雷達抗干擾技術研究 - 全文

1.引言

近年來，由于電子對抗技術的不斷進步，干擾與抗干擾之間的斗爭亦日趨激烈。面對日益復雜的電子干擾（ECM）環(huán)境，雷達必須提高其抗干擾能力，才能在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中生存，然后才能發(fā)揮其正常效能，為戰(zhàn)局帶來積極影響。

雷達面臨的復雜電子干擾可分為天然無線電干擾和人為無線電干擾兩大類，分別包括有源和無源干擾。人為干擾詳細分類如圖1所示：

圖1人為干擾

雷達抗干擾的主要目標是在與敵方電子干擾對抗中保證己方雷達任務的順利完成。雷達抗干擾措施可分為兩大類：（1）技術抗干擾措施；（2）戰(zhàn)術抗干擾措施。技術抗干擾措施又可分為兩類：一類是使干擾不進入或少進入雷達接收機中；另一類是當干擾進入接收機后，利用目標回波和干擾的各自特性，從干擾背景中提取目標信息。這些技術措施都用于雷達的主要分系統(tǒng)如天線、發(fā)射機、接收機、信號處理機中，下面將逐一介紹。

2.雷達抗干擾技術

2.1與天線有關的抗干擾技術

雷達通過天線發(fā)射和接收目標信號，但同時可能接收到干擾信號，可以通過在天線上采取某些措施盡量減少干擾信號進入接收機。如提高天線增益，可提高雷達接收信號的信干比；控制天線波束的覆蓋與掃描區(qū)域可以減少雷達照射干擾機；采用窄波束天線不僅可以獲得高的天線增益，還能增大雷達的自衛(wèi)距離、提高能量密度，還可以減少地面反射的影響，減小多徑的誤差，提高跟蹤精度；采用低旁瓣天線可以將干擾限制在主瓣區(qū)間，還可以測定干擾機的角度信息，并能利用多站交叉定位技術，測得干擾機的距離信息；為了消除從旁瓣進入的干擾，還可以采取旁瓣消隱和旁瓣對消技術；當采用陣列接收天線時，可通過調整各個陣列單元信號的幅度與相位，在多個干擾方向上構成天線波瓣的零點，從而減少接收干擾信號的強度。

從電波與天線理論可知：接收天線能很好地接收與其極化方式相同的電磁能量，若極化方式不同，則會引起很大衰減。因此在設計天線時，采用變極化技術，使極化形式和目標信號匹配而與干擾信號失配，就能減少對干擾信號的接收。另外還可采用旋轉極化對消、視頻極化對消技術等。

2.2與發(fā)射機有關的抗干擾技術

對付噪聲干擾的最直接辦法是增大雷達發(fā)射機功率，結合高增益天線可以使雷達獲得更大的探測距離，但該方法對箔條、誘餌、轉發(fā)器和欺騙式應答干擾等無效。對此，更有效的方法是使用復雜的、變化的、不同的發(fā)射信號，讓電子支援（ESM）和電子干擾承受最大的負擔。根據方法的不同可分為跳頻法、頻率分集或寬瞬時帶寬信號。

如果頻率能在較寬的范圍內隨機跳變，使雷達不斷跳到不受干擾的頻率上工作，它的抗干擾能力就能得到增強。常用的方法有固定跳頻和頻率捷變，由于頻率捷變信號的跳頻速度很快（可達微秒數(shù)量級），因此它能使瞄準式雜波干擾機很難截獲或跟蹤雷達。對于阻塞式干擾機，由于很難以足夠的功率覆蓋整個雷達的跳頻帶寬，干擾效果有限。在雷達發(fā)射機平均功率相同的條件下，寬帶頻率捷變雷達是目前抗雜波干擾的較好體制。

另外，開辟新頻段，讓雷達工作于更低或更高的頻段上，散布范圍盡量大；還可以使雷達突然在敵干擾頻段的空隙中工作，使敵方不易干擾。

2.3與接收機有關的抗干擾技術

當雷達遭遇強大干擾時，強干擾信號與目標回波信號一同進入雷達接收機，使其超出正常的動態(tài)范圍，工作狀態(tài)進入飽和狀態(tài)，這稱為過載現(xiàn)象。一旦接收機出現(xiàn)過載，雷達就處于盲視狀態(tài)，失去監(jiān)視目標的作用，所有的反干擾措施也都失去意義。因此，抗飽和過載是雷達抗干擾的一條重要措施。雷達常采用的抗飽和過載技術有寬動態(tài)范圍接收機（如對數(shù)接收機、線性-對數(shù)接收機）、瞬時自動增益控制電路、“寬-限-窄”電路、檢波延遲控制電路、快速時間常數(shù)電路、近程增益控制電路、微波抗飽和電路等。

“寬-限-窄”抗寬帶噪聲調頻干擾系統(tǒng)包括：寬帶放大器、限幅器和窄帶放大器，綜合利用了頻域和時域抗干擾原理，多次“整削”寬帶噪聲調頻干擾的能量，同時又充分保護目標回波信號能量不受損失，可極大地改善系統(tǒng)信干比，從而極大地降低雷達虛警概率、提高發(fā)現(xiàn)概率，因而是抗寬帶噪聲調頻干擾的一種有效抗干擾技術。

2.4與信號處理有關的抗干擾技術

2.4.1信號選擇法

信號選擇法，是基于信號的已知參數(shù)（脈沖寬度、脈沖重復頻率、幅度、頻率、相位等）區(qū)分干擾信號，可分為幅度選擇、時間選擇、頻率選擇、相位選擇等。

幅度選擇：根據雷達接收機輸入端有用信號和干擾信號強度的不同，從干擾背景中分離出有用信號。當有用信號幅度大大超過干擾幅度時，可采用下限幅器，其輸出僅在輸入電壓超過限幅電平時才出現(xiàn)。在脈沖雷達系統(tǒng)中，除了下限幅器外，還可以采用脈沖電平選擇器，它可以除去振幅超過有用信號的干擾脈沖。

時間選擇：在干擾背景下，脈沖信號的時間選擇是以待選脈沖與干擾脈沖之間的時間位置（相位）、脈沖重復頻率或脈沖寬度不同為基礎的。在自動距離跟蹤系統(tǒng)中，距離門選通電路就是根據脈沖位置的時間選擇，它只允許預測距離門附近的信號通過，這不僅減小了信號處理量，而且消除了其他位置的噪聲、干擾信號。脈沖重復頻率鑒別電路是將接收機接收到的脈沖信號與基準脈沖比較，只有在時間上與基準脈沖信號重合的脈沖才能通過。脈寬選擇電路，只讓脈沖寬度處于事先確定范圍內（大于、小于或等于給定值）的脈沖信號通過。脈沖重頻鑒別電路與脈寬選擇電路對抑制相干脈沖很有用。

頻率選擇：頻率選擇是以有用信號和干擾信號的頻譜不同為基礎的。如多普勒濾波器組是覆蓋預期的目標多普勒頻移范圍的一組鄰接的窄帶濾波器。當目標相對于雷達的徑向速度不同，即多普勒頻移不同時，它將落入不同的窄帶濾波器。因此，窄帶多普勒濾波器組起到了實現(xiàn)速度分辨和精確測量的作用。另外，窄帶多普勒濾波器組濾除了多普勒頻帶外的干擾信號，它是PD雷達中不可缺少的組成部分。