陳柏澎,韓 桃,萬(wàn)里云

（1.石家莊陸軍指揮學(xué)院,石家莊 050084；2.陸航部通信站,北京 101114；3.解放軍61251部隊(duì),秦皇島 066102）

0 引 言

隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷進(jìn)步,雷達(dá)的抗干擾性能也不斷提高?，F(xiàn)代機(jī)載預(yù)警雷達(dá)普遍采取了頻率捷變、超低副瓣天線、自適應(yīng)副瓣對(duì)消、脈沖多普勒濾波等抗干擾措施。

地面雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)是對(duì)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)干擾的重要組成部分,本文主要討論地面預(yù)警機(jī)雷達(dá)干擾系統(tǒng)對(duì)配有自適應(yīng)副瓣對(duì)消系統(tǒng)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)實(shí)施壓制干擾的兵力需求問(wèn)題。

由于自適應(yīng)副瓣對(duì)消系統(tǒng)影響了副瓣干擾效果,干擾方若想進(jìn)行有效干擾,需使干擾信號(hào)從雷達(dá)主瓣進(jìn)入,或用大于其副瓣對(duì)消輔助天線數(shù)目的不同方向的干擾源對(duì)其副瓣進(jìn)行干擾。

本文分別針對(duì)這2種干擾策略進(jìn)行了干擾站的兵力需求輔助決策研究。

1 干擾信號(hào)從機(jī)載預(yù)警雷達(dá)主瓣進(jìn)入時(shí)的兵力需求輔助決策

1.1 干擾雷達(dá)主瓣時(shí)最大站間距的計(jì)算

在相同寬度的干擾正面上,干擾方可取的干擾站間距越大,所需的干擾站數(shù)量就越少。下面探討有效干擾時(shí)兩相鄰干擾站可取的最大站間距。

設(shè)預(yù)警機(jī)巡邏高度為h。由于干擾方具有地面防空武器等防護(hù)措施,設(shè)預(yù)警機(jī)可能的最靠近干擾方的巡邏線與干擾方需掩護(hù)空域前沿距離為d。干擾站距離預(yù)警機(jī)越近,壓制干擾功率越強(qiáng),預(yù)警機(jī)被干擾時(shí)探測(cè)距離就越小。但預(yù)警機(jī)掃視被掩護(hù)空域時(shí)主瓣內(nèi)必須存在一個(gè)干擾站,所以干擾站越靠近預(yù)警機(jī),需要配置的密度就越大。由此可知,最大站間距與干擾距離有關(guān),最大可取干擾距離對(duì)應(yīng)著可取的最大站間距。

設(shè)雷達(dá)的發(fā)射功率為Pt,雷達(dá)天線增益為Gt,目標(biāo)的雷達(dá)截面積為σ,干擾機(jī)的發(fā)射功率為Pj,干擾機(jī)天線增益為Gj,壓制系數(shù)為Kj,多普勒濾波器帶寬為ΔFd,干擾機(jī)帶寬為ΔFj,極化損失系數(shù)為γj,干擾脈沖多普勒雷達(dá)的干擾方程為:

式中:Q為孔度比（脈沖重復(fù)周期與距離門寬度之比）；Gt（θ）為在干擾機(jī)方向上的雷達(dá)天線增益；Rt為雷達(dá)到目標(biāo)的距離；Rj為干擾機(jī)到雷達(dá)的距離。

由于此時(shí)干擾機(jī)對(duì)雷達(dá)主瓣進(jìn)行干擾,有Gt（θ）=Gt。令Rt≤d,保證需掩護(hù)區(qū)域不在機(jī)載預(yù)警雷達(dá)發(fā)現(xiàn)范圍之內(nèi),有:

設(shè)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)主瓣水平半功率角為θ0.5,兩相鄰干擾站間距為l。保證機(jī)載預(yù)警雷達(dá)掃視需掩護(hù)區(qū)域時(shí),主瓣水平半功率角內(nèi)至少包含一個(gè)干擾站,在Rj取最大值時(shí),最大站間距為:

1.2 干擾雷達(dá)主瓣的兵力需求輔助決策

設(shè)需掩護(hù)空域的寬度為L(zhǎng),干擾配置線長(zhǎng)為S,兩翼分別伸出掩護(hù)空域的長(zhǎng)度為S′,如圖 1所示。有:

圖1 雙方位置關(guān)系示意圖

保證預(yù)警機(jī)從側(cè)面探視需掩護(hù)空域前部時(shí)主瓣內(nèi)有干擾站的約束條件為:

