段紅亮，韓一幟，張雪峰，張欣光，秦現(xiàn)生

（1. 北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所，北京，100076；2. 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，西安，710072）

0 引 言

2002年美國(guó)退出《反彈道導(dǎo)彈條約》后，世界軍事強(qiáng)國(guó)都在加速發(fā)展反導(dǎo)防御系統(tǒng)。近年來(lái)，區(qū)域沖突及戰(zhàn)爭(zhēng)不斷加劇，美國(guó)軍事霸權(quán)主義貿(mào)易保護(hù)主義逐漸抬頭，2019年美國(guó)又退出《中程導(dǎo)彈條約》，限制美俄兩國(guó)發(fā)展中程彈道導(dǎo)彈的最后障礙也被破除?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾年內(nèi)美俄兩國(guó)必將大力發(fā)展中程彈道導(dǎo)彈，相應(yīng)地也會(huì)促進(jìn)反導(dǎo)防御系統(tǒng)能力進(jìn)一步提升。跟蹤制導(dǎo)雷達(dá)是反導(dǎo)防御系統(tǒng)中“眼睛”，因此如何“致盲”敵方反導(dǎo)系統(tǒng)，是關(guān)系到己方導(dǎo)彈武器突防和生存概率的一個(gè)重要問(wèn)題。其中有源電子干擾是對(duì)抗敵方雷達(dá)的一個(gè)重要手段。

雷達(dá)干擾通常分為兩大類：遮蓋干擾和欺騙干擾，前者主要是通過(guò)增大噪聲的功率，淹沒(méi)真實(shí)目標(biāo)或降低目標(biāo)的檢測(cè)峰均比，使雷達(dá)的探測(cè)能力減弱；后者主要是針對(duì)目標(biāo)回波中攜帶的角度、距離、速度等信息實(shí)施欺騙，或者構(gòu)造假目標(biāo)欺騙，以破壞雷達(dá)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別和跟蹤[1]。

電子干擾裝置既可采用遮蓋干擾又可采用欺騙干擾，通過(guò)接收雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的干擾并發(fā)射出去，壓縮敵方跟蹤制導(dǎo)雷達(dá)的探測(cè)距離或消耗敵方雷達(dá)的有效處理資源，以此來(lái)達(dá)到掩護(hù)己方導(dǎo)彈突防的目的。電子干擾裝置有兩個(gè)重要指標(biāo)，即靈敏度和有效輻射功率，前者對(duì)應(yīng)到干擾裝置開(kāi)始干擾敵方雷達(dá)的最遠(yuǎn)距離，后者關(guān)系到干擾裝置壓制/欺騙敵方雷達(dá)的最小距離。這2個(gè)技術(shù)指標(biāo)一般是在專業(yè)微波暗室中測(cè)試[2]，在實(shí)際調(diào)試生產(chǎn)測(cè)試時(shí)，大多數(shù)總裝生產(chǎn)單位并不具備微波暗室條件，所有產(chǎn)品都在微波暗室中測(cè)試的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本太高，不具備實(shí)際操作意義。

本文提出了一種基于精確鏈路標(biāo)定的實(shí)用測(cè)試方法，可以在地面測(cè)試設(shè)備缺少相關(guān)詳細(xì)技術(shù)參數(shù)的情況下，實(shí)現(xiàn)電子干擾裝置關(guān)鍵參數(shù)的快速精確測(cè)試，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，本方法與專業(yè)微波暗室測(cè)試結(jié)果有較好的一致性。

1 干擾建模分析

1.1 靈敏度

假設(shè)干擾裝置位于雷達(dá)傳播方向上距離為JR處，根據(jù)雷達(dá)方程，可以知道在干擾裝置接收天線口面上，雷達(dá)發(fā)射電磁波的功率密度為

式中PT為雷達(dá)峰值功率；GT為雷達(dá)天線增益；LR′'為雷達(dá)發(fā)射饋線損耗和大氣傳播損耗。若假定干擾裝置接收天線增益（雷達(dá)與干擾裝置連線方向上）為GJR，干擾裝置天線與雷達(dá)發(fā)射波之間的極化失配損耗為L(zhǎng)p′'，波長(zhǎng)為λ，干擾裝置處接收到的雷達(dá)信號(hào)功率為

