柯 凱

（中國人民解放軍91404部隊 秦皇島 066001）

1 引言

在艦載雷達(dá)偵察裝備指標(biāo)體系中，靈敏度、動態(tài)范圍是重要的技術(shù)指標(biāo)，與之息息相關(guān)的雷達(dá)偵察距離也是重要的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，對該類型裝備的作戰(zhàn)能力具有十分重要的影響。在工程實際中，雷達(dá)偵察裝備實際靈敏度與指標(biāo)靈敏度存在一定差距，對裝備實際使用中的偵察距離產(chǎn)生了較大影響，直接影響裝備作戰(zhàn)使用效能。本文將對艦載雷達(dá)偵察裝備靈敏度和動態(tài)范圍進(jìn)行解析分析，建立與能量域、空間域的映射關(guān)系，通過仿真分析對作戰(zhàn)使用的影響，為艦載雷達(dá)偵察裝備作戰(zhàn)操作使用提供參考。

2 動態(tài)范圍及靈敏度解析分析

系統(tǒng)靈敏度表征了裝備對微弱信號的偵收能力，能偵收的雷達(dá)信號功率越小，表明裝備的靈敏度越高，對應(yīng)的雷達(dá)偵察距離就越大。動態(tài)范圍與靈敏度息息相關(guān)，表征了雷達(dá)偵察裝備在正常工作條件下所允許的雷達(dá)信號功率變化范圍，在雷達(dá)信號功率過大時，裝備會發(fā)生過載、接收機(jī)信噪比超出正常情況或接收機(jī)出現(xiàn)飽和，裝備無法正常工作。系統(tǒng)靈敏度與動態(tài)范圍是雷達(dá)偵察裝備重要的技術(shù)指標(biāo)，與裝備戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)與使用規(guī)則息息相關(guān)［1］。

2.1 偵察靈敏度解析分析

在氣候良好的視距條件下，雷達(dá)偵察裝備天線口面處的接收功率Pr為

式中：Pt為雷達(dá)發(fā)射峰值功率，Gt為雷達(dá)天線增益，R為機(jī)載電子進(jìn)攻裝備與雷達(dá)平臺之間的距離，λ為雷達(dá)工作波長；γ為天線極化損耗。靈敏度Prmin為裝備能測定輻射源信號參數(shù)所需最小信號的強(qiáng)度［2］。

式（1）可以轉(zhuǎn)變成如下所示的計算公式：

式中：Pr、Pt、Gt單位均為dBW，F(xiàn)為雷達(dá)載頻，單位為MHz，R為雷達(dá)天線與雷達(dá)偵察裝備天線距離，單位為km。

由式（2）可得雷達(dá)偵察裝備對雷達(dá)的最大偵察距離Rmax為

通過式（3）可以得到雷達(dá)偵察裝備最大偵察距離與靈敏度的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)雷達(dá)偵察裝備技術(shù)指標(biāo)與戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)的映射。

2.2 動態(tài)范圍解析分析

動態(tài)范圍分為瞬時動態(tài)范圍和最大動態(tài)范圍，其中瞬時動態(tài)范圍是雷達(dá)偵察設(shè)備正常工作的條件下，其接收的雷達(dá)信號最小功率和最大功率的比值，最大動態(tài)范圍是指增加手控增益調(diào)節(jié)的情況下，雷達(dá)偵察裝備正常工作時接收的雷達(dá)信號最小功率和最大功率的比值［3］。考慮到對低功率雷達(dá)的偵收，本文主要解析分析瞬時動態(tài)范圍指標(biāo)。

設(shè)雷達(dá)偵察裝備的瞬時動態(tài)范圍為D，單位為dB，對于同型雷達(dá)信號，可得其最小偵察距離Rmin為

3 指標(biāo)戰(zhàn)術(shù)映射分析

3.1 單目標(biāo)映射

通過解析分析靈敏度與瞬時動態(tài)范圍，對同一雷達(dá)目標(biāo)即Pt1+Gt1=Pt2+Gt2時，可得靈敏度、動態(tài)范圍與雷達(dá)偵察裝備能同時偵收的最大距離、最小距離映射關(guān)系，即從能量域到空間域的映射關(guān)系，如圖1所示。

由圖1可知，對于同型雷達(dá)目標(biāo)，在不進(jìn)行手控增益調(diào)節(jié)的情況下，雷達(dá)偵察裝備對其最大、最小偵察距離由系統(tǒng)靈敏度和動態(tài)范圍決定。

圖1 單目標(biāo)映射

3.2 多目標(biāo)映射

在實際應(yīng)用中，艦載雷達(dá)偵察裝備在視距范圍內(nèi)會偵收到多批雷達(dá)信號，到達(dá)雷達(dá)偵察裝備天線口面處的雷達(dá)信號功率各不相同［4～8］，可得雷達(dá)偵察裝備系統(tǒng)靈敏度、動態(tài)范圍與多目標(biāo)映射關(guān)系，即從能量域到空間域、能量域的映射，如圖2所示。

