無論戰時或戰前,軍用雷達都處於電子對抗環境中。對方通過電子偵察測定雷達輻射的有關參數,以便戰時有針對性地對雷達實施電子幹擾或用反輻射導彈等加以摧毀,防止或減少雷達取得己方目標的有用資訊(見雷達對抗)。軍用雷達則應具備電子防護手段,以保證戰時能有效地獲取目標資訊(發現目標與測定目標參數)。抗幹擾就是電子防護的重要內容。

  發展概況 第二次世界大戰時,在地面防空、海戰、空戰中廣泛使使用雷達(如用於警戒、炮火控制、探照燈控制等),促進瞭雷達幹擾技術的發展。戰爭後期,普遍使用噪聲調幅幹擾機、鋁箔條和二者的混合幹擾,從而又促進瞭雷達抗幹擾技術的發展。除雷達頻段向微波波段擴展以增強抗幹擾能力外,還出現瞭許多其他抗幹擾技術。這些抗幹擾技術包括:雷達工作頻率的跳變;有風速補償的動目標顯示;視頻信號積累器;脈沖寬度、幅度鑒別電路;采用各種自動增益控制技術或對數放大器,以防止接收機過載和減少虛警;天線旁瓣匿影器;脈沖壓縮等。50年代初期,軍用雷達已普遍采用變頻速度為秒級的機械變頻技術和動目標顯示技術。50年代後期至60年代,單脈沖、脈沖壓縮、頻率分集、旁瓣匿影和抑制調頻幹擾的一些技術已在雷達中應用。70年代以來,以行波管、行波速調管、前向波放大器、微波功率晶體三極管等作發射機末級放大器的雷達,變頻范圍達到6%~14%。在發射周期間捷變頻、尋找幹擾頻段空隙瞬時躲避幹擾的自適應捷變頻技術已普遍采用。對於難以用變頻躲避的快速寬帶掃頻幹擾,許多雷達采用寬帶限幅後再匹配接收的非線性處理方法。有些雷達已采用相幹旁瓣對消技術,對幹擾機的方位、仰角實現定向的無源技術。復雜的編碼發射波形如線性調頻、相位編碼等也得到普遍應用。相控陣體制使雷達頻率、脈寬、重復頻率、波束指向和掃描速率更有隨機性。雷達采取幾個重復周期變頻一次,或采取程序化的重復周期間變頻並利用大容量存儲器,把幾個周期的回波存儲起來,選擇同發射頻率的回波進行動目標顯示濾波處理,已可解決雷達捷變頻與動目標顯示的兼容問題。

  幹擾威脅 雷達與一般無線電設備相比更易受到幹擾,因為目標散射的能量微弱,不大的幹擾能量就能超過它。對於搜索雷達,對方主要是用雜亂信號或假目標擾亂雷達操縱員的觀測,造成雷達測距、測角、測速的誤差;或使操縱員無法觀測和使自動化目標檢測的計算機過載,從而破壞雷達對目標的檢測。對於跟蹤雷達,則使其跟蹤假目標,從而丟失對真正目標的跟蹤。幹擾按性質分為消極幹擾和積極幹擾兩種。①消極幹擾:又稱無源幹擾,靠反射或吸收雷達的輻射能量使雷達觀測目標困難(見雷達無源幹擾技術)。反射的辦法如投放長度為雷達半波長左右的小束金屬箔條、敷金屬膜的介質和其他反射體等。當少量投放時,投放的瞬間其回波類似飛機回波,借以欺騙執行炮火控制任務的跟蹤雷達;當大批投放時,可形成雜波走廊,對目標起掩護作用。②積極幹擾:又稱有源幹擾,用幹擾發射機產生幹擾能量,可分為壓制性和欺騙性幹擾兩類(見雷達有源幹擾樣式)。壓制性幹擾的主要目的是妨礙雷達對目標的檢測,包括瞄準式噪聲幹擾、阻塞式噪聲幹擾、掃頻幹擾、脈沖幹擾、連續波幹擾等。欺騙性幹擾的目的是使雷達對假目標進行檢測或跟蹤,從而作出錯誤的判斷。

