汪 瑋

(中國電子科技集團公司第三十八研究所，合肥 230088)

機載雷達同頻干擾現(xiàn)象研究

汪 瑋

(中國電子科技集團公司第三十八研究所，合肥 230088)

機載雷達工作在日趨復(fù)雜的電磁環(huán)境中，特別是在編隊作戰(zhàn)時經(jīng)常受到同頻干擾問題的影響，嚴重制約了機載雷達探測性能的發(fā)揮。針對同頻干擾現(xiàn)象分析了兩個主要的因素，并給出了初步的解決同步干擾的措施。

機載雷達；同頻干擾；抗干擾

Abstract: With the increasingly complex electromagnetic environment (EME), airborne radars are often affected by co-channel interference, especially in the formation combat, which seriously restricts the detection performance of airborne radars. Two main factors are analyzed for the phenomenon of co-channel interference, and the preliminary measures are also given.

Keywords: airborne radar; co-channel interference; anti-interference

0 引 言

現(xiàn)代戰(zhàn)場電磁環(huán)境日益復(fù)雜,機載雷達同頻干擾嚴重，以至于直接影響到雷達的探測、跟蹤和抗干擾能力。由于兩機或多機雷達頻段相同或相近，故兩機距離越近，雷達發(fā)射功率越大，干擾則越強。該干擾會影響目標檢測，甚至導(dǎo)致接收機飽和，從而無法發(fā)現(xiàn)目標，不利于操作員和指揮員觀察，直接影響作戰(zhàn)指揮決策質(zhì)量。本文以某機載雷達為例，分析同頻干擾對機載雷達的影響。

1 異步干擾初步分析

利用機載雷達記錄的數(shù)據(jù)進行對比分析。統(tǒng)計分析形成同頻異步干擾時所在掃描周期內(nèi)所有掃描方向噪聲背景，較無異步干擾時強16 dB。同時，對雷達記錄儀記錄的雷達原始回波分析發(fā)現(xiàn)，存在異步干擾時回波脈沖內(nèi)存在周期性的規(guī)則干擾脈沖信號，且該信號明顯強于正?；夭ㄐ盘?。同頻干擾脈沖會導(dǎo)致距離多普勒譜的背景噪聲大幅度抬升，所有速度的目標檢測都會受到影響。

雷達接收來自干擾源的發(fā)射信號強度與距離的平方成反比，雷達接收來自目標的反射信號強度與距離的四次方成反比，而且干擾源的發(fā)射信號強度遠遠大于目標的后向散射信號強度。[2]所以，同頻干擾通常都會對雷達造成明顯的影響，導(dǎo)致被干擾雷達探測能力下降。

雷達接收同頻干擾的強度主要受兩個因素決定，一是兩者之間的距離，二是兩者之間的頻率間隔。

2 距離影響分析

2.1 不飽和安全距離分析

雷達接收前端采用的是寬頻帶接收方式，所以只要同頻干擾信號處于雷達工作頻帶范圍之內(nèi)都可以進入雷達接收通道。當(dāng)干擾源信號較強時，會導(dǎo)致接收前端因飽和而出現(xiàn)非線性，可能會致使雷達無法正常探測目標。[3]為了避免接收通道飽和，兩架機需要保持一定的安全距離。

雷達接收到的信號功率與干擾雷達的發(fā)射功率Pt、發(fā)射增益Gt(發(fā)射波瓣不同指向副瓣電平不同，所以各方向增益會有不同)、兩機之間的距離R和接收通道有效面積Ae等因素有關(guān)，具體可用如下公式[1]表示：

根據(jù)機載雷達的相關(guān)參數(shù)計算，可以得到兩架機不同距離情況下某一架機上雷達接收到的功率，取典型的發(fā)射方向進行分析，分析結(jié)果如圖1所示。從分析結(jié)果可以看出：(1)發(fā)射主瓣方向，較遠距離范圍內(nèi)均有可能會導(dǎo)致接收通道飽和；(2)發(fā)射主瓣5°以外方向、距離50 km以外的條件下可以保證機載雷達接收通道不飽和。

圖1 兩架機干擾影響分析

2.2 探測性能影響分析

在雷達接收通道不飽和的前提下，同頻干擾信號進入雷達接收通道后會提高雷達的噪聲背景電平，降低雷達作用距離。進入機載雷達的干擾功率電平與兩機之間的距離有關(guān)。按照上述100 km附近，同頻條件下平均干擾功率16 dB推算不同距離的干擾功率，同時評估在此干擾功率條件下機載雷達的探測能力，詳細分析結(jié)果見圖2和圖3。從圖中可以看出，距離越遠同頻干擾影響越小，而且距離較遠時仍然存在一定的干擾影響，如距離400 km條件下探測距離仍然下降達20%。