式（5）和式（6）限定了干擾站配置線距需掩護(hù)空域前沿的水平距離x與自身長(zhǎng)度S的關(guān)系。

在干擾站配置線長(zhǎng)度為S時(shí)預(yù)警機(jī)的無(wú)效活動(dòng)空域見(jiàn)圖2。

圖2 干擾站配置線長(zhǎng)度為S時(shí)預(yù)警機(jī)的無(wú)效活動(dòng)空域示意圖

這里的無(wú)效活動(dòng)空域是指在此空域內(nèi),預(yù)警機(jī)無(wú)法有效探測(cè)被掩護(hù)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)。預(yù)警機(jī)從左右兩側(cè)飛出無(wú)效活動(dòng)空域后,干擾站對(duì)掩護(hù)空域的保護(hù)縱深長(zhǎng)度為C?？梢钥闯?如果預(yù)警機(jī)巡邏邊長(zhǎng)足夠長(zhǎng),且S一定時(shí),無(wú)法完全掩護(hù)縱深較大的空域。

一般機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的θ0.5很小,在實(shí)際布站時(shí)可以認(rèn)為預(yù)警機(jī)無(wú)效活動(dòng)空域的最小寬度近似等于需要布設(shè)的干擾站配置線長(zhǎng)度S。若預(yù)計(jì)在需掩護(hù)空域前形成最小寬度為W的預(yù)警機(jī)無(wú)效活動(dòng)空域,干擾站配置線長(zhǎng)度取S=W,配置線位置和相應(yīng)的站間距可由式（4）、（5）確定,此時(shí)所需干擾站數(shù)目為:d時(shí),n取最小值:

2 干擾信號(hào)從機(jī)載預(yù)警雷達(dá)副瓣進(jìn)入時(shí)的兵力需求輔助決策

由于機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的主瓣極窄,干擾信號(hào)大部分情況下是由副瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的。雖然雷達(dá)副瓣增益可以做得很低,但干擾方擁有距離優(yōu)勢(shì),在適當(dāng)?shù)木嚯x上干信比可以滿足壓制需要。考慮到先進(jìn)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)有副瓣對(duì)消措施,在對(duì)其進(jìn)行干擾時(shí)必須考慮雷達(dá)副瓣對(duì)消系統(tǒng)的影響因素。

2.1 對(duì)副瓣對(duì)消雷達(dá)進(jìn)行有效副瓣干擾的條件

對(duì)副瓣對(duì)消雷達(dá)進(jìn)行有效副瓣干擾,需要在不同方向上,放置多于雷達(dá)副瓣對(duì)消輔助天線數(shù)目的干擾機(jī)進(jìn)行干擾,使其副瓣對(duì)消系統(tǒng)無(wú)論如何調(diào)整對(duì)消權(quán)值都無(wú)法獲得較好的對(duì)消效果,這時(shí)雷達(dá)的副瓣對(duì)消系統(tǒng)處于過(guò)載狀態(tài)。干擾方需要至少比雷達(dá)副瓣對(duì)消輔助天線數(shù)目多一個(gè)的干擾站數(shù)量才能使其副瓣對(duì)消系統(tǒng)過(guò)載,從而達(dá)到有效干擾的目的。設(shè)雷達(dá)副瓣對(duì)消輔助天線的數(shù)目為m個(gè),則需要的干擾站數(shù)量至少為m+1個(gè)。

2.2 干擾雷達(dá)副瓣時(shí)最大站間距的計(jì)算

對(duì)副瓣對(duì)消雷達(dá)進(jìn)行副瓣干擾時(shí),如果2個(gè)干擾站間距過(guò)近,則這2個(gè)干擾站在消耗雷達(dá)副瓣對(duì)消系統(tǒng)資源方面只等價(jià)于1個(gè)干擾站。設(shè)2個(gè)干擾機(jī)到雷達(dá)連線的夾角小于θ0時(shí),對(duì)于雷達(dá)來(lái)說(shuō)可將2個(gè)干擾站的干擾信號(hào)當(dāng)作1個(gè)方向的1個(gè)干擾處理,且能取得較好的對(duì)消效果。因此在部署干擾站時(shí),要盡可能使得每個(gè)時(shí)刻都有m+1個(gè)干擾站到雷達(dá)的連線兩兩夾角大于θ0。

設(shè)相鄰2個(gè)干擾站間距為l,若滿足它們分別與雷達(dá)的連線形成的夾角大于θ0,雷達(dá)所在區(qū)域須是干擾站之間的連線與過(guò)2個(gè)干擾站半徑為R的圓的優(yōu)弧所圍成的區(qū)域,如圖3所示。

