擾機(jī)的性能參數(shù)為：

實(shí)施干擾的艦艇2干擾機(jī)的性能參數(shù)為：

為計(jì)算方便，取Rt=Rj1=Rj2=200km；前哨艦RCS值σ=15000m2；K=0.05；

實(shí)施干擾的艦艇隊(duì)列角為120°（即干擾機(jī)與雷達(dá)天線主瓣方向的夾角θi=60°）。

為對比干擾效果，分以下幾種情況進(jìn)行仿真計(jì)算：

3.1 無干擾條件下雷達(dá)探測距離計(jì)算

由式（5）可得，在無干擾條件下，雷達(dá)的探測距離Rmax=276km。

3.2 單艦干擾下雷達(dá)探測距離計(jì)算

假設(shè)由艦艇1單獨(dú)對雷達(dá)實(shí)施有源壓制干擾，將干擾機(jī)1的性能參數(shù)及雷達(dá)參數(shù)帶入式(12)得：Rmaxj1=61km。

假設(shè)由艦艇2單獨(dú)對雷達(dá)實(shí)施有源壓制干擾，將干擾機(jī)2的性能參數(shù)及雷達(dá)參數(shù)帶入式(12)得：Rmaxj2=73km。

對比Rmaxj1及Rmaxj2數(shù)值可知，在距雷達(dá)相同距離及角度的情況下，干擾功率及干擾增益大的干擾機(jī)對雷達(dá)的干擾效果更好。

3.3 雙艦干擾下雷達(dá)探測距離計(jì)算

假設(shè)艦艇1、艦艇2同時對雷達(dá)實(shí)施有源協(xié)同壓制干擾，將兩部干擾機(jī)參數(shù)及雷達(dá)參數(shù)帶入式（4）、式（12）可得，Rmaxj=55km。對比Rmaxj、Rmaxj1、Rmaxj2數(shù)值可知，兩部干擾機(jī)協(xié)同對雷達(dá)實(shí)施壓制干擾的效果好于單部雷達(dá)實(shí)施干擾的效果。

以上均是在初始狀態(tài)下，單艦或雙艦協(xié)同對雷達(dá)實(shí)施有源壓制干擾時，對雷達(dá)最大探測距離進(jìn)行了計(jì)算。

由雷達(dá)在受到有源電子干擾時的最大探測距離公式，式（12）可知，在雷達(dá)、及干擾機(jī)性能參數(shù)不變的情況下，雷達(dá)最大探測距離Rmaxj主要取決于進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾信號合成功率值Pij。由式（2）、（3）、（4）可知，進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾信號功率主要取決于θi值，且與θi值成反比。

為得到更大的干擾信號合成功率，取得更好地干擾效果，令艦艇進(jìn)行機(jī)動干擾。

分以下兩種情況進(jìn)行仿真計(jì)算：

3.4 單艦機(jī)動干擾下雷達(dá)探測距離計(jì)算

假設(shè)兩艘艦艇同時對雷達(dá)實(shí)施有源協(xié)同干擾，其中一艘艦艇保持120°隊(duì)列角，另一艦艇逐步擴(kuò)大隊(duì)列角。合成功率值隨θ的變化如圖2所示：

圖中實(shí)線為艦艇2保持120°隊(duì)列角（即干擾機(jī)2與雷達(dá)天線主瓣方向的夾角θ2保持60°），艦艇1逐漸擴(kuò)大隊(duì)列角（即干擾機(jī)1與雷達(dá)天線主瓣方向的夾角θ1逐步減小）時，合成功率隨θ1的變化。

虛線為艦艇1保持120°隊(duì)列角（即干擾機(jī)1與雷達(dá)天線主瓣方向的夾角θ1保持60°），艦艇2逐漸擴(kuò)大隊(duì)列角（即干擾機(jī)2與雷達(dá)天線主瓣方向的夾角θ2逐步減?。r，合成功率隨θ2的變化。

由圖2可以看出，在一艘艦艇保持120°隊(duì)列角的情況下，隨著另一艘艦艇干擾機(jī)與雷達(dá)主瓣方向的夾角逐漸變小，合成功率逐漸增大。在干擾機(jī)與雷達(dá)天線主瓣方向夾角為10°左右時，合成功率數(shù)值增速較快。在θ1=10°，θ2=60°時，對應(yīng)的雷達(dá)最大探測距離Rmaxj=25Km。在θ1=60°，θ2=10°時，對應(yīng)的雷達(dá)最大探測距離Rmaxj=29km。

3.5 雙艦機(jī)動干擾下雷達(dá)探測距離計(jì)算

為簡便計(jì)算，假設(shè)兩艘艦艇同時減小隊(duì)列角，合成功率值隨θ的變化如圖3所示。

由圖3可以看出，隨著兩艘艦艇逐步擴(kuò)大隊(duì)列角（即干擾機(jī)與雷達(dá)主瓣方向的夾角θ逐漸變?。铣晒β手饾u增大。在干擾機(jī)與雷達(dá)天線主瓣方向夾角為10°左右時，合成功率數(shù)值增速較快。在θ1=θ2=10°時，對應(yīng)的雷達(dá)最大探測距離Rmaxj=23km。將圖2、圖3合成，如圖4所示。

圖5 為對應(yīng)的雷達(dá)最大探測距離隨θ值的變化。

由圖4，對比三種情況下雷達(dá)接收機(jī)接收到的合成干擾功率，可知，兩艘艦艇同時擴(kuò)大隊(duì)列角時，雷達(dá)接收機(jī)接收到的合成干擾功率大于單艦擴(kuò)大隊(duì)列角時雷達(dá)接收機(jī)接收到的合成干擾功率，即對雷達(dá)最大探測距離的影響更大（如圖5所示）。

4 結(jié)束語

本文借助雷達(dá)最大探測距離損失做為度量艦艇編隊(duì)對雷達(dá)實(shí)施有源壓制干擾效果的指標(biāo)。

從上述仿真結(jié)果可得出結(jié)論：

在兩艘艦艇對敵雷達(dá)實(shí)施有源協(xié)同壓制干擾時，兩艦應(yīng)同時機(jī)動擴(kuò)大隊(duì)列角，其對雷達(dá)最大探測距離的影響，高于單艦機(jī)動擴(kuò)大隊(duì)列角及兩艦保持原隊(duì)列角時對雷達(dá)最大探測距離的影響。且當(dāng)隊(duì)列角大于170°，即實(shí)施干擾的艦艇與敵雷達(dá)的夾角小于10°時，對雷達(dá)探測距離的影響更大。

本文對編隊(duì)實(shí)施有源協(xié)同壓制干擾時干擾隊(duì)形的研究及戰(zhàn)術(shù)的制定，具有一定的參考價(jià)值。

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