實際飛行過程中，由于各自平臺均處于運動中，加上雷達天線副瓣存在零點等因素的影響，同頻干擾的強度會有一定的起伏。

圖2 同頻干擾功率均值隨距離的分布

圖3 探測能力隨同頻異步干擾距離的分布

3 頻率間隔影響分析

根據(jù)上述距離影響分析結(jié)論，來自發(fā)射主瓣的信號較強，在很小的方位范圍內(nèi)可能會導(dǎo)致接收通道出現(xiàn)飽和。鑒于此，頻率間隔分析中僅對來自5°以外副瓣方向的發(fā)射信號進行進一步干擾影響分析。

同頻干擾信號進入雷達接收通道后分別與一本振信號、二本振信號進行兩次下變頻，干擾信號即由射頻信號逐步變成了頻率較低的中頻信號。在此期間，隨著信號頻率降低，信號帶寬逐步變窄，與雷達工作頻率相差較遠的干擾信號頻率會在變頻過程中被濾波器濾除，而離雷達工作頻率較近的干擾頻率會得以保留，隨著目標、雜波及噪聲信號一同變成數(shù)字信號，在目標檢測時造成干擾。[4]

圖4 接收通道下變頻原理示意圖

按照雷達設(shè)計參數(shù)和器件性能參數(shù)進行理論分析，初步分析結(jié)果表明：間隔4個頻點條件下，在主瓣接收方向，干擾信號依然大于系統(tǒng)靈敏度；在副瓣接收方向，距離50 km以上時，同頻干擾信號小于雷達接收通道靈敏度，可以忽略不計。

4 分析結(jié)論

綜上分析，可以得到如下初步結(jié)論：

(1) 同頻干擾對雷達探測能力影響較為明顯。

(2) 發(fā)射和接收主瓣方向增益高，在較遠的距離范圍內(nèi)主瓣發(fā)射和主瓣接收方向均存在較為明顯影響；但主瓣窄，影響主要表現(xiàn)在干擾雷達所在的較小方位內(nèi)。

(3) 發(fā)射主瓣5°以外，不飽和安全距離約為50 km。

(4) 避免干擾最有效的手段是規(guī)劃頻點使用，對頻率間隔4個及以上為好。

5 結(jié)束語

目前，雷達同頻干擾主要是通過采用超低副瓣天線、改變發(fā)射信號形式、雷達頻率捷變、改變雷達脈沖重復(fù)頻率等方法來消除。[5]在實際飛行過程中，可通過規(guī)劃航線和高度，避免波束正面照射其他機載雷達，以及錯開雷達使用頻點來有效降低同頻干擾的影響。同頻干擾產(chǎn)生方式多樣，降低或消除同頻干擾的方法存在局限性，因此消除雷達間的同頻干擾是一個多種方法相結(jié)合的綜合處理過程。在進行雷達總體設(shè)計時,必須綜合各項戰(zhàn)技指標要求,在不影響雷達指標功能的前提下,提出解決同頻干擾的具體措施，特別是要綜合各種抗干擾手段,以達到最佳效果。

[1] George W Stimson. 機載雷達導(dǎo)論[M].2版. 吳漢平，等譯. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.3.

[2] 劉剛.同頻干擾產(chǎn)生機理分析及解決方法[J].艦船電子對抗，2011,34 (3)：17-19.

[3] 張文祥,李進華．雷達同頻干擾現(xiàn)象分析[J]. 火控雷達技術(shù), 2007,36(2)：50-53.

[4] 李潮. 復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達同頻干擾及對策[J]. 電子對抗, 2011(1)：45-48.

[5] 薛春祥，林新黨，陳正祿. 艦船雷達同頻干擾來源分析及抗同頻干擾的方法[J].雷達與對抗，2008 (1)：1-4.

Study on co-channel interference phenomenon of airborne radars

WANG Wei

(No.38 Research Institute of CETC, Hefei 230088)

TN974

A

1009-0401(2017)03-0014-03

2017-07-20；

2017-07-27

汪瑋(1982-)，男，工程師，碩士，研究方向：雷達總體技術(shù)設(shè)計。