雷达对抗原理-概述_雷达干扰机工作原理

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“雷达对抗是一切从敌方雷达及其武器系统获取信息（雷达侦察）破坏或扰乱敌方雷达及其武器系统的正常工作（雷达干扰和雷达攻击）的战术、技术措施的总称。雷达对抗在现代战争中处于举足轻重、日益重要的地位。”

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一、雷达对抗的基本原理

雷达对抗是与雷达紧密联系在一起的。众所周知,雷达为了获取目标信息,必须首先将高功率的电磁波能量照射到目标上；由于目标的电磁散射特性,将对照射能量产生相应的调制和散射;雷达接收到目标调制后的一部分微弱的散射信号,再根据收发信号调制的相对关系,解调出目标信息。

雷达对抗的基本原理如下图所示。雷达对抗设备中的侦察设备接收雷达发射的直达信号,测量该雷达的方向、频率和其它调制参数,然后根据已经掌握的雷达信号先验信息和先验知识,判断该雷达的功能、工作状态和威胁程度等,并将各种信号处理的结果提供给干扰机和其它有关的设备。

由此可见,实现雷达侦察的基本条件是:

①雷达向空间发射信号;

②侦察接收机接收到足够强的雷达信号;

③雷达信号的调制方式和调制参数位于侦察机信号检测处理的能力和范围之内。

图1 雷达对抗的基本原理示意图

根据雷达对目标信息检测的过程,对雷达干扰的基本方法包括：

①破坏雷达探测目标的电波传播路径；

②产生干扰信号进入雷达接收机,破坏或扰乱雷达对目标信息的正确检测；

③减小目标的雷达截面积等。

后续将陆续介绍图中各种干扰信号的产生技术，以及它们进入雷达接收机后破坏或扰乱对目标信息正确检测的原理。

雷达反辐射攻击的基本原理：

①检测识别敌方的威胁雷达辐射源信号；

②锁定和跟踪该辐射源，实时向攻击武器飞行控制机构提供角度测量信息；

③导引反辐射武器不断逼近该辐射源，直到将其摧毁。

雷达对抗的主要技术特点是：

1. 宽频带、大视场

雷达对抗要能够作用于广阔地域内各种工作频率的雷达,对抗具有众多威胁雷达的信号环境。因此,雷达对抗设备的工作视场往往是半空域或者全空域,工作带宽往往是倍频程或多倍频程的。

2. 瞬时信号检测、测量和高速、非匹配信号处理

由于雷达信号大多为射频脉冲,持续时间很短。雷达侦察设备预先并不知道雷达信号的调制特性、到达的时间和空间等,在信号严重失配的情况下,对于射频脉冲信号的检测、测量等都必须在短暂的脉冲期间内完成。导弹末制导雷达、近炸引信等武器设备的发射信号时间很短,要求雷达对抗系统的信号处理必须尽快完成,及时作出有效的反应。

 

二、雷达侦查概述

雷达侦察的目的就是从敌方雷达发射的信号中检测有用的信息，并且与其它手段获取的信息综合在一起,引导我方作出及时、准确、有效的反应。

雷达侦察主要任务分为以下5类：

1.电子情报侦察（ELINT）

雷达情报侦察是信息的重要来源,在平时和战时都要进行,要求其获得广泛、全面、准确的技术和军事情报,主要由侦察卫星、侦察飞机、侦察舰船、地面侦察站等来完成。为了保证情报的可靠性和准确性,电子情报侦察允许有较长的信号处理时间。

2. 电子支援侦察（ESM）

电子支援侦察需提供当前战场上敌方电子装备的准确位置、工作参数及其转移变化等,以便指战员和有关的作战系统采取及时、有效的战斗措施。一般由作战飞机、舰船和地面机动侦察站担任,对它的特殊要求是快速、及时,对威胁程度高的特定雷达信号优先进行处理。

3. 雷达寻的和告警（RHAW）

用于作战平台（如飞机、舰艇和地面机动部队）的自身防护。雷达寻的和告警的作用对象主要是对本平台有一定威胁程度的敌方雷达和来袭导弹,RHAW连续、实时、可靠地检测它们的存在、所在方向和威胁程度,并且通过声音或显示等措施向作战人员告警。

4. 引导干扰

所有雷达干扰设备都需要有侦察设备提供威胁雷达的方向、频率、威胁程度等有关的参数,以便根据所辖干扰资源的配置和能力,选择合理的干扰对象,选择最有效的干扰样式和干扰时机。在干扰实施的过程中,也需要由侦察设备不断地监视威胁雷达环境和信号参数的变化,动态地调控干扰样式和干扰参数以及分配和管理干扰资源。

5. 引导杀伤武器

通过对威胁雷达信号环境的侦察和识别,引导反辐射导弹跟踪某一选定的威胁雷达,直接进行攻击。

雷达侦察的技术特点有以下三个方面：

 

1.作用距离远、预警时间长

雷达接收的是目标对照射信号的二次反射波,信号能量反比于距离的四次方;雷达侦察接收的是雷达的直接照射波,信号能量反比于距离的二次方。因此,侦察机的作用距离都远大于雷达的作用距离,一般在1.5倍以上,从而使侦察机可以提供比雷达更长的预警时间。