圖2 多目標(biāo)映射

在多目標(biāo)映射中，雷達(dá)偵察裝備最小偵察距離一般受設(shè)備天線俯仰范圍、瞬時動態(tài)范圍所影響［9］，低于這個距離的雷達(dá)信號無法偵收；最大偵察距離一般受雷達(dá)偵察裝備靈敏度、視距所影響，大于這個距離的雷達(dá)信號同樣無法偵收。但是由于裝載雷達(dá)的水面、地面、空中平臺高度不同，視距也有很大差距，可根據(jù)視距計算公式求取，多則幾百公里，少則幾十公里。雷達(dá)偵察裝備的偵察范圍即為這一環(huán)形區(qū)域內(nèi)的N個雷達(dá)信號，為雷達(dá)偵察裝備可偵收信號的空間域和能量域的交集，空間域變量主要涉及視距、方位、俯仰等要素，能量域變量主要為雷達(dá)信號功率。

3.3 靈敏度指標(biāo)值與實際值映射

在實際工程實現(xiàn)中，在設(shè)計生產(chǎn)雷達(dá)偵察裝備過程中需考慮線纜衰減、天線增益、大氣衰減等方面的影響［10］，普遍會使裝備實際靈敏度高于指標(biāo)值，而動態(tài)范圍實際值和設(shè)計值普遍相差不大，這也會帶來新的問題。

其中較為突出的一個問題是，雖然實際靈敏度比指標(biāo)靈敏度高，雷達(dá)偵察裝備可以偵收到功率更小的雷達(dá)信號，實現(xiàn)更遠(yuǎn)的偵察距離，但在瞬時動態(tài)范圍不變的情況下，其能偵收到的近距離大信號會變小，相應(yīng)的最小偵察距離也會變近，如圖3所示。

圖3 指標(biāo)能量域與偵察范圍空間域映射

這在實際的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用中存在一定弊端，如在防空反導(dǎo)作戰(zhàn)中的大功率末制導(dǎo)雷達(dá)和敵方艦船抵近條件下的艦載雷達(dá)偵察識別，存在其能量超出雷達(dá)偵察裝備最大能量閾值而無法偵收的情況，出現(xiàn)偵察、識別和預(yù)警盲區(qū)，導(dǎo)致產(chǎn)生漏警結(jié)果，對艦艇安全造成嚴(yán)重威脅。

4 仿真驗證

為了研究艦載雷達(dá)偵察裝備靈敏度與動態(tài)范圍對作戰(zhàn)使用的影響，進(jìn)行仿真驗證演示。艦載雷達(dá)偵察裝備靈敏度與瞬時動態(tài)范圍指標(biāo)參照文獻(xiàn)［11］設(shè)置，實際靈敏度與靈敏度指標(biāo)高4dB。

仿真驗證單艦面對兩枚導(dǎo)彈攻擊態(tài)勢下的作戰(zhàn)使用效果。根據(jù)文獻(xiàn)［12］進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)定第一枚反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)為常規(guī)功率雷達(dá)，工作于Ku頻段，發(fā)射功率為20kW，天線增益35dB，雷達(dá)有效輻射功率（Effective Radiated Power，ERP）為78dBW；第二枚反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)為低功率雷達(dá)，工作于Ku頻段，發(fā)射功率為50W，天線增益為20dB，ERP為37dBW。

為了便于分析，假定兩枚反艦從距離艦船40km處末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)直至過頂，末制導(dǎo)雷達(dá)到達(dá)艦載雷達(dá)偵察裝備天線口面處的功率隨距離變化如圖4所示。在指標(biāo)靈敏度條件和不加人工衰減的情況下，艦載雷達(dá)偵察設(shè)備在35.8km以內(nèi)都能偵收到低功率雷達(dá)，在10.1km外都能偵收到高功率雷達(dá)；在實際靈敏度條件和不加人工衰減的情況下，艦載雷達(dá)偵察設(shè)備40km以內(nèi)都能偵收到低功率雷達(dá)，在14.3km外都能偵收到高功率雷達(dá)。

可以看出，在實際靈敏度條件下，相比較于指標(biāo)靈敏度，艦載雷達(dá)偵察設(shè)備對低功率信號的偵察能力加強(qiáng)，但對高功率信號的偵察能力有所減弱。尤其在15km以內(nèi)的末端反導(dǎo)區(qū)域，艦載雷達(dá)偵察裝備無法偵收到高功率末制導(dǎo)雷達(dá)信號，嚴(yán)重影響裝備作戰(zhàn)使用。

圖4 兩種情況下偵察范圍仿真結(jié)果

5 結(jié)語

艦載雷達(dá)偵察裝備靈敏度與動態(tài)范圍指標(biāo)與偵察距離息息相關(guān)，由于靈敏度實際值與指標(biāo)的不同，在作戰(zhàn)使用中對反艦導(dǎo)彈高功率末制導(dǎo)雷達(dá)的偵察距離也有較大影響，需要在作戰(zhàn)使用中加以注意，必要時可以設(shè)置一定程度的人工衰減，以保證末端反導(dǎo)時對高威脅大功率雷達(dá)的偵收。當(dāng)然，本文的仿真分析只是針對特定情況而言，作戰(zhàn)使用中情況千差萬別，還需全面考慮、綜合分析，務(wù)求最大程度發(fā)揮裝備效能。