范忠亮，夏潤梁

（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽合肥230088）

0 引言

壓制干擾對偵察引導需求低，是雷達對抗裝備在復雜電磁環(huán)境下的一種有效對抗手段。但壓制干擾等效輻射功率需求大，特別是雷達采用副瓣對消等抗干擾措施后[1]，等效輻射功率需求急劇增大，給壓制干擾裝備在工程實現(xiàn)和成本方面帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

分布式協(xié)同是有效提升干擾系統(tǒng)對抗自由度、擴大干擾掩護區(qū)域的干擾方式，將分布式協(xié)同和壓制干擾相結合，是解決對抗雷達副瓣對消的有效途徑之一。在多干擾機協(xié)同壓制干擾時，需要合理部署，盡量用較少的干擾機實現(xiàn)相同的有效干擾空域。

文獻[2]對方位飽和干擾進行了分析，驗證了多方位飽和干擾的有效性。文獻[3-4]分別對欺騙干擾、壓制干擾機載預警雷達的多干擾機部署進行了研究，分析了主瓣干擾、副瓣干擾情況下最大干擾站間距。文獻[4]指出多干擾機對抗副瓣對消時，最大干擾站間距同雷達干擾分辨角有關（雷達干擾分辨角定義為：雷達副瓣對消將2 個干擾站的干擾信號當作一個方向的干擾處理時，2 個干擾機到雷達連線的最大夾角），但并沒有給出雷達干擾分辨角的相關求解過程，對于指導具體工程實現(xiàn)具有一定的局限性。本文在此基礎上，分析了多干擾機協(xié)同壓制干擾有效對抗副瓣對消的條件，重點對雷達干擾分辨角進行了仿真分析，給出了雷達干擾分辨角的仿真近似解，對多干擾機部署壓制干擾雷達副瓣對消具有一定的工程指導意義。

1 副瓣對消工作原理

副瓣對消的基本原理是通過設置適當?shù)妮o助天線陣列，對主天線和輔助天線陣列的輸出做自適應加權求和,然后再與主天線的輸出相減,從而使輸出干擾最小,達到抗副瓣干擾的目的，其中，副瓣對消干擾源的最大個數(shù)等于輔助天線的個數(shù)[5-7]。圖1 為有N 個輔助天線副瓣對消系統(tǒng)的原理框圖。

圖1 N 路副瓣對消原理框圖

根據(jù)Wiener-Hopf 方程，保證自適應天線副瓣對消系統(tǒng)相消輸出的均方剩余功率最小的最優(yōu)權值為：

2 多干擾機部署設計

多干擾機壓制干擾雷達副瓣對消時，當干擾機數(shù)量小于雷達輔助天線數(shù)量時，雷達典型副瓣對消深度達10 dB 以上，干擾功率需求急劇上升；其次，當干擾機數(shù)量超過雷達輔助天線數(shù)量但干擾機之間間距過小時，雷達將多部干擾機視同為單個方向的大功率干擾機，導致干擾機自由度仍小于雷達輔助天線自由度，此時雷達對消仍能正常發(fā)揮作用；當干擾機數(shù)量和干擾機間距都滿足要求時，即干擾機自由度超過雷達副瓣對消天線自由度時，雷達副瓣對消處于過載狀態(tài)，此時雷達天線方向圖平均副瓣與雷達常規(guī)副瓣電平（無干擾對消時）相近，甚至惡化。

因此，多干擾機協(xié)同實現(xiàn)有效對抗雷達副瓣對消，需要同時滿足干擾機數(shù)量、部署間距、干擾功率條件：干擾機的數(shù)量應大于輔助天線的數(shù)量，飽和雷達的抗干擾自由度；在部署優(yōu)化方面，任何兩干擾機至雷達的夾角應大于雷達干擾分辨角，保證干擾自由度有效；在干擾功率方面，當雷達干擾自由度超過雷達副瓣對消自由度時，副瓣對消對抗可等效為常規(guī)副瓣對抗，考慮到副瓣起伏影響，任意1 個干擾機的干擾功率均需滿足常規(guī)副瓣對抗需求。綜上所述，多干擾機壓制干擾副瓣對消系統(tǒng)需要同時滿足3 個條件：

1）干擾機的數(shù)量大于輔助天線的數(shù)量；

2）任何2 個干擾機到雷達連線的夾角大于雷達干擾分辨角，使得雷達不會將任意2 個干擾機分辨為1個干擾機；

3）單干擾機滿足常規(guī)副瓣對抗功率需求。

2.1 多干擾機部署設計

設相鄰2 個干擾機間距為l，雷達位于2 干擾機連線的一側，若滿足2 干擾機與雷達連線夾角大于雷達干擾分辨角θ0，雷達所在區(qū)域須是2 干擾機連線與過2個干擾機半徑為R 的圓的優(yōu)弧圍成的區(qū)域，如圖2 中陰影部分所示。把這個圓稱為構成有效干擾空域的基本圓。這里的有效干擾空域是指:在此空域內，雷達的副瓣對消不會將2 部干擾機當作1 部干擾機處理[3]。

