星载SAR压制干扰站的组成

1.星载SAR 干扰站的组成

星载SAR 干扰站组成原理方框图如图2.34 所示。它的基本组成包括发射天线、接收天线、干扰发射机分系统、瞄准接收分系统、宽频带信号接收分系统、角跟踪接收机分系统、显示分系统、收发时间间隔分系统和供电系统等。

图2.34　星载SAR 干扰站组成原理方框图

从原理方框图上看，它与普通的连续波噪声干扰机没有多大差别，但是它们的参数要求差别很大。收发天线的隔离度是关键的参数之一，本来在常规的干扰机中，这就是难解决的关键技术，而在对星载SAR 的干扰机中，它的接收机灵敏度比常规接收机高2～3个数量级，就意味着它的收发隔离度也应提高2～3个数量级。

2.干扰机接收系统灵敏度

按图2.23 推出干扰机的接收机灵敏度方程为

以某星载SAR 为例。工作在L 波段，h=700 km，最高仰角为60°，峰值功率Pt= 5 kW，飞行速度为7.3 km/s，θ= 16°，Gt（α，β）= 0.3，Gja=25 dB。算得cos 16°=0.96，cos 60°=0.5。

将参数代入式（2.37），得

3.干扰机的收发隔离

按照收发隔离度定义，则收发隔离度为

式中　D——收发隔离度；

　　　Pji——多种噪声进入接收机的噪声功率总和；

　　　Sj——干扰机接收机收到的最小信号功率；

　　　S/N——干扰机接收机能正常工作的信噪比。

进入接收机的噪声有设备内部窜扰、接收机自身的热噪声、地物反射的干扰噪声和收发天线从副瓣进入接收机的噪声。在这四种噪声来源中，因为对星载SAR 干扰的干扰天线仰角比较大，所以地物反射的干扰噪声可忽略不计；对于接收机的内部噪声，在选择接收灵敏度时，已经使它不起作用；对于设备内部窜扰，已经考虑采用措施，使之不影响接收机的正常工作；只有从收发天线副瓣进入的噪声是影响自发、自收的主要因素，则

将式（2.39）代入式（2.38），得

式中　Ptus——干扰发射机功率或干扰发射机静噪声（W）；

　　　Gt（α，β）——干扰天线对到接收天线方向的副瓣增益；

　　　Gj（αa，βa）——干扰机接收天线对到发射天线方向的副瓣增益；

　　　λ——干扰机工作波长（m）；

　　　r——干扰发射天线与接收天线之间的距离（m）；

　　　Sjmin——干扰接收天线收到星载SAR 的最小信号（W）；

　　　S/N——干扰机中的接收机能够正常工作所需的信噪比。

收发天线工作示意图如图2.35 所示。

（1）收发同时工作。假设发射机功率为5 kW，静态噪声功率为10 mW；Gt（α，β）=5；Gj（αa，βa）=5；S/N= 10 dB；λ= 0.24 m；r= 50 m；Sjmin=-101 dBW。

将参数代入式（2.40），得

图2.35　收发天线工作示意图

如果r=5 m，则要求收发天线隔离度为113.5 dB。

（2）如果采用时分隔体制，即发射时接收机关闭，不接收信号，接收时，发射机停止发射，这时只有发射机的静噪声功率10 mW。

将参数代入式（2.40），得

如果r=5 m，则需要收发隔离度为56.5 dB；如果r=1 m，则需要收发隔离度为76.5 dB。

（3）收发天线平台分开安装，采用时分隔体制。这种状态所需的收发隔离度与天线的转角θ 有关，即

收发天线不同位置时的隔离度示意图如图2.36 所示。

图2.36　收发天线不同位置时的隔离度示意图

为了对目标进行有效的接收和干扰，收发天线必须是平行的，因此收发隔离是天线转角θ 的函数，选r=20 m，D（θ）的数据见表2.6。

表2.6　收发天线相距20 m 时，在方位不同角度的天线副瓣电平

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根据表2.6 绘制D（θ）与θ 的关系曲线，如图2.37 所示。

根据图2.37 可以看出，如果收发隔离度达79 dB 以上，则干扰机在0°～360°内均可正常工作。

如果收发隔离度只达到69 dB，则干扰机在±15°内不能正常工作。

如果收发隔离度只达到60 dB，则干扰机在0° ±15°、180° ±10°内不能正常工作。

图2.37　D（θ）与θ 的关系曲线

此外，收发天线装在两个平台上时，还会带来方位轴和俯仰轴平行度标定的困难，角跟踪系统也会增加随动跟踪误差，限制了干扰天线增益加大。

（4）收发天线装在一个平台上，采用时分隔体制。如图2.38 所示，A、B 两个天线均安装在一个转台上，r 允许3～5 m，选择4 m 进行分析，两个天线的光电轴平行度调定可以保持不变，并且还可以在A、B 两天线之间增加吸收隔离层，以提高收发天线的隔离度，如图2.38 所示。