式中Lp＝LR′ ·Lp′，即包括干擾裝置與雷達(dá)天線極化失配損耗、雷達(dá)發(fā)射饋線損耗、大氣傳播損耗、干擾裝置接收損耗。若干擾裝置的接收（轉(zhuǎn)發(fā)）靈敏度為Smin，僅當(dāng)干擾裝置接收的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)功率超過(guò)其接收靈敏度時(shí)，干擾裝置才會(huì)對(duì)雷達(dá)電磁波響應(yīng)，否則干擾裝置將保持靜默。這意味著，干擾裝置對(duì)雷達(dá)存在著一個(gè)能夠干擾敵方雷達(dá)的最遠(yuǎn)距離，為RJmax，僅當(dāng) JR小于RJmax時(shí)，干擾裝置才能敏感到雷達(dá)的存在并開(kāi)始正常工作。干擾裝置處接收到最小雷達(dá)信號(hào)功率為

由此可見(jiàn)，干擾裝置的接收靈敏度是關(guān)系到干擾裝置最大作用距離，是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，每個(gè)干擾裝置在應(yīng)該有實(shí)測(cè)值。

1.2 有效輻射功率

若干擾裝置要掩護(hù)的目標(biāo)RCS為σ，PJ為干擾裝置發(fā)射峰值功率，GJ為干擾發(fā)射天線綜合增益（含天線罩損耗），PJJG為干擾裝置有效輻射功率。假設(shè)干擾裝置與掩護(hù)目標(biāo)到雷達(dá)距離相等，對(duì)于常規(guī)雷達(dá)來(lái)說(shuō)，雷達(dá)干擾方程如下[3]：

式中KJ為干擾壓制比；RJmin為最小干擾距離；Gn為雷達(dá)累積增益；BJ為干擾信號(hào)帶寬；Br為雷達(dá)信號(hào)帶寬。

飛行過(guò)程中，干擾裝置、掩護(hù)目標(biāo)與雷達(dá)距離逐漸變小，當(dāng)距離小于RJmin時(shí)，干擾裝置不能再有效壓制住雷達(dá)信號(hào)，即干擾失效，也稱之為“燒穿距離”[4]。所以一個(gè)干擾裝置有效干擾的距離應(yīng)為

干擾裝置的有效輻射功率是關(guān)系到干擾裝置最小作用距離，也是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，每個(gè)干擾裝置在應(yīng)該有實(shí)測(cè)值。

上述兩個(gè)指標(biāo)測(cè)試主要涉及信號(hào)的空間輻射，常規(guī)環(huán)境中因?yàn)橛休^強(qiáng)的電磁干擾，這兩個(gè)指標(biāo)不能精確測(cè)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中干擾裝置的這兩個(gè)指標(biāo)采信下級(jí)干擾機(jī)注入式的測(cè)試數(shù)據(jù)，再疊加天線方向圖數(shù)據(jù)，計(jì)算得到靈敏度和有效輻射功率數(shù)據(jù)，未考慮因天線阻抗匹配等因素引起的誤差，計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)存在一定的誤差，在個(gè)別型號(hào)的某些頻點(diǎn)，誤差有時(shí)甚至達(dá)到10 dB以上。

2 測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 測(cè)試系統(tǒng)搭建

測(cè)試系統(tǒng)包含干擾裝置、供電設(shè)備、微波屏蔽箱、功率計(jì)、信號(hào)源、高頻電纜（以下簡(jiǎn)稱“電纜”）和高頻天線（以下簡(jiǎn)稱“天線”）。其中功率計(jì)和信號(hào)源應(yīng)在標(biāo)校的有效期內(nèi)，微波屏蔽箱的尺寸滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試條件，即：

