張 楊 李 勇 張培珍

摘 要:在現(xiàn)代電子戰(zhàn)條件下,高功率微波武器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。研究高功率微波武器對(duì)雷達(dá)的干擾效果有一定指導(dǎo)意義。首先介紹高功率微波武器和雷達(dá)接收機(jī)保護(hù)器的概念,由于雷達(dá)接收機(jī)保護(hù)器對(duì)高功率的信號(hào)有保護(hù)作用,抑制信號(hào)進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī),采用仿真的方式,分不同的干擾脈沖重復(fù)時(shí)間將高功率信號(hào)作用于雷達(dá)接收機(jī),針對(duì)不同的脈沖重復(fù)時(shí)間,在搜索和跟蹤模式下可以得出不同的干擾效果。

關(guān)鍵詞:高功率微波;重復(fù)周期;跟蹤;干擾

中圖分類號(hào):TN954.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2009)21-042-05

Radar Disturb Effect and Analysis of High Power Microwave Weapon

ZHANG Yang1,LI Yong2,ZHANG Peizhen1

(1.Graduate Students′ Brigade,Naval Aeronautical and Astronautical University,Yantai,264000,China;

2.Student Pilots′ Brigade,Naval Aeronautical and Astronautial University,Yantai,264000,China)

Abstract:HPM is used abroad in present EW.It is very important to study HPM-radar jamming effect.Firstly this text introduces the concept of HPM and radar receiver protector.Because radar receiver protector can restrain signal of HPM,it can restrain signal enter radar receiver.This text uses HPM to radar receiver protector by different disturb pulse repeat cycle.〢iming at different pulse repeat cycle,different disturb effect can be gained in search and scout model.

Keywords:HPM;repeat cycle;track;disturb

如今復(fù)雜電磁環(huán)境下的電子戰(zhàn)形式多種多樣,高功率微波武器作為其中的一種形式正越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代電子戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)[1]。將高功率微波武器應(yīng)用于雷達(dá)接收機(jī),通過(guò)仿真結(jié)果可以明確直觀地看到高功率微波武器的電子戰(zhàn)效能,對(duì)研究現(xiàn)代電子戰(zhàn)有較好的指導(dǎo)意義。

1 高功率微波武器的概念

高功率微波[2-4]一般指峰值功率在100 MW以上,工作頻率為1~300 GHz之間的微波,是由近代微波理論的迅速發(fā)展和脈沖功率技術(shù)的實(shí)用化而推動(dòng)起來(lái)的,這極大地促進(jìn)了HPM武器高功率雷達(dá)和超級(jí)干擾機(jī)等的發(fā)展。高功率微波武器是將HPM源產(chǎn)生的微波,經(jīng)高增益天線定向輻射,將微波能量匯聚在窄波束內(nèi),以極高的強(qiáng)度照射目標(biāo),殺傷人員和干擾、破壞現(xiàn)代武器系統(tǒng)的電子設(shè)備的新概念武器[5]。

2 雷達(dá)接收機(jī)保護(hù)器

雷達(dá)接收機(jī)經(jīng)過(guò)高頻部分、中頻部分和視頻放大后才至終端設(shè)備[6,7],如圖1所示。

接收機(jī)保護(hù)器在其高頻部分、中頻部分、視頻和終端設(shè)備之前[8]。一般的雷達(dá)接收機(jī)保護(hù)器分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。被動(dòng)接收機(jī)保護(hù)器是一個(gè)自激的,不需要外部控制來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的器件,被動(dòng)的方法對(duì)于任何的應(yīng)用都是可行的。它相對(duì)于主動(dòng)保護(hù)器來(lái)說(shuō)可以更加可靠,更大限度地克服潛在威脅。它是自動(dòng)的,自激的,在雷達(dá)關(guān)機(jī)情況下,它仍然對(duì)外部信號(hào)有保護(hù)作用。主動(dòng)接收機(jī)保護(hù)器是一個(gè)需要控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的器件。主動(dòng)接收機(jī)保護(hù)器是一個(gè)開關(guān),可以用單刀單擲和單刀雙擲描述這種設(shè)計(jì)。還有一種混合型的設(shè)計(jì),叫作準(zhǔn)主動(dòng)式接收機(jī)保護(hù)器[9],兼有主動(dòng)和被動(dòng)的特點(diǎn)。這里的接收機(jī)保護(hù)器采用的是被動(dòng)式。

