賈長瑞

摘要：機載預警雷達的作用距離在實際應用中具有重要作用，但影響因素較多。本文主要針對不同地雜波環(huán)境下機載預警雷達最大作用距離的差異進行分析，推導雜波環(huán)境下機載預警雷達作用距離的方程。

關(guān)鍵詞：地雜波；機載預警雷達；作用距離

機載預警雷達的作用是對來自低空與超低空的威脅獲得最大反應時間，其作用距離的計算在機載預警雷達的設(shè)計工作中具有重要的意義。機載預警雷達的作用距離受到諸多因素的影響，如不同地形、不同PRF工作模式。掌握實戰(zhàn)環(huán)境下機載預警雷達的作用距離，對機載預警雷達的探測能力分析以及戰(zhàn)場態(tài)勢的評估等都有著重要作用。有相關(guān)文獻對檢測因子和雷達作用距離之間的關(guān)系進行分析，即采用目標與雜波雷達截面積的比值表示信雜比。此種表示方法只適用于目標的回波信號和主瓣雜波競爭，對機載預警雷達而言，普遍采用PD體制，其主瓣雜波占據(jù)絕對優(yōu)勢，若目標信號在時域、頻域上皆與主瓣雜波重疊，則雷達很難檢測到信號。因此，該作用距離計算方程不適用于機載預警雷達。本文通過相關(guān)分析，推導雜波環(huán)境下機載預警雷達的作用距離方程，從而得到不同地雜波環(huán)境下機載預警雷達的作用距離。

1 地雜波關(guān)系模型

雷達雜波定義為在有效帶寬及雷達搜索窗口中產(chǎn)生，表現(xiàn)為空間上相干的反射器。來自各種散射體的雜波回波對雷達的設(shè)計有較大的影響，可影響到對目標的探測概率。在實戰(zhàn)過程中，較為常見的雜波散射體包括地貌（地面及水面）、氣象（雨、雪等）和箔條。在雜波性質(zhì)的研究中，后向散射系數(shù)是一個關(guān)鍵指標，指散射體表面反射特性和后向散射特性的乘積按空間范圍的歸一化或平均。雷達雜波為雷達波束在物體表面形成的后向散射，如地表面、海洋表面等。除人造建筑物所產(chǎn)生的點雜波，地面雜波一般情況下為分布散射現(xiàn)象。就較為常見的地雜波來看，其主要的影響因素有系統(tǒng)參數(shù)（如波長、極化方式、照射方位角和俯仰角、照射面積）、地物參數(shù)（如地面粗糙度、復介電常數(shù)）。

地面的散射特性具有時間上的不穩(wěn)定性與空間上的顯著不均勻性，地雜波具有一定的復雜性，在計算的過程中，為了簡化計算，通常使用較長時間上與大面積空間上的平均值表征某一地形的反射情況。地面單位面積的散射特性，一般使用單位面積的反射率表示。分析反射率的相關(guān)影響因素，主要有雷達工作頻率、地貌特征以及擦地角等。Morchin模型是一種較為常用的地雜波反射率模型，該模型較為真實地反映了不同地面環(huán)境的后向散射系數(shù)，充分考慮到不同地形下散射的特性。Morchin模型的表達式如下

上式中，σ0為反射率，ψ為入射余角， 。

2 機載預警雷達的作用距離

現(xiàn)代雷達一般在具有多種干擾因素的環(huán)境下工作，這在一定程度上增加了機載預警雷達作用距離計算的難度。在實戰(zhàn)環(huán)境下，對機載預警雷達的作用距離起著決定性影響的因素主要有噪聲功率與干擾信號的功率之和的比值、目標信號功率與旁瓣雜波功率的比值。分析機載預警雷達的性能，來自地面的雜波可對其產(chǎn)生一定影響，當目標信號在時域、頻域均與主瓣雜波重疊時，主瓣雜波明顯強于目標信號，此時機載預警雷達將無法檢測到目標信號。旁瓣雜波作為影響機載預警雷達檢測性能的重要因素，在計算機載預警雷達的作用距離時，方程建立的關(guān)鍵在于旁瓣雜波與干擾信號功率計算公式的推導。

借助等距離環(huán)和等多普勒線示意圖對通用旁瓣雜波功率的計算公式進行推導，最終得到一個等距離環(huán)中的旁瓣總雜波功率公式

上式中，R為散射單元所對應的視距，Pt為發(fā)射機輸出射頻功率，GSL為指向散射單元的旁瓣增益；Ls為系統(tǒng)損耗。

針對機載預警雷達的實戰(zhàn)，在雜波背景下探測目標，有高重復頻率與中重復頻率兩種工作方式。采用不同的PRF工作模式可能導致頻域或者距離上的重疊，或者同時出現(xiàn)頻域與距離上的重疊。在發(fā)生距離上的重疊時，一個距離內(nèi)的雜波功率是多個等距離環(huán)上的雜波功率之和。在高重復頻率方式下，若目標信號落入旁瓣雜波區(qū)域，旁瓣雜波在其頻帶范圍內(nèi)呈近似均勻分布。旁瓣雜波在經(jīng)過窄帶多普勒濾波器后，各多普勒濾波器的雜波輸出功率即變?yōu)樵瓉淼?/M（M為旁瓣雜波與窄帶濾波器的帶寬比值）。在中重復頻率方式下，雜波在頻域、距離上均產(chǎn)生模糊，其中距離上的模糊類似于高重復頻率方式，但在第i個距離環(huán)上，雜波在頻域上可出現(xiàn)重疊，重疊次數(shù)為Ni。分析雷達檢測時的信干比，在信號、噪聲、剩余雜波同時進入檢測門限時，決定雷達檢測性能的為信號與噪聲、剩余雜波之和的比值，即信干比SIR的計算公式如下：

推導高重復頻率方式下，機載預警雷達的作用距離公式，得

推導中重復頻率方式下，機載預警雷達的作用距離公式，得

3 結(jié)語

分析現(xiàn)有的關(guān)于機載預警雷達作用距離的相關(guān)研究中存在的問題，主要包括未同時考慮到干擾對機載預警雷達作用距離的影響；在對旁瓣雜波功率進行計算時，也沒有考慮到頻域、距離上的重疊問題，或?qū)χ丿B次數(shù)的計算不精確，使得雷達作用距離計算的正確性缺乏保障?；诖?，本文從地雜波的反射特性著手進行分析，推導不同PRF工作模式下以及不同地形下的旁瓣雜波功率計算公式，得出相應結(jié)論。

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