式中L為微波屏蔽箱的長(zhǎng)度；D為高頻天線的物理口徑；λmin干擾裝置工作頻段的最小波長(zhǎng)。

靈敏度參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)連接關(guān)系如圖1所示。

圖1 靈敏度測(cè)試系統(tǒng)連接示意Fig.1 Connection Diagram of Sensitivity Test System

有效輻射功率參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)連接關(guān)系如圖2所示。

圖2 有效輻射功率測(cè)試系統(tǒng)連接示意Fig.2 Connection Diagram of ERP Test System

為保證測(cè)試有效性，高頻電纜1和高頻電纜2應(yīng)為同型號(hào)、同接口的等長(zhǎng)電纜，天線1和天線2應(yīng)為覆蓋干擾裝置工作頻段的同種類天線，天線的極化方式應(yīng)與干擾裝置極化方式相同；微波屏蔽箱的屏蔽頻段應(yīng)覆蓋干擾裝置工作頻段，且屏蔽箱尺寸上保證天線1口面與干擾裝置天線口面距離大于L。天線1的軸線與干擾裝置的軸線在空間上對(duì)齊，天線2的軸線指向干擾裝置天線端。

由圖2可見(jiàn)，屏蔽箱側(cè)壁上需要開(kāi)3個(gè)孔。天線和干擾裝置安裝完成后，為保證測(cè)試準(zhǔn)確性和安全性，屏蔽箱上的開(kāi)孔處若仍然存在縫隙，則需要用金屬絲網(wǎng)和金屬膠帶處理，既可避免外界電磁干擾造成測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，也可避免內(nèi)部微波外漏造成人員傷害。

2.2 測(cè)試流程

干擾裝置的靈敏度和有效輻射功率這兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)，是指在干擾裝置天線口面處的空間電磁信號(hào)強(qiáng)度，由于在干擾裝置天線口面處測(cè)試不具備實(shí)際操作意義，所以工程上一般采用空間輻射式測(cè)量。但是空間輻射式測(cè)量時(shí)，又會(huì)引入空間信號(hào)衰減、高頻天線增益（有時(shí)可能小于1）、電纜衰減、接口損耗等因素。以上這些衰減每個(gè)設(shè)備都會(huì)有所差異，且大部分衰減都沒(méi)有直接數(shù)據(jù)支撐。例如微波屏蔽箱在生產(chǎn)過(guò)程中由于工藝一致性問(wèn)題，對(duì)外界微波屏蔽效果和空間衰減有較大離散性，出廠標(biāo)定時(shí)也僅僅只有個(gè)別頻點(diǎn)的屏蔽參數(shù)數(shù)據(jù)，都缺失鏈路的空間衰減數(shù)據(jù)。另外高頻天線廠家一般也只提供此型號(hào)個(gè)別頻點(diǎn)方向圖的標(biāo)稱值，不提供某一個(gè)天線的具體實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，考慮到大帶寬下高頻天線存在頻率選擇衰落特性，這些數(shù)據(jù)不能滿足對(duì)干擾裝置多頻點(diǎn)精確測(cè)試的需求。

綜上所述，在對(duì)干擾裝置測(cè)試之前，首先必須對(duì)特定的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行鏈路衰減標(biāo)定。標(biāo)定完成后，依次進(jìn)行靈敏度參數(shù)測(cè)試和有效輻射功率參數(shù)測(cè)試項(xiàng)目。

2.3 鏈路標(biāo)定

鏈路標(biāo)定是為了獲取微波屏蔽箱的空間傳播衰減、天線增益和線纜損耗等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，鏈路標(biāo)定連接關(guān)系如圖3所示。

圖3 鏈路標(biāo)定系統(tǒng)連接示意Fig.3 Connection Diagram of Link Calibration System

信號(hào)源在左側(cè)發(fā)射一個(gè)已知功率PT-fi和已知頻率fi窄帶信號(hào)，右側(cè)功率計(jì)上顯示收到輻射信號(hào)的功率值Sr-fi，則兩者關(guān)系如下：

提出專業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)，促進(jìn)臨床實(shí)踐開(kāi)展。從患者角度而言，護(hù)理安全管理團(tuán)隊(duì)定期考核患者對(duì)護(hù)理安全相關(guān)知識(shí)的認(rèn)知，將進(jìn)一步加強(qiáng)和監(jiān)督護(hù)士對(duì)患者護(hù)理安全相關(guān)知識(shí)的教育，旨在提高患者自身護(hù)理安全的認(rèn)知水平，讓患者親自參與不良事件的防范，更為直接有效地降低不良事件的發(fā)生率。團(tuán)隊(duì)工作方式高效靈活，不僅提高了護(hù)士及患者護(hù)理安全的認(rèn)知水平，而且有利于護(hù)理安全相關(guān)措施的有效落實(shí)，進(jìn)而改善了臨床護(hù)理安全管理，提高了護(hù)理質(zhì)量，培養(yǎng)了護(hù)理團(tuán)隊(duì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和凝聚力［6］。

