单脉冲雷达角跟踪系统干扰效果及实际应用研究

２０１０年８月　第３３卷第４期　舰船电子对抗　

ＳＨＩＰＢＯＡＲＤ　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　ＣＯＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥ　Ａｕｇ．２０１０　

Ｖｏ１．３３　ＮＯ．４　

单脉冲雷达角跟踪系统干扰效果及实际应用研究　邹　震，朱宝增，陈福兴　（中国电子科技集团公司５１所，上海２０１８０２）　

摘要：简述了单脉冲雷达角跟踪系统的工作原理，介绍了对单脉冲雷达进行角度欺骗的两种方法，并分析了相干干　扰和非相干干扰两种干扰的可行性，仿真了在两点源相干干扰情况下对单脉冲雷达角跟踪系统的干扰效果。　关键词：单脉冲雷达；相干干扰；非相干干扰；角度欺骗；干扰效果　中图分类号：ＴＮ９７２　文献标识码：Ａ　文章编号：ＣＮ３２～１４１３（２０１０）０４—００４３—０４　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎｔｏ　Ｔｈｅ　Ｊａｍｍｉｎｇ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ａｎｇｌｅ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｍｏｎｏ－ｐｕｌｓｅ　Ｒａｄａｒ　ａｎｄ　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ＺＯＵ　Ｚｈｅｎ，ＺＨＵ　Ｂａｏ—ｚｅｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｆｕ—ｘｉｎｇ　（Ｔｈｅ　５１ｔｈ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　ＣＥＴＣ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１８０２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｉｍｐｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ａｎｇｌｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｍｏｎｏ—　ｐｕｌｓｅ　ｒａｄａｒ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｗｏ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｐｅｒｆｏｒｍ　ｔｈｅ　ａｎｇｌｅ　ｄｅｃｅｐｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｏｎｏ—ｐｕｌｓｅ　ｒａｄａｒ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｂｏｔｈ　ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｊａｍｍｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｊａｍｍｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｔＯ　ｔｈｅ　ａｎｇｌｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｍｏｎｏ——ｐｕｌｓｅ　ｒａｄａｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｐｏｉｎｔ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｃｏｈｅｒ——　ｅｎｔ　ｊａｍｍｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｏｎｏ—ｐｕｌｓｅ　ｒａｄａｒ；ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｊａｍｍｉｎｇ；ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｊａｍｍｉｎｇ；ａｎｇｌｅ　ｄｅｃｅｐｔｉｏｎ；　ｉ　ａｍｍｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　

０　引　言　单脉冲雷达具有较强的跟踪能力，被广泛地应　用在导弹制导、方位角追踪等方面。由于其应用的　广泛性，人们对单脉冲雷达的角度欺骗也进行了更　深入的研究，提出了很多干扰措施。在早期，利用单　脉冲雷达内部的缺陷，噪声干扰对单脉冲雷达曾经　起到一定的作用。但随着现代雷达性能的提高，单　脉冲雷达放弃了距离自动跟踪，采用固定波门、通道　合并等技术，单脉冲雷达已实现对噪声干扰源的抗　干扰；所以现在又提出相干干扰、非相干干扰和闪烁　干扰等新一代干扰方法。　１　单脉冲雷达角跟踪系统工作原理　单脉冲雷达利用一个脉冲就可以将目标信息提　取完整，所以称为单脉冲雷达。现代单脉冲雷达不　收稿日期：２０１０—０１一Ｏ９　仅能够抑制幅度调制的干扰信号，并且具有较强的　跟踪干扰源的能力。　根据从回波中获取角信息方式的不同，单脉冲　雷达可分为振幅定向法、相位定向法、综合定向法。　这３种定向方法都可以与３种角度鉴别器（振幅式、　相位式、和差式）相搭配来获得目标角度信息，因此　综合起来有９种形式的单脉冲雷达系统。　

１．１单脉冲雷达定向原理　振幅和差式单脉冲雷达为了确定一个平面内的　目标角坐标，需要２个互相叠交的天线方向性图（如　图１所示），并且它们的中心线与等强信号方向偏离　角度相等。目标经两天线接收到的信号的振幅差表　示目标对等强信号方向的偏移量，而振幅差值的符　号表示目标相对于等强信号方向的偏离方向。　相位和差式单脉冲雷达的２个天线单元的中心　４４　舰船电子对抗　第３３卷　完全不重合，各天线单元具有完全相同的方向性图　（如图２所示），并平行地指向目标，因此，各天线接　收到的回波信号幅度相等，而相位不同，利用式（１）　可以根据２个分开的天线所收到的回波信号的相位　差来确定目标方向角：　Ａ　一Ｚ＿，

ＥＡＲ一　ｓｉｎ０　（１）　

Ａ　Ａ　式中：　为目标与等强信号方向夹角；　为波长；△　为相位差。　

向　

图１单脉冲雷达振幅定向法角坐标的测定　等　

天线　图２单脉冲雷达相位定向法角坐标测定　１．２单脉冲雷达系统框图　单脉冲雷达多采用４个天线构成水平和俯仰２　个平面的角度测量系统。由于俯仰平面和水平平面　原理类似，所以本文仅在一个平面内讨论测量系统。　振幅和差式单脉冲雷达系统框图如图３所示。　信号通过和差网络后形成和、差支路，和差信号经过　变频通道后进行检波、鉴相，得到角度误差信号，再　由误差信号控制天线调整方向，直到差信号为零，和　信号最大时，说明天线等强信号方向为目标方向。　由于相位和差式单脉冲雷达对相位要求较高，　比较难以控制和实现，所以振幅和差式单脉冲雷达　应用比较多，本文仅针对振幅和差式单脉冲雷达进　行干扰实现的研究与最终的效果仿真。　