  雷達的幹擾環境 空襲中對雷達施放的幹擾有自衛式、護航式、遠方掩護式等方式,各有不同的用途和特點。自衛式幹擾是由攻擊飛機自身攜帶的幹擾器材和設備所施放的幹擾,旨在保護本身不被雷達發現或不被武器控制雷達所跟蹤。飛機的主要任務是攻擊,因此所帶的幹擾機和消極幹擾器材隻占飛機載荷的較小部分,一般隻能攜帶對飛機威脅最大的雷達頻段的幹擾設備。由於自衛式幹擾能力有限,在轟炸機和戰鬥轟炸機的編隊中往往配備一定數量專門攜帶幹擾設備的飛機以掩護其他飛機,或彼此攜帶不同頻段幹擾設備以互相掩護。隻有當掩護者與被掩護者間的距離保持在雷達的同一角度分辨單元內,護航式幹擾才能奏效。遠方掩護式幹擾是為瞭補救自衛式和護航式幹擾之不足,由一些專門裝載幹擾設備的飛機,在遠離敵方的安全地區進行幹擾,其幹擾頻段較寬、強度較大。但是,因掩護者與被掩護者不在同一地區,常是從雷達天線旁瓣對雷達進行幹擾。

  抗幹擾方法 對付高斯噪聲幹擾的最佳接收方法是采用匹配濾波器(見檢測理論)。強幹擾時,處理後的信號幹擾比約為2E/N0。式中E為收到的雷達信號能量;N0為噪聲幹擾頻譜密度。增大發射信號能量、使用高增益發射天線、采用寬頻帶工作,都能提高抗幹擾性能。單部雷達的抗幹擾能力有限;若以多種不同頻段雷達組成雷達網,則易對付機載幹擾設備的幹擾。最佳策略是把雷達頻率分佈於盡可能寬的頻帶,以躲避幹擾。如無法躲避,則可迫使幹擾機功率分散於雷達頻段內,從而降低每赫茲的噪聲幹擾功率強度。網中雷達采用的擴展頻譜信號、頻率分集、頻率捷變,都是為達到此目的而采取的有效措施。采用分辨力高的方位、仰角接收波束,可使護航式幹擾難以互相掩護。低旁瓣天線可以減少受幹擾的角域,對任何幹擾均有效。采用天線增益大於雷達主天線旁瓣增益的寬波束輔助天線,能使信號與主天線信號進行比較,如旁瓣匿影器,可進一步抑制旁瓣來的脈沖幹擾。有自適應功能的相幹旁瓣對消器,能進一步抑制包括噪聲幹擾在內的高占空比幹擾。抗幹擾效果取決於幹擾機的數目、空間分佈和對消器的環數。對付用M型返波管產生的寬帶快速掃頻幹擾,采用寬帶接收和限幅後匹配濾波的技術,是有效的抑制措施。對於以倍頻程工作的行波管產生欺騙雷達的回答幹擾,雷達不能靠變頻來回避,但采用隨機變化的參數(如脈寬、重復周期、波束掃描速率等)、復雜而寬帶的發射波形(如線性調頻、二相碼、四相碼等)的方法卻能避免這種幹擾,在一個發射周期內獨立完成參數測量和控制方法以及利用目標回波與幹擾信號在延時、距離變化率等方面的差異進行數據處理等,也可以獲得較好的抗幹擾效果。壓制式幹擾,往往會使雷達接收系統飽和過載。因此,接收機內應具有防止飽和和過載的各種自動增益控制電路和恒虛警率措施。傳輸和處理信號的各環節,如發射機、天線、接收放大器、信號處理和數據處理等都可實施抗幹擾技術。好的雷達基本設計(寬頻帶、低天線旁瓣、大的接收系統動態范圍等),隱蔽的發射波形,各參數如時間、空間、頻率、天線極化等的分辨力和選擇性的提高,是保證和提高雷達抗幹擾能力的基礎。

  

參考書目

 S.L.Johnston,Radar Electronic Countercounter-measures,Artech House,Dedham,1979.