郭穎睿，任宏濱，李 靜

（空軍工程大學(xué)導(dǎo)彈學(xué)院，陜西三原 713800）

0 引言

在美國(guó)對(duì)南斯拉夫的作戰(zhàn)中，由于美國(guó)空軍轟炸機(jī)使用了拖曳式有源誘餌，導(dǎo)致南聯(lián)盟發(fā)射的10枚實(shí)際上已經(jīng)跟蹤到目標(biāo)的地空導(dǎo)彈，最終卻無(wú)法擊中目標(biāo)［1］。但是隨著雷達(dá)抗干擾技術(shù)的發(fā)展，特別是雷達(dá)導(dǎo)引頭抗角度欺騙能力的提升，使得誘餌發(fā)出的干擾信號(hào)已很難對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭形成有效干擾，因此對(duì)于拖曳式有源誘餌復(fù)合干擾技術(shù)的研究就顯得尤為重要。

1 角度欺騙干擾

1.1 單脈沖測(cè)角［2］

主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭多為脈沖多普勒雷達(dá)導(dǎo)引頭，主要完成對(duì)目標(biāo)的測(cè)角、測(cè)速和測(cè)距。角度信息是產(chǎn)生控制指令的主要制導(dǎo)信息，如果能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)導(dǎo)引頭角跟蹤系統(tǒng)有效干擾，那么將大大提高目標(biāo)的生存概率。脈沖多普勒雷達(dá)導(dǎo)引頭往往采用單脈沖測(cè)角體制。幅度和差單脈沖測(cè)角系統(tǒng)由4個(gè)天線向空間輻射4個(gè)具有對(duì)稱分布的偏軸子波束；然后和差器對(duì)4個(gè)偏軸子波束接收的信號(hào)進(jìn)行和差處理，獲得和信號(hào)和差信號(hào)，其中差信號(hào)主要用于測(cè)角；和差信號(hào)經(jīng)各自信道放大并歸一化處理后，由相位檢波器輸出誤差電壓，以完成對(duì)目標(biāo)角度的測(cè)量。

1.2 機(jī)載拖曳式誘餌

拖曳式誘餌在空中與目標(biāo)信號(hào)一起形成雙點(diǎn)源干擾，以達(dá)到對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭角度欺騙的目的。對(duì)于機(jī)載雙點(diǎn)源干擾往往需要目標(biāo)與干擾平臺(tái)同處于雷達(dá)主波束內(nèi)已形成對(duì)導(dǎo)引頭角跟蹤系統(tǒng)的欺騙。雷達(dá)導(dǎo)引頭、目標(biāo)和誘餌的空間幾何關(guān)系如圖1所示。

圖1 雷達(dá)導(dǎo)引頭、目標(biāo)和誘餌的空間幾何關(guān)系

目標(biāo)T與誘餌S之間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)引頭天線等信號(hào)線方向與目標(biāo)、誘餌之間的夾角分別為θ1、θ2，d為天線瞄準(zhǔn)軸偏離等信號(hào)線的距離；R為雷達(dá)導(dǎo)引頭距測(cè)量點(diǎn)的距離，Δθ（Δθ＝θ1－θ2）為目標(biāo)與誘餌對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的張角。

當(dāng)天線主波束內(nèi)存在目標(biāo)與誘餌兩個(gè)信號(hào)時(shí)，可以得到跟蹤天線指向角（天線瞄準(zhǔn)軸相對(duì)于兩干擾源中心線的偏離角）θ為：

式中：φ為接收到的目標(biāo)信號(hào)與誘餌信號(hào)之間的相位差；α為幅度比；通常取θ的實(shí)部為跟蹤天線指向角。由于Δθ很小，又有L＝ΔθR，sinθ＝θ，偏移距離d為：