图３　振幅和差式单脉冲雷达系统框图　２　对振幅和差式单脉冲雷达角跟踪系　统的干扰　

２．１非相干干扰　由位于跟踪系统不可分辨的角度范围内的２个　以上干扰源产生的干扰，称为多点干扰。如果２个　干扰源的相位独立无关，则称这种干扰为非相干　干扰。　设有２个干扰源，它们在目标雷达处产生的和　差信号可表示为：　“　—Ｕ１ＩＦ（００＋０１）＋Ｆ（Ｏｏ一０１）］ｃｏｓ　１ｔ＋　Ｕ２［Ｆ（Ｏｏ＋０２）＋Ｆ（Ｏｏ—Ｏｚ）－］ｃｏｓ∞２ｔ　（２）　“△一Ｕ１［Ｆ（　一０１）一Ｆ（Ｏｏ＋０１）］ｃｏｓ∞１ｔ＋　Ｕ２ＩＦ（０。一０２）一Ｆ（Ｏｏ＋０２）＂］ＣＯＳ∞２ｔ　（３）　由此可以推导出鉴相器输出误差信号为：　Ｕ　—Ｋ　｛　［Ｆ　（０ｏ一０　）一Ｆ。（０ｏ＋０　）］＋　［Ｆ　（　一△　＋　）一Ｆ。（　＋Ａ０一　）］）　（４）　式中：△　为两干扰源对目标雷达的夹角；Ｋ　为与系　统通路有关的传输系数。　可以推断出单脉冲雷达跟踪系统稳定平衡（Ｕａ　—Ｏ）时，其误差角为：　

口一　（５）　式中：０为瞄准轴和一个目标干扰源的偏角；口为两　干扰源信号幅度比。　根据以上对非相干干扰的分析，可以得出如下　结论：　（１）因为非相干干扰只能使得目标雷达跟踪角　偏离干扰源，但是其仍然在干扰源连线上，所以２个　干扰源之间的距离要求非常苛刻，在大型系统、多战　斗平台上可以采用。　（２）由于需要在多个分散的平台上装载，所以　成本很高，而且平台间的信息交互也变得很重要。　第４期　邹震等：单脉冲雷达角跟踪系统干扰效果及实际应用研究　４５　（３）公式（５）满足闪烁干扰的基本原理，所以在　采用非相干干扰时可以采用闪烁干扰来提高干扰　效率。　（４）由于２个干扰源所成夹角不能超过单脉冲　雷达自身分辨角，如果单脉冲雷达分辨角足够小的　话，使用单脉冲雷达导引的导弹落在干扰源之间，由　于导弹的杀伤面积很大，这样也会对系统造成损坏。　（５）现代单脉冲雷达普遍采用的比例导引技　术，也会对干扰效果产生一定影响，特别是噪声干　扰、闪烁干扰。　２．２相干干扰　相干干扰就是由空间中２个在高频相位上存在　一定关系的干扰源所产生的干扰。它是利用在空间　上相隔一定距离的２个点源信号（其在幅度上相等，　相位上相差１８０。）在空间产生极为严重的相位波前　失真。这种信号会使天线跟踪点远远偏离开２个干　扰源间距之外。　相干干扰产生角误差的一般表达式为：　一　・—ｌ＋止２ｆｌｃｏｓ￣＋ｆｆ　（６）　式中：　为单脉冲雷达跟踪误差角；　为两干扰源信　号振幅比；　为２个干扰信号相位差；△　为２个干　扰源对雷达的张角。　０　＼　援　糕　悠　嚣　，幅度比：　Ｏ　９５　，幅度比：　０．９０　幅度比：　Ｏ　８５　（１）相干干扰可以使得单脉冲雷达跟踪角偏离　２个干扰源中心连线，在保证足够偏离状态下，可以　起到很好的保护作用；　（２）由于要求相位的高精度控制，所以对通道　一致性要求较高，最好能进行相位的实时校准；　（３）相干干扰要求幅度也是精确可控的，但是　如果满足大干扰压制比的情况下，需要采用行波管，　而行波管的随机相位偏移是需要考虑的；　（４）相干干扰需要进行相位的实时校准，所以　整个通道比较小，经过计算，只要２个天线距离达到　１０　ｍ基本可以满足干扰要求。此时相对于非相干　干扰方式，相干干扰方式具有在单个平台上安装的　优势，提高了平台的机动性。　

３　干扰效果仿真　在此采用相干干扰方式，对振幅和差式单脉冲　雷达进行干扰效果仿真。相干干扰系统原理框图如　图５所示。　

图５相干干扰系统原理框图　系统工作状态为：信号经过接收通道１、２被接　收并送到控制单元；系统做必要处理；送出干扰信　号，发射通道１、２将干扰信号由天线发射出去实施　干扰。　信号在干扰系统之外所经过的路程相等，所以　２路信号只需要在干扰系统内保证相位差变换了　１８０。，即可完成相干干扰。　这里模拟了一个单脉冲制导平台在相干干扰机　干扰情况下的飞行路线，假定单脉冲制导平台在距　离干扰机２０　ｋｍ时开启单脉冲制导方式，单脉冲雷　达波束宽度为５。，每１０　ｍ进行一次跟踪方向引导。　根据先前得出公式、单脉冲制导平台参数，假定　单脉冲两干扰源距离为１０　ｒｎ，当幅度比为０．９，相位　差为１７５。，如图６所示，得到当单脉冲制导平台离飞　机１００　ｒｎ时，方位向距离为１２９　ｍ；假定相干干扰两　路信号幅度比为０．８５，相位差为１７０。，如图７所示，　可以看出当制导导弹离飞机１００　ｍ时，方位向距离　为７８　ｍ。　

加　如　加：２