張 濤 向 兵

（中國西南電子技術(shù)研究所，成都 610036）

近年來，各種新型雷達和監(jiān)視方法不斷涌現(xiàn)，但單脈沖二次雷達具有雷達系統(tǒng)的定位和測向功能、通信系統(tǒng)的信息傳輸功能，同時具有精度較高、不易受雜波干擾、發(fā)射功率低等優(yōu)點，目前在民用航空管制和軍用識別領(lǐng)域仍發(fā)揮重要作用。

二次雷達相比于一次雷達，其區(qū)別在于二次雷達通過詢問機向被詢問目標(biāo)發(fā)送詢問信號，被詢問目標(biāo)在識別到詢問信號后，向詢問機轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答信號，通過對應(yīng)答信號的檢測譯碼進行目標(biāo)識別，因此被詢問目標(biāo)上必須安裝有匹配的應(yīng)答設(shè)備。詢問機和應(yīng)答機組成了一套完整的二次雷達系統(tǒng)。

在實際的使用中，環(huán)境條件會對二次雷達產(chǎn)生影響，加上本身技術(shù)較為局限，所以其容易受到干擾，存在混擾、竄擾、“擾環(huán)效應(yīng)”“多徑效應(yīng)”引起的偽目標(biāo)問題，從而不能達到理論效果。針對常見的幾種偽目標(biāo)現(xiàn)象，本文分析了其抑制方法。

1 偽目標(biāo)產(chǎn)生的原因及其定義

在實際使用中，以下3種原因可能會導(dǎo)致單脈沖二次雷達產(chǎn)生偽目標(biāo)：由雷達的詢問信號旁瓣觸發(fā)的應(yīng)答，即擾環(huán)效應(yīng)所形成的偽目標(biāo)；雷達周圍存在障礙物導(dǎo)致應(yīng)答脈沖信號被反射，即多徑效應(yīng)所形成的偽目標(biāo)；在二次雷達密集的環(huán)境中，詢問機可能會接收交疊或其他詢問機觸發(fā)的應(yīng)答信號，從而產(chǎn)生同步混淆和異步干擾偽目標(biāo)。

1.1 擾環(huán)效應(yīng)產(chǎn)生的偽目標(biāo)

單脈沖二次雷達的詢問天線在發(fā)射詢問信號時，除了發(fā)射主瓣的詢問脈沖外，還會隨之發(fā)送旁瓣脈沖。若旁瓣詢問信號的功率足夠，那么應(yīng)答機就會對旁瓣信號進行應(yīng)答，從而產(chǎn)生偽目標(biāo)。

1.2 多徑效應(yīng)產(chǎn)生的反射偽目標(biāo)

二次雷達詢問信號和應(yīng)答信號可通過多條路徑傳播。多徑效應(yīng)對雷達的影響由以下兩點決定：一是直達信號和障礙物反射的信號路徑之間的水平夾角α，以飛機為例，當(dāng)α較小時，反射信號就會生成一個真實目標(biāo)的鏡像偽目標(biāo)。二是信號傳播時間差。直達信號和障礙物反射的信號經(jīng)過不同的傳播路徑會存一定的時間差，若時間差較小，則應(yīng)答信號之間就會交錯，導(dǎo)致詢問機譯碼器無法正確判斷目標(biāo)，從而產(chǎn)生偽目標(biāo)。

1.3 同步混淆（混擾）目標(biāo)

當(dāng)詢問天線發(fā)射的詢問信號波束內(nèi)有2個以上被詢問目標(biāo)時，該波束內(nèi)的所有應(yīng)答機均會進行應(yīng)答，詢問天線會收到交疊的應(yīng)答信號，直接影響詢問機譯碼，從而形成干擾。詢問機混淆了不同應(yīng)答機的應(yīng)答信號，從而產(chǎn)生偽目標(biāo)。

1.4 異步干擾（竄擾）目標(biāo)

當(dāng)一個詢問機在對某個應(yīng)答機進行詢問時，有其他一個或多個詢問機也對該應(yīng)答機進行詢問，那么應(yīng)答機就會對每一個詢問機所發(fā)出的詢問信號產(chǎn)生應(yīng)答。因此，雷達詢問天線接收到的應(yīng)答信號可能是被其他的詢問機觸發(fā)從而形成的偽目標(biāo)。

