来源 | 雷达信号处理matlab
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军用雷达种类很多,应用范围很广泛,大体上可以分为三类:
一类是为防空系统及情报系统提供的雷达情报的雷达;一类是武器平台上的雷达,如机载、舰载火控雷达、导弹制导雷达;一类是为武器系统所需的测试评估用的测控雷达。
不同的雷达受干扰的方式不同,其采取的抗干扰技术也各有侧重,但其也有一些共同特点,如降低雷达接收天线副瓣电平、采用瞬时带宽信号、相干积累技术等。
雷达抗干扰技术可以分为空间域、频率域、时间域等,接下来将逐一介绍相关措施及其作用。
空间域(空间滤波)
降低雷达发射天线副瓣。降低天线副瓣可以降低从副瓣发射的信号功率,从而降低雷达被侦察的概率
低副瓣、超低副瓣接收天线。从天线结构和工艺的角度,设计低副瓣、超低副瓣天线,减小从副瓣进来的干扰信号的功率
使用窄波束、高增益天线。窄波束、高增益天线可以增加信号功率的集中度,减少从主瓣进入的干扰
旁瓣对消。针对连续波干扰,增加若干个辅助天线,利用辅助天线与主天线接收的干扰信号的相关性,在雷达工作的休止期采集干扰信号的样本,并计算权值,通过对辅助天线接收信号加权求和后再与主天线接收信号相减,从而达到抑制干扰的目的
旁瓣消隐(也称旁瓣匿隐)。针对脉冲干扰,利用辅助天线(匿隐天线)接收信号的强度与主天线接收的信号强度进行比较,从而达到抑制干扰的目的
频率域(频率滤波)
频率捷变。针对一些存储、转发式干扰,需要对接收的雷达信号进行调制后再射出去,需要一定的延时,因此,可以通过频率捷变的工作方式达到抑制干扰的目
宽带、超宽带雷达。增大信号带宽,降低干扰信号功率谱密度,增加瞬时测频难度,减少数字贮频作用
MTI、MTD、PD 雷达。主要抗杂波干扰,增加相参积累时间,增加检测目标的能力
时间域
脉间波形捷变。过去雷达只采用单一波形,容易受到干扰。现代雷达的波形产生灵活,可以在每个脉冲之间发射不同的波形,这样有利于对抗转发式假目标干扰
单发大时宽带宽信号。时间鉴别,时间上隔离,增加瞬时测频的难度,减少失踪贮频作用
其他
自适应干扰置零。针对阵列天线,在数字波束形成过程中,在干扰方向形成“零点”,使得阵列在干扰方向的增益为零,即通过空域滤波,从而达到抑制干扰的目的
基于谱特征的箔条干扰识别方法。针对海面目标为了防止反舰导弹的攻击,经常施放箔条干扰。由于箔条干扰在风和重力作用下多普勒谱存在展宽的现象,因此,可以通过增加相干积累时间,利用箔条干扰的谱特征来识别是箔条干扰还是目标
变极化、多极化技术。极化鉴别,目标极化匹配,提高抗干扰能力
无源探测。不易被侦察,反欺骗干扰
雷达对抗
在现代战争中,每一个作战装备和作战人员都会因其在战争中的地位和作用而受到多种雷达和武器系统的威胁、杀伤。如图所示的一架作战飞行中的军用飞机,可能会同时遭受到敌方数种雷达、杀伤武器的威胁。如果它及所在方不能有效地对抗敌方诸多的威胁雷达和武器系统,则其不仅不能完成预定的作战任务,甚至不能保证自己的生存。
图:军用飞机所面临的雷达威胁示意图
(一)雷达对抗是取得军事优势的重要手段和保证
由于在各种现代武器系统中,雷达仍然是信息获取和精确制导领域中最重要的装备,特别是在广大的作战地域内,及时、准确、全面地获取各种目标信息,雷达的作用是不可取代的。破坏了雷达的正常工作,也就破坏了整个武器系统的重要信息来源,很可能使其成为“聋子”、“瞎子”。