图2.38 中，A 为发射天线，B 为接收天线，两者相距4 m，在A、B 之间加一层吸收隔离层，用于提高收发天线隔离度。

设Pjus=10 mW，Gt（θ）与Gj（θ）由于增加隔离层的关系，变成0 dB，S/N=10 dB，r=4 m，Sjmin=0.8 ×10-10 W。

将参数代入式（2.40），得

图2.38　收发天线安装在一个平台上的情况

收发天线安装在一个转台上时，解决收发隔离度的措施如下。

（1）改进A、B 之间吸波材料的性能，使两天线在90°方向的副瓣增益尽可能低。

（2）对发射机功放的静噪，在管子设计时就要考虑，使静噪的输出尽可能低，现在一般大功率行波管的静噪小于10 mW，有的可以小于1 mW。

（3）在管子的静噪确定之后，还可以采用对管子的高压电源的控制，使它在接收时间内，管子的静噪再进一步降低。

（4）改善收发天线的设计，使它在90°附近的副瓣增益很低。

（5）改变A、B 天线的位置，使它在90°副瓣增益尽可能低。

采取多种措施后，一般情况下，收发天线安装在一个转动平台上是可以满足收发隔离度的要求的。

收发天线安装在一个转台上，它的优点比较明显：设备紧凑；阵地选择较容易；两个天线轴的平行度调定后，不需要在更换阵地时再进行重调；没有随动系统的跟踪误差等。因此，常用的大功率干扰机多数设备收发天线是安装在一个转台上的。

4.对星载SAR 的分布式干扰

前面介绍了多站布阵干扰，本节讲述分布式干扰，它们之间的主要区别如下。

（1）布阵式干扰是采用大功率干扰机对SAR 的副瓣进行干扰。一部干扰站保护区域在10 万平方千米以上，而分布式干扰机主要是干扰SAR 的天线主瓣。一部干扰机掩护区域小，用的干扰机数量多。

（2）布阵式干扰机设备比较复杂。对SAR 在频域、空域、时域三维全部压制干扰，用的干扰发射天线波束窄，需要角度二维跟踪。而分布式干扰设备比较简单，在频域上需要瞄准，在空域上采用宽波束天线，因此角度不必要二维跟踪。

（3）分布式干扰所需干扰机的数量：

①对横向飞行的SAR。分布式干扰机阵列布局如图2.39 所示。单部大功率干扰机可掩护的区域为400 ×900=36 （万平方千米），在这36 万平方千米的范围内，用分布式干扰需要的干扰机数量如下。

设SAR 的方位波束宽度为0.8°，仰角波束宽度2°，R=1 000 km，则分布式干扰机方位间距Ra=0.8 ×0.017 ×1 000=13.6 （km），仰角间距Rb=2° ×0.017 ×1 000=34 （km）。

在横向为400/13.4= 30 （部），在纵向为900/34=26 （部），按图2.39 布满，干扰机总数M=780 部。

图2.39　分布式干扰中干扰机阵列的布局示意图

②分布式干扰机的组成。分布式干扰机的组成如图2.40 所示。分布式干扰机由收发共用天线、收发开关、瞄频接收系统、发射放大分系统、收发开关控制及其供电电源等组成。

收发天线必须是宽波束的，对在整个保护区上空飞行的SAR 都能干扰到，因此它的波束宽度较宽。

图2.40　分布式干扰机的组成

③分布式干扰机的等效干扰功率。分布式干扰机的等效干扰功率仍然可以采用式（2.20）计算得到，即

式中　γj——干扰机极化损耗。

在这个公式中，只是Gt/Gt（θ）=1，其他参数不变。

在2.6.1 节中，对SAR 副瓣干扰机，取Gt/Gt（θ）=40 dB，算得它的等效功率为66 dB。对主瓣干扰的分布式干扰机，等效功率为66- 40= 26（dBW）。对特定的区域进行干扰，分布式干扰机的天线增益可取5 dB，则干扰发射机的功率为26-5=21 （dBW）=130 W。

5.对星载SAR 的无源欺骗干扰

无源干扰在对雷达伪装的对抗中起着重要的作用。它可以制造桥梁的回波，改变河道海湾，对星载SAR 仍然可以进行无源欺骗干扰，在强反射点用吸波材料吸收，使反射回波减弱，在弱反射点增加反射器等无源干扰物，改变SAR 的成像图，使它得不到真实图像。

无源干扰的图像如图2.41 所示。

图2.41　无源伪装雷达示意图

停机坪1～停机坪3 为真实的飞机，用吸波材料覆盖，使星载SAR 不能发现飞机；停机坪4 为假飞机，用木材制作，贴金箔或金属粉。