圖2 2 干擾站有效干擾區(qū)域

基本圓半徑R 與干擾機間距l(xiāng) 之間的關系為：

采用多個干擾機連續(xù)部署對抗雷達副瓣對消時，可擴大干擾掩護區(qū)域。假設雷達具有m-1 個輔助天線，m 個干擾機的有效干擾區(qū)域為m 個基本圓的公共區(qū)域，如圖3（a）所示。因此，n 個干擾機線性部署時的有效干擾空域如圖3（b）所示。在該空域內，任何時刻均至少有m 個不同方向的干擾信號進入雷達，使得雷達副瓣對消始終處于過載狀態(tài)。

從式（2）可以看出，隨著干擾機間距l(xiāng) 的增大，基本圓半徑R 也增大，即有效干擾空域增大。但是受到單干擾機等效輻射功率的限制，導致基本圓半徑不能無限增大。因此，干擾機間最大部署間距受到單干擾機干擾功率的限制，以便滿足圖2 所示有效干擾區(qū)域內的功率要求。

圖3 多干擾機對抗副瓣對消時的有效干擾區(qū)域示意圖

2.2 干擾機間最大間距設計

設各干擾機功率相同且與雷達距離相當，考慮到雷達副瓣起伏，進入雷達接收機的干擾功率由各干擾機方向的雷達最高副瓣電平?jīng)Q定，即進入雷達接收機的多干擾機功率之和由主干擾機功率決定。因此，忽略大氣損耗和系統(tǒng)損耗，多干擾機對雷達的支援干擾方程可簡化為單干擾機支援干擾方程，即：

式中，σ 為雷達探測目標的RCS；Pt為雷達發(fā)射功率；Gt為雷達發(fā)射天線增益；Rr為雷達到目標距離；Rj為干擾到雷達的距離；Gr雷達接收天線增益；G′r為雷達接收天線在干擾方向上的增益；Pj為干擾發(fā)射機功率；Gj為干擾天線增益；Δf0為雷達接收機中頻帶寬；Δfj為干擾信號頻譜寬度；K1為雷達對目標信號和對干擾信號脈壓增益比；K2為雷達對目標信號和對干擾信號接收的相干積累增益比；K3為雷達其他抗干擾得益因子(副瓣對消等)；Kj為干擾壓制系數(shù)。

在多干擾機使雷達副瓣對消能力過載時，支援干擾方程中的K3可取為1，此時，根據(jù)式（3）可得：

為滿足干擾功率條件，需保證干擾區(qū)域內，最遠干擾距離時的干擾功率滿足要求。如圖3 所示，即干擾距離Rj=|AJ1|時，干擾機J1的干擾功率滿足要求。根據(jù)圖3 中幾何關系可知：

式 中，|J1Jm|= (m-1)l，|AJm|=|AB|+|BJm|=(R2-(ml-l)2/4)1/2+(R2-l2/4)1/2。

將式（5）代入式（4），可得干擾功率一定的情況下，滿足圖2 中有效干擾區(qū)域的最大干擾機間距為：

3 雷達干擾分辨角仿真分析

從式（6）可以看出，最大干擾機間距同雷達干擾分辨角密切相關。從副瓣權值最優(yōu)解式（1）難以給出雷達干擾分辨角的解析表達式，因此本小節(jié)對干擾分辨角進行了仿真分析。

仿真中考慮具有2 個輔助天線的雷達系統(tǒng)，利用3部干擾機進行干擾，其中分別在-20°和+20° 2 個足夠遠的角度設置了2 個固定干擾源，通過改變第3 個干擾源的部署角度，判斷干擾置零效果進而仿真求解雷達干擾分辨角。

本節(jié)分別基于16 陣元線陣和32 陣元線陣對干擾分辨角進行了仿真分析，分別采用-30 dB 和-40 dB副瓣加權，主瓣波束寬度分別為7.7°和4.2°。圖4 和圖5 中分別畫出了主天線方向圖和考慮輔助天線的對消方向圖，通過對比主天線方向圖和對消方向圖可以看出采取對消后，指定方向的置零深度變化。從圖4 可以看出，隨著第3 個干擾源角度逐步接近第2 個干擾源（20°位置干擾源），對第1 個干擾源的置零深度影響不大，但是對第2、3 干擾源的置零深度逐漸增加。當?shù)?、3 干擾源的角度差大于雷達波束寬度的1/2 時，雷達置零后效果基本同雷達平均副瓣水平相當。從圖5 可以看出，32 陣元線陣仿真結果與16 陣元仿真結果一致。從仿真結果可以看出，雷達干擾分辨角約為雷達波束寬度的1/2。

圖4 16 陣元線陣仿真結果

圖5 32 陣元線陣仿真結果

4 結束語

多干擾機協(xié)同是對抗雷達副瓣對消的有效手段之一。本文針對多干擾機協(xié)同壓制場景，分析了多干擾機協(xié)同對抗副瓣對消時對干擾機數(shù)量、部署間距、干擾功率的需求，通過仿真給出了雷達干擾分辨角的近似值約為雷達波束寬度的1/2，對多干擾機部署壓制干擾雷達副瓣對消具有很好的工程指導意義?！?/p>