圖3 2個(gè)干擾站與雷達(dá)連線夾角不小于θ0時(shí)雷達(dá)所在區(qū)域示意圖

這里把這個(gè)圓稱為構(gòu)成有效干擾空域的基本圓。這里的有效干擾空域是指:在此空域內(nèi),雷達(dá)的副瓣對(duì)消系統(tǒng)不能有效對(duì)消所有干擾,處于過(guò)載狀態(tài)。這時(shí)基本圓半徑R與站間距l(xiāng)的關(guān)系有:

若雷達(dá)副瓣對(duì)消輔助天線數(shù)目為m個(gè),當(dāng)干擾站等間距配置且間距為l時(shí),至少需要m+1個(gè)干擾站在ml的長(zhǎng)度上一線配置才能有效削弱雷達(dá)的副瓣對(duì)消性能,見(jiàn)圖4。

圖4 m+1個(gè)干擾站干擾有m個(gè)副瓣對(duì)消輔助天線的雷達(dá)時(shí)的有效干擾空域示意圖

由式（9）看出,當(dāng)θ0一定時(shí),R與l成正比,站間距越大,構(gòu)成有效干擾空域的基本圓就越大。但是每個(gè)干擾站在每個(gè)基本圓內(nèi)都要對(duì)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的副瓣有能滿足壓制需要的功率,否則不對(duì)其構(gòu)成威脅,就不能有效地消耗機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的副瓣對(duì)消系統(tǒng)資源。滿足干擾功率的干擾距離為:

這里假設(shè)如下關(guān)系:

這里將Rj在干擾站配置線上的投影長(zhǎng)度R作為干擾距離的邊界條件。若雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)就在需掩護(hù)空域的前沿上,機(jī)載預(yù)警雷達(dá)更易發(fā)現(xiàn)目標(biāo),因此將Rt=d作為發(fā)現(xiàn)距離的邊界條件。將式（12）代入式（11）,有:

將式（9）代入式（13）得到站間距的約束條件:

假設(shè)雷達(dá)副瓣對(duì)消輔助天線數(shù)目為3,用7個(gè)干擾機(jī)進(jìn)行干擾的有效干擾空域如圖5所示。

圖5 7個(gè)干擾站干擾有3個(gè)副瓣對(duì)消輔助天線的雷達(dá)時(shí)的有效干擾空域示意圖

2.3 干擾雷達(dá)副瓣的兵力需求輔助決策

設(shè)有效干擾空域的最大寬度為Gk,最大長(zhǎng)度為Gc。n個(gè)干擾機(jī)干擾副瓣對(duì)消輔助天線數(shù)目為m的雷達(dá)副瓣時(shí):

將式（9）代入式（16）得:

若考慮預(yù)警機(jī)飛行高度h,設(shè)有效干擾空域在地面的投影區(qū)域長(zhǎng)為Gsc,寬為Gsk,則有:

可見(jiàn)Gk和Gc與站間距l(xiāng)成正比,Gk、Gc、Gsk、Gsc都隨著l的增大而增大。

若預(yù)計(jì)在需掩護(hù)空域前形成寬度為W的預(yù)警機(jī)的有效干擾空域,需要干擾站的數(shù)量為:

當(dāng)站間距最大取lmax時(shí),所需干擾站數(shù)量最少:

3 結(jié)束語(yǔ)

本文分別給出了在預(yù)警機(jī)雷達(dá)干擾站線性配置時(shí),壓制干擾機(jī)載預(yù)警雷達(dá)主瓣、副瓣2種情形的兵力需求計(jì)算方法,并分別推導(dǎo)了干擾站數(shù)量與預(yù)警機(jī)無(wú)效活動(dòng)空域、有效干擾空域之間的計(jì)算關(guān)系,提出了一定戰(zhàn)術(shù)要求下的兵力需求輔助決策計(jì)算方法。對(duì)于預(yù)警機(jī)雷達(dá)干擾系統(tǒng)兵力配置部署的具體分析則需另做討論。

[1] 顧懷瑾,倪晉麟.雷達(dá)天線自適應(yīng)旁瓣對(duì)消系統(tǒng)分析[J].現(xiàn)代雷達(dá),1988（2）:120-125.

[2] 賁德.機(jī)載脈沖多普勒（PD）雷達(dá)的工作特點(diǎn)及抗干擾措施[J].現(xiàn)代雷達(dá),2000,22（4）:1-6.

[3] 胡生亮,金嘉旺,李仙茂.雷達(dá)旁瓣對(duì)消的多方位飽和干擾技術(shù)研究[J].雷達(dá)與對(duì)抗,2003（3）:45-49.