(二)雷达对抗技术是改善武器系统和军事目标生存与发展条件的有效手段
越南战争中,美军综合采用了多种雷达对抗措施,曾一度使地空导弹的杀伤概率降到 2%,防空火炮的杀伤概率降到 0.5%以下;
海湾战争中,美军的 F-117A 隐形轰炸机出动数千架次,执行防空火力最强地区的轰炸任务,在强大的电子干扰掩护下,竟然无一损失。
雷达抗干扰技术
(一)对雷达的电子侦察及雷达反侦察技术
电子战对雷达的电子侦察包括:雷达情报侦察、雷达对抗支援侦察、雷达寻的和警告、引导干扰、辐射源定位。
雷达主要的反侦察措施:设计成低截获概率雷达、控制雷达开机时间、控制雷达工作频率、隐蔽雷达和新式雷达的启用必须经过批准、适时更换可能被敌方获悉的雷达阵地、设置假雷达,并发射假雷达信号
(二)电子干扰
雷达干扰是指利用雷达干扰设备发射干扰电子波或利用发射、散射、衰减以及吸波的材料反射或衰减雷达波,从而扰乱敌方雷达的正常或降低雷达的效能。
雷达干扰能造成敌方雷达迷盲,使其不能发现目标或引起判读错误,不能正确实施告警;另外,它还能造成雷达跟踪出错,使武器系统失控,威力不能正常发挥。
雷达干扰技术
1、天线方面
A、当有一部远距离的干扰机干扰雷达时,如果设法保持极低的天线旁瓣,则可防止干扰能力通过旁瓣进入雷达接收机。
B、采用窄的天线波束带宽,采用高增益天线去集中照射目标,并“穿透”干扰。
C、采用随机性的电子扫描防止欺骗干扰机与天线扫描同步。
D、旁瓣相消技术用来抑制通过天线旁瓣进入的高占空比和类噪声干扰。
2、发射机方面
主要是适当地利用和控制发射信号的功率、频率和波形。
A、 增加有效辐射功率
这是一种对抗有源干扰的强有力的手段,此方法可增加信号 / 干扰功率比。如果再配合天线对目标的“聚光”照射,便能明显增大此时雷达的探测距离。雷达的发射要采用功率管理,以减小平时雷达被侦察的概率。
B、发射概率
在发射概率上可采用频率捷变或频率分集的办法,前者是指雷达在脉冲与脉冲间或脉冲串与脉冲串之间改变发射频率,后者是指几部雷达发射机工作于不同的频率而将其接收信号综合利用。这些技术代表一种扩展频谱的电子抗干扰方法,发射信号将在频域内尽可能展宽,以降低被敌方侦察时的可检测度,并且加重敌方电子干扰的负荷而使干扰更困难。
C、 发射波形编码
波形编码包括脉冲重复频率跳变、参差及编码和脉间编码等。所有这些技术使得欺骗干扰更加困难,因为敌方将无法获悉或无法预测发射波形的精确结构。
脉内编码的可压缩复杂信号,可有效地改善目标检测能力。它具有大的平均功率而峰值功率较小;其较宽的带宽可改善距离分辨力并能减小箔条类无源干扰的反射;由于它的峰值功率低,使辐射信号不易被敌方电子支援措施侦察到。因此,采用此类复杂信号的脉冲压缩雷达具有较好的电子反对抗性能。
3、与接收机、信号处理机有关的电子抗干扰
A、 接收机抗饱和
经天线反干扰后残存的干扰如果足够大,则将引起接收处理系统的饱和。接收机饱和将导致目标信息的丢失。因此,要根据雷达的用途研制主要用于抗干扰的增益控制和抗饱和电路。而已采用的宽 - 限 - 窄电路是一种主要用来抗扫频干扰,以防接收机饱和的专门电路。
B、信号鉴别
对抗脉冲干扰的有效措施是彩页脉宽和脉冲重复频率鉴别电路。这类电路测量接收到脉冲的宽度和重复频率后,如果发现和发射信号的参数不同,则不让它们到达信号处理设备或终端显示去。
C、 信号处理技术
