張夢(mèng)堃

摘 要 在對(duì)飛行器航跡進(jìn)行精確測(cè)量中，通常需要多臺(tái)頻率相同的單脈沖測(cè)量雷達(dá)跟蹤同一個(gè)目標(biāo)，這就可能導(dǎo)致雷達(dá)間發(fā)生同頻干擾。本文通過對(duì)反射式和應(yīng)答式工作方式同頻干擾機(jī)理分析提出幾種抗干擾方法，通過布站設(shè)計(jì)降低反射式同頻干擾信號(hào)能量，進(jìn)行二相編碼消除衛(wèi)門盲區(qū)和目標(biāo)分離殘骸的影響，以及采用多基地雷達(dá)設(shè)計(jì)徹底消除同頻干擾的影響，為單脈沖測(cè)量雷達(dá)未來發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞 單脈沖雷達(dá);同頻干擾;二相編碼;多基地雷達(dá)

雷達(dá)測(cè)量是對(duì)飛行器飛行軌跡精確測(cè)量的一種重要手段，相較于光學(xué)測(cè)量，它受氣象、距離等因素的影響要小得多，例如對(duì)火箭、導(dǎo)彈、空間站等高速飛行目標(biāo)的軌跡測(cè)量等，提供實(shí)時(shí)或事后目標(biāo)外彈道數(shù)據(jù)。為了提高對(duì)目標(biāo)定位精度，通常根據(jù)需要沿目標(biāo)飛行方向上布設(shè)多個(gè)測(cè)量站，多臺(tái)雷達(dá)同時(shí)或接力工作，不僅通過交匯測(cè)量提高了目標(biāo)定位精度，而且增加了系統(tǒng)冗余度，這使得雷達(dá)間相互干擾問題變得突出。

1同頻干擾的影響

單脈沖測(cè)量雷達(dá)在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤測(cè)量時(shí)通常采用反射式或應(yīng)答式工作方式。采用反射式工作方式時(shí)，如果A、B兩臺(tái)雷達(dá)頻率相近或相同，B雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)或其經(jīng)目標(biāo)反射的信號(hào)被A雷達(dá)所接收，干擾信號(hào)經(jīng)過下變頻變?yōu)橹蓄l信號(hào)后難以被濾波器濾除，干擾信號(hào)有可能會(huì)覆蓋掉真實(shí)的目標(biāo)回波信號(hào)，從而導(dǎo)致A雷達(dá)無法識(shí)別真實(shí)目標(biāo);當(dāng)A雷達(dá)正在跟蹤某一目標(biāo)，如果B雷達(dá)干擾信號(hào)經(jīng)過接收機(jī)處理后比目標(biāo)回波信號(hào)更強(qiáng)，還會(huì)導(dǎo)致A雷達(dá)選擇跟蹤錯(cuò)誤信號(hào)從而丟失目標(biāo)。

應(yīng)答式工作方式需要在目標(biāo)上安裝配合雷達(dá)工作的應(yīng)答機(jī)，通常是一臺(tái)應(yīng)答機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)多臺(tái)雷達(dá)進(jìn)行應(yīng)答工作。應(yīng)答機(jī)在接收到某臺(tái)雷達(dá)上行信號(hào)后到延時(shí)發(fā)出下行信號(hào)的這段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)答機(jī)不再對(duì)其他雷達(dá)上行信號(hào)進(jìn)行回應(yīng)，這個(gè)時(shí)間段稱為應(yīng)答機(jī)恢復(fù)時(shí)間。因此如果其他雷達(dá)上行信號(hào)恰好在應(yīng)答機(jī)恢復(fù)時(shí)間內(nèi)到達(dá)目標(biāo)，則不會(huì)觸發(fā)應(yīng)答機(jī)工作，也就無法收到正常的下行信號(hào)，從而導(dǎo)致無法捕獲或丟失目標(biāo)。對(duì)于同一部雷達(dá)，反射式比應(yīng)答式作用距離相對(duì)要小，通常會(huì)根據(jù)需求進(jìn)行任務(wù)分配。例如在目標(biāo)飛行初段，為了防止因應(yīng)答機(jī)或目標(biāo)故障導(dǎo)致應(yīng)答式工作方式無法實(shí)現(xiàn)，可以分配1～2臺(tái)雷達(dá)采用反射式進(jìn)行初段目標(biāo)捕獲，在保證完成跟蹤測(cè)量任務(wù)的同時(shí)為其他測(cè)量設(shè)備提供引導(dǎo)數(shù)據(jù)。

2現(xiàn)有抗同頻干擾手段

2.1 反射式工作方式

目前單脈沖測(cè)量雷達(dá)反射式工作方式抗同頻干擾的方法有改變雷達(dá)重復(fù)頻率、錯(cuò)開工作頻率、使用不同的極化方式[1]等，同頻干擾又分為同頻同步干擾和同頻異步干擾。同步干擾表現(xiàn)為干擾回波在距離顯示上靜止或連續(xù)移動(dòng)，異步干擾表現(xiàn)為干擾回波在距離上的不同位置跳變。同頻同步干擾在同型號(hào)雷達(dá)之間經(jīng)常發(fā)生，可以通過改變本站雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率將同步干擾變?yōu)楫惒礁蓴_，然后再通過相鄰周期反異步算法來消除。錯(cuò)開工作頻率是大多數(shù)雷達(dá)采取的最直接的抗同頻干擾方法，但由于雷達(dá)發(fā)射信號(hào)頻譜存在展寬或雜散、接收機(jī)帶寬較大、干擾信號(hào)頻率為鏡頻等情況的存在，此方法并非完全有效。

