信号隐藏抗干扰雷达的干扰效果分析

传统的干扰机设计，首先确定被干扰的雷达对它的最大侦察距离，侦察接收机的灵敏度取高了，接收机收到更多的信号，对分选识别处理增加了难度，同时也增加了收发、隔离的难度，因此，多数干扰机的侦察接收机灵敏度不能取得太高，但也不能取得太低，太低了，不能接收到被干扰的雷达信号，同样，也不能对它进行干扰。

一般干扰机侦察接收机灵敏度的取值为被干扰雷达最大探测距离的1.2倍，这个数值的取值就给雷达“信号隐藏”抗干扰创造了可利用的机会。

根据雷达对抗方程

干扰机侦察接收机的灵敏度为Pji，有

将（10.52）式代入（10.53）式，得

得

式中　Rmax——雷达最大探测距离；

　　　PtGt——雷达辐射脉冲的等效功率；

　　　λ ——工作波长；

　　　Rj——干扰机与雷达之间的距离；

　　　Pto——雷达实际工作灵敏度；

　　　σ ——目标等效反射面积；

　　　Gj（θ）——干扰机接收天线增益。

举例说明：若雷达发射机功率Pt为105 W，Gt为104，λ 为3 ×10-2m，Pto为10-13 W，σ 为50 m2，Rj≈Rmax。代入式（10.54），算得Rmax为220 km。

干扰机侦察接收机在最大距离上收到雷达信号的功率为

将参数代入式（10.55），算得Pji为1.7 ×10-6 W。

对干扰机侦察接收机灵敏度取值为- 60 dBW （- 90 dBm），根据式（10.55），推算出雷达距离、雷达回波信号功率Pti、雷达干扰机侦察接收机实际工作灵敏度Pji。算得数据见表10.15。

表10.15　Rti与Pti、Pji、Pxi、Kji的关系

从表10.15 可知，在这种情况下，雷达没有采用“信号隐藏”抗干扰，所以雷达从序1 到序5，都能干扰。而序6，对雷达干扰压制系数是雷达受干扰时需要的最小干信比，不同的雷达体制，所需的干信比不同，一般情况下，对常规脉冲雷达，需要Kjo为3 dB；脉冲压缩雷达，需要的干信比为10～15 dB；合成孔径雷达，需要的干信比为15～20 dB。因此，表10.15 中的序号6 能否有效干扰，由不同的雷达体制而定。

根据表10.15，可绘制出图10.36。

图10.36　雷达探测距离Rti与Pti、Pji、Pxi、Kji的关系曲线

在图10.36 中，干扰压制系数和干扰机的收发隔离均能满足干扰机设计要求，所以雷达在220～6.8 km 范围内干扰均有效。

如果雷达采用“信号隐藏”抗干扰，它的雷达发射功率随着作用距离的减小，按与 成反比的比例降低，干扰机侦察接收机收到的雷达功率是与成反比的比例降低。如果接收机的灵敏度变化到一定距离后，侦察接收机收不到雷达信号，雷达就不受干扰了。在这种情况下，雷达采用“信号隐藏”方法抗干扰成功，数据见表10.16。

表10.16　Rti与Ptxi、Pti、Pji、Pjxi数据（Pxi雷达发射的功率）

根据表10.16，可绘制出图10.37。

图10.37　在“信号隐藏”条件下Rti与Pxi、Pji的关系曲线(www.xing528.com)

在“信号隐藏”条件下，虽然干扰压制系数满足要求，但是干扰机接收机灵敏度不够，无法测向和瞄频，因此干扰机也无法发挥作用，使雷达“信号隐藏”抗干扰抓住了这个漏洞，抗干扰成功。

对付雷达“信号隐藏”抗干扰的方法：

第一种方法：

把干扰接收机的灵敏度提到-90 dBW，使接收机灵敏度随着距离变化而变化。

干扰侦察接收机提高工作灵敏度，降低干扰发射机功率，维持干扰机的“收、发、隔离”参数不变。

干扰机侦察接收机收到自己干扰机发射信号的功率为Pjoi。

满足自发自收的条件是Pjoi＜Pjo，即

雷达“信号隐藏”抗干扰的参数与雷达距离变化的关系数据见表10.17。

表10.17　雷达“信号隐藏”抗干扰的参数与雷达距离变化的关系数据

在表10.17 中，Rti为雷达距离变化，Ptxi为雷达发射功率的变化；Pti为雷达回波信号；Pji为干扰机接收机收到的雷达信号功率；Ptji为雷达收到的干扰功率；Kji为干信比变化量。