由上式得到偏離距離與相位差及幅度比的關(guān)系如圖2所示。

圖2 偏離距離與相位差關(guān)系圖

從圖2可以看出當(dāng)誘餌發(fā)出的干擾信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào)相位差為180°時(shí)，干擾效果最好；當(dāng)幅度比α＜1時(shí)，天線瞄準(zhǔn)軸偏向目標(biāo)方向，當(dāng)幅度比α＞1時(shí)，天線瞄準(zhǔn)軸偏向誘餌方向。

通過(guò)以上分析，對(duì)于相干兩點(diǎn)源干擾而言，對(duì)干擾效果產(chǎn)生直接影響的是幅度比與相位差。由于幅度比的選擇有限，因此通過(guò)相位差的調(diào)制可以增加雙點(diǎn)源干擾的效果。

2 復(fù)合欺騙干擾

拖曳式誘餌能夠與載機(jī)一起形成兩點(diǎn)源干擾，對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭形成較好的角度欺騙；另外由于拖曳式誘餌其飛行速度與目標(biāo)相同，使得雷達(dá)導(dǎo)引頭無(wú)法在速度上對(duì)其進(jìn)行分離。因此在使用拖曳式誘餌形成角度欺騙干擾的同時(shí)，結(jié)合速度欺騙干擾將可能會(huì)達(dá)到較好的干擾效果。

雷達(dá)導(dǎo)引頭是靠接收目標(biāo)多普勒頻率進(jìn)行速度跟蹤，在雙點(diǎn)源干擾中，雷達(dá)導(dǎo)引頭接收到的信號(hào)是目標(biāo)與干擾源的合成信號(hào)，要對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的速度跟蹤系統(tǒng)產(chǎn)生欺騙式干擾，就需對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭接收到的信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制處理。對(duì)導(dǎo)引頭速度跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行欺騙干擾主要的手段是速度波門拖引技術(shù)，設(shè)計(jì)誘餌轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)使其多普勒頻率受速度門拖引，以達(dá)到相干相位差的變化，進(jìn)而使天線瞄準(zhǔn)軸不斷變化，實(shí)現(xiàn)角度跟蹤干擾。

2.1 速度波門拖引原理［2］

由于在脈沖多普勒雷達(dá)導(dǎo)引頭速度跟蹤環(huán)路中，速度門內(nèi)強(qiáng)信號(hào)將壓制弱信號(hào)；另外，速度跟蹤環(huán)路具有跟蹤頻率斜升的能力，因此可以通過(guò)拖引速度波門破壞正常的速度跟蹤。速度波門拖引干擾通常分為3個(gè)階段：停拖期、拖引期和間斷期。在拖引期通過(guò)改變干擾信號(hào)的多普勒頻率，使干擾信號(hào)的多普勒頻率與回波的多普勒頻率逐漸分離。由于干擾信號(hào)大于目標(biāo)回波，將使雷達(dá)導(dǎo)引頭的速度跟蹤環(huán)路跟蹤在干擾的多普勒頻率上，造成速度信息的錯(cuò)誤實(shí)現(xiàn)干擾信號(hào)的多普勒頻率與目標(biāo)回波多普勒頻率的分離。

2.2 速度拖引對(duì)角跟蹤系統(tǒng)的影響

在載機(jī)與誘餌形成的雙點(diǎn)源干擾中，對(duì)誘餌轉(zhuǎn)發(fā)的回波信號(hào)頻率按速度拖引信號(hào)多普勒頻率進(jìn)行調(diào)制。

圖3 誘餌干擾信號(hào)形成電路

與普通拖曳式誘餌信號(hào)形成電路相比，在新的誘餌干擾信號(hào)形成電路中增加了頻移調(diào)制電路和相位調(diào)制電路，這兩個(gè)電路主要有兩個(gè)作用：一是對(duì)誘餌轉(zhuǎn)發(fā)的目標(biāo)回波信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)制，形成速度拖引；二是對(duì)誘餌轉(zhuǎn)發(fā)的目標(biāo)回波信號(hào)初始相位進(jìn)行調(diào)制。在頻率調(diào)制和相位調(diào)制的作用下，誘餌信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)的相位差也受拖引速率調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)角度跟蹤系統(tǒng)的干擾。