2.隐蔽性好

向外界产生的信号辐射,容易被敌方的信号侦收设备发现,不仅可能造成信息的泄露,甚至可能招来致命的攻击。辐射信号越强越容易被发现,也就越危险。从原理上说，雷达侦察只接收外界的辐射信号，因此具有良好的隐蔽性和安全性。

3. 获取的信息多而准

雷达侦察所获取的信息直接来源于雷达的发射信号，受其它环节的影响少，信噪比高，因此信息的准确性较高。雷达信号细微特征分析技术,能够分析同型号不同雷达信号特征的微小差异,建立雷达数据库。雷达侦察本身的宽频带、大视场特点又广开了信息的来源,使雷达侦察的信息非常丰富。

典型雷达侦察设备的基本组成如图2所示。

测向天线阵覆盖雷达侦察设备的测角范围ΩAOA，并与测向接收机组成对雷达信号脉冲到达角θAOA的检测和测量系统，实时输出检测范围内每个脉冲的到达角数据（θAOA）；测频天线的角度覆盖范围也是ΩAOA，它与测频接收机组成对其它脉冲参数的检测和测量系统，实时输出检测范围内每个脉冲的载频（fRF）、到达时间（tTOA）、脉冲宽度（τPW）、脉冲功率或幅度（AP）数据，有些雷达侦察设备还可以实时检测脉内调制，输出脉内调制数据（F）， 这些参数组合在一起,称为脉冲描述字（PDW）,实时交付信号预处理器。

图2 典型雷达侦察设备的基本组成

 

信号预处理的过程是:将实时输入的脉冲参数与各种已知雷达的先验参数和先验知识进行快速的匹配比较,按照匹配比较的结果分门别类地装入各缓存器,对于认定为无用信号的立即剔除。预处理中所用到的各种已知雷达的先验参数和先验知识可以是预先装载的,也可以在信号处理的过程中补充修改。

信号主处理的过程是:选取预处理分类缓存器中的数据,按照已知的先验参数和知识,进一步剔除与雷达特性不匹配的数据,然后对满足要求的数据进行雷达辐射源检测、参数估计、状态识别和威胁判别等,并将结果提交显示、记录、干扰控制设备及其它设备。

显示器、控制器用于侦察机的人机界面处理,记录器用于各种处理结果的长期保存。

 

三、雷达干扰概述

图3 多无人机对组网雷达的协同干扰

雷达干扰是一切破坏和扰乱敌方雷达检测我方目标信息的战术、技术措施的统称。可以采用无线电的方法,通过辐射或散射干扰信号进入雷达接收机,破坏和扰乱敌方雷达的正常工作。

雷达的干扰分类如下图所示。

 

图4 雷达干扰的分类

现代雷达干扰机的作战对象是一个复杂的威胁雷达网。为了合理、有效地对抗各种威胁雷达,在一部干扰机中可能含有多种干扰资源（能够按照控制命令产生干扰信号的设备称为干扰资源）,它们在干扰决策、干扰资源管理设备的控制下协调、有序地工作。如下图所示。

 

图5 雷达侦查、干扰机机基本框图

根据干扰信号的产生原理,干扰资源主要分为:引导式干扰资源、转发式干扰资源和合成式干扰资源,分别如下图（a）、（b）、（c）所示。

 

图6 雷达干扰资源的基本组成

（a）引导式干扰资源;（b）转发式干扰资源；（c）合成式干扰资源

引导式干扰资源的信号来自于自身的压控射频振荡器（VCO）,干扰技术产生器根据干扰决策命令中的载频设置命令,控制VCO振荡的中心频率;根据调频参数的设置命令,产生相应的交变波形和波形参数,使VCO的振荡频率在中心值附近产生相应的变化;根据调幅参数的设置命令,干扰技术产生器输出相应的调幅波形和波形参数,通过幅度调制器,产生干扰信号的幅度变化;功率合成与干扰波束形成网络可能是多个干扰资源所共用的,它可根据决策命令在指定的时间里、在指定的方向上辐射出大功率的干扰信号。

 

转发式干扰资源主要用于自卫干扰,它的信号来自接收到的雷达照射信号,经过射频信号存储器（RFM）,将短暂的雷达射频脉冲保存足够的时间,再经过时延、幅度和相位的干扰调制,由功率合成与干扰波束形成网络转发给雷达接收天线和接收机。干扰技术产生器的作用是根据时延、幅度和相位的干扰决策命令,产生相应的时延、幅度和相位调制信号。

合成式干扰资源主要采用数字合成技术，在干扰资源有限的条件下，以最合理的干扰样式同时干扰多部雷达。干扰技术合成产生器按照控制中心的命令，首先生成对雷达i的最佳正交干扰波形数据，并保存在波形存储器中。R(t)控制波形的输出，然后将各雷达的正交干扰波形数据按照时间、功率比的关系合成为基带干扰波形数据，再将合成后的波形数据交送数模转换器（DAC），生成基带干扰信号，与调谐本振信号变频到指定的频段F(t)，通过功率放大器和发射天线，辐射到指定的θ(t)方向。

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