2.2 應(yīng)答式工作方式

應(yīng)答式跟蹤方式抗同頻干擾的方法主要采用在跟蹤波門前設(shè)置衛(wèi)門，當(dāng)有他站干擾信號(hào)進(jìn)入衛(wèi)門檢測(cè)區(qū)則觸發(fā)移相操作，使本站上行信號(hào)提前一定時(shí)間，與他站上行信號(hào)到達(dá)目標(biāo)的時(shí)間錯(cuò)開，來避免本站上行信號(hào)落入應(yīng)答機(jī)恢復(fù)時(shí)間內(nèi)。但為了避免目標(biāo)反射回來的本站雷達(dá)上行信號(hào)觸發(fā)衛(wèi)門操作，需要扣除衛(wèi)門相應(yīng)的檢測(cè)區(qū)域，這被稱為衛(wèi)門盲區(qū)，如果他站干擾信號(hào)恰好落入盲區(qū)則不會(huì)觸發(fā)衛(wèi)門操作。衛(wèi)門另一個(gè)缺陷就是當(dāng)目標(biāo)分離時(shí)，例如火箭，脫離的殘骸反射的回波會(huì)被誤認(rèn)為是干擾信號(hào)，從而引發(fā)不必要的衛(wèi)門操作。在實(shí)際使用過程中，如果同時(shí)工作的雷達(dá)數(shù)量較多，容易發(fā)生某臺(tái)雷達(dá)移相后，雖然上行信號(hào)跳過了前一臺(tái)雷達(dá)，但是正好落入另一臺(tái)雷達(dá)的跟蹤波門或衛(wèi)門內(nèi)，引發(fā)連鎖反應(yīng)，從而影響整個(gè)雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3幾種抗干擾手段設(shè)想

3.1 反射式工作方式抗同頻干擾

單脈沖測(cè)量雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景與常見的軍用場(chǎng)景如艦艇編隊(duì)不同，測(cè)量雷達(dá)的布站一般相距上百甚至上千公里，由于地球曲率和地形的遮擋不同站之間一般不會(huì)產(chǎn)生直接干擾和地物反射干擾，尤其是當(dāng)目標(biāo)飛行高度較高時(shí)，干擾的來源主要是目標(biāo)反射的回波。目前反射式抗干擾的核心思想就是降低干擾信號(hào)的能量，因此我們考慮一種利用目標(biāo)理論飛行軌跡和RCS特性來對(duì)雷達(dá)進(jìn)行布站設(shè)計(jì)的方法。假設(shè)目標(biāo)RCS特性與一個(gè)半徑遠(yuǎn)大于雷達(dá)波長的金屬球相似，就可以把A、B兩臺(tái)雷達(dá)布設(shè)在目標(biāo)理論飛行軌跡在地球表面投影的兩側(cè)，并保證兩臺(tái)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的視線夾角始終大于一定角度，那么目標(biāo)反射A雷達(dá)的回波能量主要集中在其對(duì)A雷達(dá)視線上，進(jìn)入B雷達(dá)接收通道的能量則相對(duì)較小，再利用反同頻異步干擾處理進(jìn)一步降低干擾信號(hào)的影響。目前某型單脈沖測(cè)量雷達(dá)通過多次跟蹤測(cè)量任務(wù)實(shí)驗(yàn)表明，此方法能顯著降低同頻干擾，尤其是在同頻同步干擾情況下，干擾信號(hào)能量明顯低于本站回波信號(hào)。

3.2 應(yīng)答式工作方式抗同頻干擾

（1）二相編碼。雷達(dá)系統(tǒng)中最重要的二相編碼是巴克碼，通過二相編碼，就能使雷達(dá)發(fā)射信號(hào)具有特異性，由于雷達(dá)能識(shí)別進(jìn)入衛(wèi)門的信號(hào)是否為自己發(fā)出的，所以能根據(jù)實(shí)際情況決定是否進(jìn)行衛(wèi)門操作，同時(shí)也不需要扣除衛(wèi)門不檢測(cè)區(qū)域，所以也就不存在衛(wèi)門盲區(qū)。

（2）多基地雷達(dá)。多基地雷達(dá)是一種將一臺(tái)或多臺(tái)發(fā)射機(jī)與一臺(tái)或多臺(tái)接收機(jī)分開布設(shè)的雷達(dá)系統(tǒng)，其關(guān)鍵是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)必須同步工作。假設(shè)A雷達(dá)向目標(biāo)應(yīng)答機(jī)發(fā)射上行信號(hào)，下行信號(hào)由分別布設(shè)在不同站的A、B雷達(dá)同時(shí)接收，并且A雷達(dá)發(fā)射機(jī)與B雷達(dá)接收機(jī)同步工作，那么A、B雷達(dá)均能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確定位、測(cè)速。由于只有A雷達(dá)發(fā)射上行信號(hào)，杜絕了不同雷達(dá)上行信號(hào)“打架”的情況，也就不再需要設(shè)置衛(wèi)門。

4結(jié)束語

總而言之，如果想要更好的改善同頻干擾帶來的影響就需要不斷地對(duì)其進(jìn)行研究。以上幾種抗干擾手段還僅僅是一種設(shè)想，在實(shí)際的應(yīng)用的過程中還應(yīng)該不斷適應(yīng)，從而找到真正符合并且能夠有效地避免同頻干擾給測(cè)量帶來的各種影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃旭東，姬新陽，江良劍，等.雷達(dá)同頻干擾機(jī)理及抗干擾措施研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2015，38（7）：16-18.