式中G1-fi，G2分別為天線1和天線2在頻率fi時(shí)的增益；fiλ對(duì)應(yīng)頻率為fi時(shí)的波長(zhǎng)；R為天線1和天線2口面之間距離；分別為電纜1和電纜2在頻率fi時(shí)的線損和插損之和。

由于天線1和天線2為同型號(hào)，電纜1和電纜2為同型號(hào)同接口，借鑒文獻(xiàn)[5]和[6]中雙程近似方法,等效為

對(duì)式（7）兩側(cè)取對(duì)數(shù)：

為了方便快速計(jì)算，if單位取GHz，R單位取m，和單位取dBm，工程簡(jiǎn)化如下：

根據(jù)式（11），從干擾裝置工作所能覆蓋的頻率起點(diǎn)開(kāi)始，按照一定的頻率步長(zhǎng)，例如0.01 GHz，依次測(cè)量獲取測(cè)試系統(tǒng)在所有頻點(diǎn)上的鏈路綜合增益Cfi，為后續(xù)靈敏度測(cè)試和有效輻射功率測(cè)試奠定基礎(chǔ)。

2.4 靈敏度測(cè)試

a）設(shè)置信號(hào)源至一定頻率fi，設(shè)置信號(hào)源功率至該儀器所能達(dá)到的最小功率值，如-30 dBm等；

b）觀察功率計(jì)上此時(shí)所顯示的功率值，記為1S；

c）干擾裝置上電后開(kāi)機(jī)，然后觀察功率計(jì)上此時(shí)所顯示的功率值，記為S2。S2與 1S相差不應(yīng)大于3 dBm，否則證明屏蔽箱的屏蔽效果不良；

d）打開(kāi)信號(hào)源射頻輸出開(kāi)關(guān)，再觀察功率計(jì)上此時(shí)所顯示的功率值，記為S3。此時(shí)S3與S2相差不應(yīng)大于3 dBm，否則證明信號(hào)源的最小輸出功率已經(jīng)大于干擾裝置靈敏度，需要更換信號(hào)源或增加高頻衰減器；

e）以固定步進(jìn)值逐漸調(diào)大信號(hào)源的輸出功率值，例如步進(jìn)值取0.5 dBm，觀察功率計(jì)上所顯示的不斷變化的功率值，當(dāng)功率計(jì)顯示數(shù)據(jù)突然有一個(gè)階躍，記為S4。一般來(lái)講，S4與S3相差應(yīng)大于20 dBm以上。若信號(hào)已經(jīng)調(diào)至最大輸出功率，功率計(jì)顯示數(shù)據(jù)仍未發(fā)生階躍，則說(shuō)明需要更換信號(hào)源或增加有源放大器；

f）停止調(diào)節(jié)信號(hào)源的輸出功率值，記錄下信號(hào)源在該頻點(diǎn)的輸出功率值PT-f i，單位dBm；

g）按照一定的頻率步長(zhǎng)（與鏈路標(biāo)定頻率步長(zhǎng)一致），改變信號(hào)源頻率，重復(fù)上述步驟，逐次獲取在所有頻點(diǎn)上的輸出功率值PT-f i。

2.5 有效輻射功率測(cè)試

有效輻射功率測(cè)試的系統(tǒng)連接關(guān)系如圖2所示。測(cè)試步驟如下：

a）設(shè)置信號(hào)源至一定頻率fi，設(shè)置信號(hào)源功率至該儀器所能達(dá)到的適當(dāng)功率值，例如5 dBm，為防止信號(hào)源對(duì)功率計(jì)的干擾，一般不宜將信號(hào)源功率設(shè)置過(guò)大；

b）觀察功率計(jì)上此時(shí)所顯示的功率值，記為S1；

c）打開(kāi)信號(hào)源的射頻輸出開(kāi)關(guān)，再觀察功率計(jì)上此時(shí)所顯示的功率值，記為S2。S2與S1相差不應(yīng)大于3 dBm，否則證明信號(hào)源天線2與功率計(jì)天線1之間隔離度不良；

d）干擾裝置上電后開(kāi)機(jī)，然后觀察功率計(jì)上此時(shí)所顯示的功率值，記為Sr-fi，單位dBm。此時(shí)Sr-fi與S2相差應(yīng)大于20 dBm；

e）按照一定的頻率步長(zhǎng)（與鏈路標(biāo)定頻率步長(zhǎng)一致），改變信號(hào)源頻率，重復(fù)上述步驟，逐次獲取在所有頻點(diǎn)上的功率計(jì)接收功率值Sr-fi。