3 高功率狀態(tài)下與保護(hù)器有關(guān)的概念

3.1 輸入

不同高功率信號(hào)有不同的特點(diǎn),所有高功率信號(hào)的辨認(rèn)和描述必須根據(jù)他們的頻率、最高功率、帶寬和占空比。另一個(gè)重要的輸入功率特點(diǎn)是脈沖上升時(shí)間。對(duì)任何一個(gè)接收機(jī)保護(hù)器來(lái)說(shuō),都需要一定的時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)楦吖β薁顟B(tài)。在這個(gè)轉(zhuǎn)變時(shí)間內(nèi),所泄漏的脈沖將會(huì)比在達(dá)到最大保護(hù)特性時(shí)保持脈沖所泄漏的多,這個(gè)轉(zhuǎn)變時(shí)間被稱為尖峰,它的振幅和寬度很大程度上決定于輸入脈沖的上升時(shí)間?？偟恼f(shuō)來(lái),上升時(shí)間上升得越快,尖峰的振幅就越高。

3.2 低功率狀態(tài)

通常把低功率狀態(tài)稱作插入損耗狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)通常指接收機(jī)保護(hù)器在雷達(dá)系統(tǒng)靜止時(shí)及在接收目標(biāo)回波時(shí)的狀態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)下,接收機(jī)保護(hù)裝置一個(gè)最重要的注意事項(xiàng)是接收信號(hào)的最大輸入功率。輸入接收機(jī)設(shè)計(jì)將本著輸入功率不超過(guò)最大輸入功率這個(gè)極限。如果超過(guò)這個(gè)功率限制,標(biāo)準(zhǔn)的接收機(jī)保護(hù)器就開始對(duì)信號(hào)進(jìn)行限制,比如限制輸入信號(hào),或者產(chǎn)生不想要的信號(hào),如諧波信號(hào)或者調(diào)制信號(hào)。

3.3 高功率狀態(tài)

高功率微波狀態(tài)指元件激活,并開始保護(hù)接收機(jī)免受高功率信號(hào)破壞的狀態(tài)。

3.4 恢復(fù)時(shí)間[8]

在恢復(fù)時(shí)間狀態(tài)時(shí),裝置是在由高功率狀態(tài)回到低功率狀態(tài)的過(guò)程中。恢復(fù)時(shí)間是從發(fā)射脈沖停止時(shí)開始測(cè)量的,這是指發(fā)射脈沖的下降沿,在此期間,發(fā)射功率已經(jīng)低于限幅功率。對(duì)于實(shí)際效果來(lái)說(shuō),恢復(fù)時(shí)間的測(cè)量意味著輸入功率低于零的時(shí)刻,如圖2所示。

恢復(fù)時(shí)間終止點(diǎn)的測(cè)量,根據(jù)要求的不同而不同,但是在缺少任何其他描述的情況下,標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)定義的恢復(fù)時(shí)間是從發(fā)射脈沖停止到裝置恢復(fù)到靜態(tài)輸入插損值的3 dB。

3.5 輸出

在高功率狀態(tài)下,輸出指行使保護(hù)功能情況下的┮恢幟芰啃問(wèn)膠湍芰康拇笮Ｔ謖庵腫刺下與之有關(guān)系的表現(xiàn)特性是衰弱功率、尖峰泄漏功率和能量、平坦功率。在低功率狀態(tài)下,輸出脈沖與輸入脈沖的振幅相等。隨著輸入振幅的增加,在某一點(diǎn),轉(zhuǎn)入保護(hù)狀態(tài),通過(guò)的脈沖都會(huì)隨著輸入的增長(zhǎng)而開始減小。當(dāng)輸入功率超過(guò)限幅點(diǎn)時(shí),通過(guò)功率將采取一個(gè)尖峰和平峰的形式[10]。如前面所述,尖峰是通過(guò)脈沖的一部分,在前沿產(chǎn)生,它是由接收機(jī)保護(hù)器達(dá)到完全保護(hù)所用的小段有限時(shí)間所產(chǎn)生的。平峰指的是通過(guò)脈沖的主要部分,它是在完全保護(hù)完成后所產(chǎn)生的。圖3展示了這兩者之間的關(guān)系。