2 抑制方法

2.1 擾環(huán)效應(yīng)抑制方法

本文針對擾環(huán)效應(yīng)生成的偽目標(biāo)，選用以下2種方法進行抑制。一是發(fā)射旁瓣抑制。以航管二次雷達為例，詢問信號為脈沖幅度調(diào)制信號，載波為射頻信號，調(diào)制脈沖為脈沖對P1和P3，脈寬為0.8μ s，通過定向天線輻射，P2作為旁瓣抑制脈沖由差通道發(fā)射[1]。二是接收旁瓣抑制。當(dāng)和通道接收到的信號幅度小于差通道接收的信號幅度時，則認為該應(yīng)答信號為干擾信號，將其去除。和與差兩個通道，P1、P3發(fā)射功率由和通道產(chǎn)生，P2發(fā)射功率由差通道產(chǎn)生。發(fā)射信號能量分別饋向天線的和、差兩個通道向空中發(fā)射。天線發(fā)出的和波束，其中的高增益部分為信號主瓣，其他部分為旁瓣。此時，只需要應(yīng)答機比較P1、P3信號和P3信號幅度大小，就可以識別出旁瓣信號，并對旁瓣詢問不做應(yīng)答，即可抑制旁瓣詢問。

2.2 多徑效應(yīng)抑制方法

針對多徑效應(yīng)產(chǎn)生的反射偽目標(biāo)，采用多雷達數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以有效地抑制該類偽目標(biāo)的干擾。

2.3 混擾和竄擾抑制方法

針對混擾和竄擾引起的偽目標(biāo)，本文采用時間同步系統(tǒng)進行分析，大大降低了系統(tǒng)自身引起的干擾，抑制偽目標(biāo)。如圖1所示，系統(tǒng)由二次雷達常規(guī)的詢問應(yīng)答機組合外加標(biāo)準(zhǔn)授時設(shè)備組成。由于采用時間同步技術(shù)，所以系統(tǒng)會有一套為之提供標(biāo)準(zhǔn)同步時間的設(shè)備。隨著時間的不同，設(shè)備的發(fā)射信號參數(shù)均會預(yù)先進行設(shè)置。而對本系統(tǒng)外設(shè)備而言，無法得知預(yù)置參數(shù)，所以接收到的信號無法得到有效譯碼，由此有效地抑制了其他系統(tǒng)的干擾。

時間同步法的基本設(shè)計原理就是將詢問和應(yīng)答限制在同一偽隨機的、精確的時間內(nèi)[2]。以下從時間劃分和信號設(shè)計兩方面來討論這個時間同步系統(tǒng)。

2.3.1 時間劃分

如圖2所示，整個時間系統(tǒng)將一個基本時間段劃分為n個基本時段，而每個基本時段又劃分為m個子時段，具體時段、子時段的持續(xù)時間可以根據(jù)不同情況而定，但有個前提條件，即子時段的時間長度必須大于系統(tǒng)最大作用距離的時延。

圖1 系統(tǒng)組成

圖2 時間劃分

2.3.2 信號設(shè)計

詢問和應(yīng)答信號的發(fā)射參數(shù)是根據(jù)上述時間劃分中的時段和子時段的不同來定的，即每次詢問必須在一定的基本時段內(nèi)，該時段主要用于詢問應(yīng)答雙方正確收發(fā)信號，然后在該基本時段中任意選擇一個子時段作為發(fā)射起點。根據(jù)時間同步原理，只有時間參數(shù)與詢問機匹配的應(yīng)答機才能正確接收詢問信號，并通過解譯詢問信號來確定其發(fā)射時間，選擇相應(yīng)的子時段轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答信號。總之，信號設(shè)計的關(guān)鍵在于：詢問機與應(yīng)答機之間的時間差在規(guī)定范圍內(nèi)，即系統(tǒng)的時間精度滿足規(guī)定要求，應(yīng)答機才能正確接收詢問信號。時段、子時段是詢問應(yīng)答信號的關(guān)鍵參數(shù)。

混擾問題在采用時間同步系統(tǒng)后得到了完美解決，因為詢問機在發(fā)出詢問信號后，不同應(yīng)答機選擇應(yīng)答的子時段是隨機的，由此區(qū)分了不同信號。此外，因為不同詢問信號的發(fā)射時間基準(zhǔn)不同，應(yīng)答信號的發(fā)射時間需要參考此基準(zhǔn)，故而應(yīng)答信號被詢問機錯誤識別的概率極小，即竄擾的概率極小。

3 結(jié)語

本文探討了單脈沖二次雷達偽目標(biāo)的抑制方法，旨在幫助人們解決此類問題。另外，隨著敵我識別領(lǐng)域和空中管制領(lǐng)域各種監(jiān)測手段的不斷發(fā)展，多雷達數(shù)據(jù)融合的技術(shù)已成為一種抑制偽目標(biāo)的有效方法。