速度拖引干擾要在間斷期與目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)以捕獲雷達(dá)導(dǎo)引頭的跟蹤波束，目標(biāo)信號(hào)與干擾信號(hào)的合成信號(hào)進(jìn)入跟蹤波束，在停拖期由于干擾信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào)具有相同的多普勒頻率，在此期間干擾信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào)不易分離，這就意味著在停拖期內(nèi)目標(biāo)與誘餌形成的雙點(diǎn)源干擾信號(hào)能夠?qū)走_(dá)導(dǎo)引頭角跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行欺騙。則可得到偏離距離d為：

式中φ為接收到的兩個(gè)相干干擾源的干擾信號(hào)之間的相位差：

式中fds為拖引速率，可見相位差隨跟蹤時(shí)間的變化而變化。

下面對(duì)相位差φ進(jìn)行分析。當(dāng)φ服從（0，2π）均勻分布時(shí)，偏離距離d＞100的概率為0.0938；由于在相位差為π時(shí)，偏移距離最大，當(dāng)φ服從正態(tài)分布（π，π／6）時(shí)，偏移距離與幅度比的關(guān)系如圖4所示，偏離距離d＞100的概率為0.8594。

圖4 φ服從正態(tài)分布偏離距離與相位差關(guān)系圖

通過(guò)計(jì)算可知當(dāng)φ＝π／2時(shí)，相位差φ變化比較劇烈，在這里取φ的取值服從正態(tài)分布（π／2，π／12），使得干擾信號(hào)處于停拖期時(shí)就對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭形成雙點(diǎn)源干擾，對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭角跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行欺騙。拖引期相位差φ為：

其分布情況如圖5所示；在拖引期偏離距離的變化情況如圖6所示。

圖5 相位差與拖引時(shí)間關(guān)系圖

圖6 偏離距離與拖引時(shí)間關(guān)系圖

從圖中可以看出偏離距離隨拖引時(shí)間（拖引頻率）的變化而變化。在拖引期，雷達(dá)導(dǎo)引頭跟蹤點(diǎn)的位置做周期性變化，導(dǎo)引頭的跟蹤方向每隔一個(gè)周期將會(huì)做一次劇烈變化，這種跟蹤方向的劇烈擺動(dòng)，將會(huì)使雷達(dá)導(dǎo)引頭丟失跟蹤點(diǎn)而失控，因而無(wú)法有效的測(cè)定和跟蹤目標(biāo)，并且雷達(dá)導(dǎo)引頭的跟蹤點(diǎn)始終處于偏離目標(biāo) 誘餌連線中點(diǎn)且偏離誘餌的位置，將必然導(dǎo)致導(dǎo)彈脫靶量的增加，這就提高了目標(biāo)生存的可能性。

在間斷期，由于干擾信號(hào)突然消失，對(duì)于角跟蹤系統(tǒng)而言，只有目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)入，此時(shí)天線指向角將發(fā)生較大擺動(dòng)指向目標(biāo)，跟蹤擺動(dòng)距離為：

通過(guò)計(jì)算得到干擾信號(hào)突然消失時(shí)偏離距離dd＝504m，由于導(dǎo)引頭跟蹤角度的突然變化，偏離距離很大，導(dǎo)彈將會(huì)因?yàn)楦櫧嵌鹊耐蝗蛔兓タ刂啤?/p>

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著雷達(dá)導(dǎo)引頭抗干擾技術(shù)的發(fā)展，探索新的干擾方式迫在眉睫，使得雷達(dá)導(dǎo)引頭的電子對(duì)抗形勢(shì)日益嚴(yán)峻。文中介紹了拖曳式誘餌對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭測(cè)角影響的原理以及速度拖引原理。在此基礎(chǔ)上提出了一種新的干擾模式，即速度拖引誘餌干擾。大大提高了普通拖曳式誘餌對(duì)角度跟蹤系統(tǒng)的干擾效果，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的速度拖引，大大提高了目標(biāo)的生存概率。

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