3 測(cè)試數(shù)據(jù)處理

3.1 靈敏度測(cè)試數(shù)據(jù)處理

根據(jù)接收靈敏度的雷達(dá)方式（3），等效至干擾裝置天線口面的接收靈敏度公式如下：

為了方便快速計(jì)算，if單位取GHz，R單位取m，和Ssense-fi單位取dBm，將式（12）簡(jiǎn)化如下：

根據(jù)式（13），可以計(jì)算得到干擾裝置軸向在每個(gè)頻點(diǎn)上等效天線口面的靈敏度數(shù)據(jù)Ssense-fi，單位為dBm。

3.2 有效輻射功率測(cè)試數(shù)據(jù)處理

根據(jù)干擾方程，干擾裝置的有效輻射功率PERP-fi為

同理，為了方便計(jì)算，if單位取GHz，R單位取m，PERP-fi和Sr-fi單位取dBm，將式（14）簡(jiǎn)化如下：

根據(jù)式（15），可以計(jì)算得到干擾裝置在每個(gè)頻點(diǎn)上的軸向有效輻射功率數(shù)據(jù)PERP-fi，單位dBm。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證本文所述實(shí)用方法的正確性，選取某型號(hào)的一種干擾裝置。根據(jù)該干擾裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)，裝置工作頻段為X～X+1 GHz，等效天線口面接收靈敏度分布在Y～Y-10 dBm區(qū)間，有效輻射功率不小于ZdBm。

首先在微波暗室測(cè)出該裝置的靈敏度和有效輻射功率數(shù)據(jù)，然后再用本文測(cè)試方法測(cè)出同一個(gè)干擾裝置的靈敏度和有效輻射功率數(shù)據(jù)。微波暗室測(cè)試與本文測(cè)試方法的主要區(qū)別在于：一是微波暗室中外界電磁干擾非常小，而微波屏蔽箱的電磁屏蔽效果較微波暗室差，一般在10 dB以上；二是微波暗室中使用標(biāo)準(zhǔn)天線和標(biāo)準(zhǔn)饋線，其天線增益和饋線損耗都已通過(guò)計(jì)量校準(zhǔn)。在微波暗室中測(cè)試步驟直接為靈敏度測(cè)試和有效輻射功率測(cè)試，測(cè)試方法與本文2.4節(jié)和2.5節(jié)基本相同。對(duì)比結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4 靈敏度測(cè)試對(duì)比Fig.4 Comparison of Sensitivity Test

圖5 有效輻射功率測(cè)試對(duì)比Fig.5 Comparison of Effective Radiation Power Test

試驗(yàn)結(jié)果表明本文方法測(cè)試值與暗室測(cè)試值具有較好的一致性，本文方法靈敏度測(cè)試值最大誤差位于頻點(diǎn)X+0.55 GHz處，最大誤差值為1.44 dBm；有效輻射功率測(cè)試最大誤差位于頻點(diǎn)X+0.50 GHz處，最大誤差值為1.52 dBm，兩者誤差均小于2 dBm，證明了本文方法的有效性和準(zhǔn)確性，同時(shí)也證明了本文方法能夠適用于電子干擾裝置的總裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種基于精確鏈路標(biāo)定的實(shí)用測(cè)試方法，可以在地面測(cè)試設(shè)備缺少相關(guān)詳細(xì)技術(shù)參數(shù)的情況下，開(kāi)展電子干擾裝置的總裝測(cè)試，快速實(shí)現(xiàn)電子干擾裝置關(guān)鍵參數(shù)的精確測(cè)試。首先簡(jiǎn)要分析了雷達(dá)干擾的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而詳細(xì)闡述測(cè)試系統(tǒng)搭建和測(cè)試流程以及對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的處理方法，最后對(duì)本方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，達(dá)到了暗室測(cè)量效果。