4 仿真中固定參數(shù)的確定與表示

首先確定仿真中的主要不變參數(shù),見表1。

仿真加高功率干擾之前,未加干擾的目標(biāo)的點(diǎn)跡顯示圖、航跡顯示圖、脈壓前信號(hào)實(shí)部和脈壓后信號(hào)模值圖,如圖4~圖6所示。脈壓前信號(hào)實(shí)部和脈壓后信號(hào)模值圖中,上半部分為脈沖壓縮前的信號(hào),下半部分為脈沖壓縮后的信號(hào)。圖中通常只表示目標(biāo)的點(diǎn)跡、航跡和接收信號(hào),由于跟蹤狀態(tài)下的情況無(wú)法以圖的形式表示,所以將在結(jié)論中進(jìn)行闡述。

在仿真中,對(duì)應(yīng)圖4取目標(biāo)的點(diǎn)跡信息進(jìn)行討論,見┍2。同樣,對(duì)應(yīng)于圖5雷達(dá)獲得的目標(biāo)航跡信息見表3。

5 不同干擾脈沖重復(fù)周期的干擾仿真

利用高功率微波武器對(duì)雷達(dá)接收機(jī)保護(hù)器的干擾效果,可以在機(jī)載火控雷達(dá)平臺(tái)上,加入高功率微波干擾,并在干擾的過(guò)程中采用不同的限幅時(shí)間進(jìn)行仿真。通過(guò)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行不同限幅時(shí)間干擾效果的研究,可以比較不同限幅時(shí)間干擾的優(yōu)劣程度,并對(duì)干擾效果進(jìn)行評(píng)估,有利于對(duì)干擾結(jié)果進(jìn)行量化分析。

干擾的脈沖重復(fù)周期是指每隔幾個(gè)脈沖重復(fù)周期進(jìn)行干擾,下面就分別采用不同的脈沖重復(fù)周期進(jìn)行討論。仿真中對(duì)機(jī)載火控雷達(dá)的不變參數(shù)進(jìn)行設(shè)定:限幅時(shí)間為4 μs,干擾延遲時(shí)間為8 μs,干擾時(shí)間為27 μs。

(1) 脈沖重復(fù)周期為0時(shí),仿真結(jié)果如圖7所示,對(duì)應(yīng)的信息見表4,表5。

(2) 脈沖重復(fù)周期為2時(shí),仿真結(jié)果如圖8所示,對(duì)應(yīng)的信息見表6,表7。

(3) 脈沖重復(fù)周期為6時(shí),仿真結(jié)果如圖9所示,對(duì)應(yīng)的信息見表8,表9。

(4) 脈沖重復(fù)周期為10時(shí),仿真結(jié)果如圖10所示,對(duì)應(yīng)的信息見表10,表11。

6 不同干擾脈沖重復(fù)周期的干擾結(jié)果

由點(diǎn)跡信息表可以得到點(diǎn)跡干擾量化誤差,如表12所示。

通過(guò)以上得出的四種情況并結(jié)合表12中數(shù)據(jù)可以得到下述結(jié)論:

(1) 在搜索狀態(tài)下,隨著脈沖重復(fù)周期的增加,目標(biāo)點(diǎn)跡的測(cè)量誤差逐漸減少,從起初無(wú)法建立點(diǎn)跡,一直到建立真實(shí)點(diǎn)跡。

(2) 在搜索狀態(tài)下,隨著脈沖重復(fù)周期增加,航跡逐漸建立并逐漸接近實(shí)際航跡。

(3) 在跟蹤狀態(tài)下,部分目標(biāo)起初無(wú)法進(jìn)行正常跟蹤,隨著重復(fù)周期的增加可以達(dá)到對(duì)所有目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

7 結(jié) 語(yǔ)

高功率微波作為一種電子戰(zhàn)武器,其作用于雷達(dá)對(duì)雷達(dá)的干擾效果是顯而易見的,并且遵循一定的規(guī)律。這里只是針對(duì)雷達(dá)接收機(jī)保護(hù)器的過(guò)載保護(hù)方面進(jìn)行了討論,涉及的可變參數(shù)只限于脈沖重復(fù)周期,后續(xù)的研究可以針對(duì)其他可變參數(shù)進(jìn)行研究,也可以將高功率微波的干擾研究應(yīng)用于其他電子設(shè)備。

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作者簡(jiǎn)介

張 楊 男,1981年出生,山東煙臺(tái)人,在讀博士生。研究方向?yàn)轱w行器精確打擊作戰(zhàn)運(yùn)用。

李 勇 男,1969年出生,四川邛崍人,講師,碩士。研究方向?yàn)轱w行器精確打擊作戰(zhàn)運(yùn)用。

張培珍 男,1974年出生,山西河曲人,在讀博士生。研究方向?yàn)樾畔⒆鲬?zhàn)。