从表10.17 中可以看出，雷达回波没有变，仍然是-130 dBW （雷达的实际工作灵敏度），雷达接收到的干扰信号功率没有变，而干信比一直维持在72 dB，大于Kjo（干扰压制系数），干扰机的“收发隔离”系数没有变。接收机灵敏度改变的比例与干扰发射机的发射功率降低成正比，因此，干扰机一直能够对雷达“信号隐藏”抗干扰。雷达距离从220 km 一直变到6.8 km，范围内一直干扰有效，并且还扩大了干扰有效扇面和缩小了干扰暴露距离，只要干扰机的参数调整适当，是能够有效对抗“信号隐藏”抗干扰的。但是这种对抗方法也增加了干扰机调整的难度。同时，“雷达信号隐藏”抗干扰也增加了雷达调整的难度，这种对抗方法从理论上讲是可行的，实际实现时，有很大难度。

第二种方法：

就是改善干扰机的“收发、隔离”度，使干扰机比常规干扰机的“收发、隔离”度有较大的余量，应有24～30 dB 的余量。一般常规干扰机接收机的灵敏度取值为-60 dBW，干扰机“收发、隔离”度能正常工作。当接收机灵敏度提高到-84 dBW 时，也能正常工作，在这种情况下，雷达距离降低为1/4，发射功率降低24 dB，干扰机接收机仍然能接收雷达信号，对它有效干扰，干扰机的“收发、隔离”仍然满足要求，还可以增加雷达的有效干扰扇面。在这种情况下，雷达的抗干扰效果不但没有增加，反而降低了。

第二类雷达“信号隐藏”的方式是对“圆锥扫描”雷达的圆锥扫描频率的“隐藏”。

早在20 世纪60年代中期以前，自动跟踪的火控雷达基本采用的是“圆锥扫描”雷达，这种炮瞄雷达是单信道。发射天线的波束半功率点与天线的光轴平行，且围绕着光轴转动，转动的频率称为锥扫频率，一般在20～80 Hz。发射的脉冲信号不是等幅的，而是受圆锥扫描频率所调制，其形状见图10.38。

图10.38　雷达辐射脉冲包络

（a）未受干扰的雷达脉冲包络；（b）干扰机回答的脉冲包络

干扰机收到雷达脉冲信号，每个脉冲都进行放大回答，同时把雷达信号的调制包络检波放大，倒相180°再调制干扰脉冲，使干扰脉冲信号包络倒相180°调制波形。对于回波信号和干扰信号，雷达接收机两者全收到，并检测出调制包络，两个相差180°，由于干扰信号比回波信号强，所以雷达伺服天线的转动由干扰信号控制，使雷达天线转向偏离目标方向，从而破坏了雷达对目标的跟踪。

雷达“隐藏”锥扫频率的方法，就是采用发射的脉冲信号脉冲是等幅的，使干扰机无法接收到调制信号，而雷达接收机进行内部调制，雷达伺服接收系统仍然可以收到调制的包络，使雷达跟踪目标，如图10.39 所示。

图10.39　对“隐藏”圆锥扫描雷达信号和干扰信号示意图

（a）雷达发射的等幅脉冲信号；（b）雷达内部调制的回波信号调制信号；（c）在ti时间干扰机对输出脉冲信号进行低频扫频搜索，在tx时间干扰低频调制已找到雷达的内部调制频率

在干扰机找到雷达内部调制低频时，就停在该低频频率，雷达仍然收到回波信号和干扰信号，并检出回波包络和干扰包络，由于干扰的包络相位和回波包络相位是随机变化的，因此雷达天线是随机摆动的，不能正常跟踪目标，在摆动幅度大时可能丢失目标。这样使“隐藏”式圆锥扫描雷达同样受到干扰，在低扫频的过程中，低频的频率与雷达伺服接收机频率不一致，所以干扰低频信号进不到伺服接收机，因此伺服系统仍然只接收回波的信号。当低频接近雷达低频时，伺服接收机收到低频干扰信号，使天线出现随机摆动。

到20 世纪60年代后期，单脉冲跟踪雷达普遍使用，它的跟踪精度和抗干扰能力都比“圆锥扫描”雷达优越。因此“圆锥扫描”雷达被淘汰，干扰圆锥扫描雷达的干扰机也就派不上用场了，接着是产生了干扰单脉冲雷达的干扰机。

上述几种“信号隐藏”雷达均可以被干扰，这说明雷达干扰机是随着雷达的产生而产生，随着雷达的发展而发展的，有了新的雷达，就会出现新的干扰机，有了新的抗干扰方式，就会迫使干扰机对这些新的抗干扰雷达采取新的干扰样式。

军用雷达在不断发展，干扰这些新雷达的干扰机和干扰样式不断出现，雷达的干扰和抗干扰不断的发展，直到人类消灭战争。

另外一类信号隐藏的方法，是将发射脉冲幅度降低，把脉冲宽度加宽，维持脉冲能量不变，采用脉冲压缩的方法，使雷达的探测距离不变，而使侦察接收机收到的信号幅度降低。

干扰机采取的对策是，加大侦察接收机的灵敏度，或增加脉冲接收机来改善接收机灵敏度。

最后的结果是“信号隐藏”抗干扰，但仍然是可以被干扰的，只不过是增加了雷达干扰机的一些难度。