现代雷达信号处理技术已经比较完善,例如用来消除地面和云雨杂波的动目标显示和动目标检测,对于消除箔条等干扰是同样有效的。除了上述相参处理外,非相参处理的恒虚警率电路可以用提高检测门限的办法来减小干扰的作用。在信号处理机中获得的信号积累增益是一种有效的电子抗干扰手段。
除以上提到的之外,今年还出现其他几种有效的雷达抗干扰技术:
低截获概率雷达技术
稀布阵综合脉冲孔径雷达技术
无源探测技术
雷达反辐射导弹技术
由于发辐射导弹的出现,使得雷达面临着严重威胁,雷达面对这些威胁,采取的对抗措施有:
1、提高雷达空间、结构、频率、时间及极化的隐蔽性
2、瞬间改变雷达辐射脉冲参数
3、将发射机和接收机分开装置
4、尽量降低雷达带外辐射与热辐射
5、将雷达设计成低截获概率雷达
6、雷达采用超高频和甚高频波段
使用有源或无源诱饵,使 ARM 不能击中目标,或施放干扰,破坏和扰乱 ARM 的导引头工作。
1、用附加辐射源和诱饵发射机
2、雷达组网反 ARM
3、施放各种调制有源干扰
雷达反低空入侵技术
低空或超低空突防对雷达性能造成的影响有:地形遮挡、多径效应、强表面杂波
雷达反低空突防措施有:
1、设计反杂波性能优良的低空监视雷达
2、研制利用电离层折射特性的超视距雷达
3、提高雷达平台高度来增加雷达水平视距,延长预警时间
4、发挥雷达群体优势来对付低空突防飞行目标
雷达反隐身技术
飞行器的反隐身技术主要包括外形设计、涂覆电波吸收材料和选用新的结构材料等方法。隐身飞机的隐身效果不是全方位的,它主要是减小从正前方附近,水平±45°,垂直±3°,范围照射时的后向散射截面,而目标其他方向,特别是前向散射 RCS 明显增大,因此可以采用在空间不同方向接收隐身目标散射波进行空间分集来发现它。另一方面,涂覆的吸波材料有一定的频带范围,通常是 2~18GHz,也就是说,涂覆的吸波材料对长的波长是无效的。当飞行器尺寸和工作波长可以相比时,其 RCS 进入谐振区,外形设计对隐身的作用会明显下降。这就是说,米波或更长波长的雷达具有良好的反隐身能力。以上表明,可从频率域进行反隐身。
反隐身技术可能采用的一些技术手段:
1、发挥单基地雷达的潜力
为弥补目标 RCS 下降所造成的探测距离的缩短,应采用提高雷达发射功率和天线孔径乘积,采用频率、极化分集,优化信号设计和改善信号处理等措施。如用相控阵雷达,则较容易实现上述要求并可增强电子战能力。
2、超视距后向散射雷达
这是一种工作在 3~30MHz 短波频段,利用电离层返回散射传播机理,实现对地平线以下超远程(700~3500km)运动目标进行探测的新体制陆基雷达。超视距后向散射雷达探测距离远,覆盖面积大,单部雷达 60°扇面覆盖区可达百万平方公里,可对付有人或无人驾驶的轰炸机、空对地导弹和巡航导弹之类的喷气式武器的低空突袭,特别是,可对洲际导弹发射进行早期预警是其突出的优点。
3、 双 / 多基地雷达
双基地雷达工作的基本特点,由于双基地雷达的发射系统和接收系统分置的距离较远,这就产生了双基地雷达不同的测量坐标系和技术实现的复杂性。
4、冲击雷达和极宽频带雷达
由于这类雷达其频带极宽,因而提供了一种从频率域反隐身的可能途径。
5、雷达网的数据融合技术
雷达网数据融合是提高雷达网预警能力和实现情报处理自动化处理的重要途径和关键技术。研究雷达网数据融合问题,对建设我国具有较高自动化水平的国防预警系统具有重要的意义。
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