《经典雷达资料-第9章__电子反干扰(ECCM).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《经典雷达资料-第9章__电子反干扰(ECCM).doc（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、361第9章 电子反干扰（ECCM）第9章 电子反干扰（ECCM）A. Farina9.1 引言自二次世界大战以来, 雷达和电子战（EW）的性能已发展到了非常高的水平12。现代军事力量在很大程度上依靠用于监视、武器控制、通信和导航的电磁系统。电子干扰措施（ECM）很可能被敌对力量用来削弱电磁系统的效能。它直接导致电磁系统越来越多地加装所谓的ECCM设备，以便在敌方采用电子战措施时，仍能确保自己对电磁频谱资源的有效利用。本章专门介绍ECCM技术和雷达受ECM威胁时采用的ECCM措施的设计原则。9.2节回顾了电子战和ECCM的定义。雷达信号被电子战装置截获的问题在9.3节中介绍；雷达设计者首先采用
2、的对策是努力防止雷达信号被对方电子设备截获。9.4节分析了主要的ECM技术及策略，这对理解ECM对雷达系统的威胁，以便有效地与之对抗是很重要的。为了便于介绍种类繁多的ECCM技术（参见9.6节9.10节），9.5节尝试给出一种ECCM技术的分类方法。然后，按照其应用于雷达的不同分系统，即天线、发射机、接收机和信号处理等，分别介绍这些技术。一些不能归类于电子措施的ECCM技术也扮演着关键角色，这包括人为因素、雷达操作方法和雷达部署战术（参见9.10节）。随后在9.11节介绍上述技术在两类最常见的雷达（即监视雷达和跟踪雷达）中的应用。对付ECM威胁所应遵循的主要设计原则，例如发射功率的选择、频率和
3、天线增益的选择，也在这一节中进行了相当详细的讨论。本章最后给出一种ECCM和ECM技术效能的评估方法（参见9.12节）。对于ECCM与ECM之间无休止的斗争，至今仍缺乏合适的度量方法。尽管如此，一种确定ECM对雷达系统影响的常用方法是估算雷达在干扰条件下的作用距离。使用特殊ECCM技术的得益也可通过计算雷达作用距离的恢复程度来加以评估。9.2 术语电子战定义为利用电磁能确定、剥夺、削弱或者防止雷达使用电磁频谱的军事行动36。电子战由两大部分构成：电子支援措施（ESM）和电子干扰措施（ECM）。基本上，电子战以减弱雷达能力为己任。而雷达却以能在电子战条件下成功地得以运用为目标，这一目标的实现依赖
4、于ECCM技术。下面给出ESM，ECM，以及ECCM的定义367。ESM作为电子战的一部分，是为利用敌方电磁辐射而采取的军事支援行动，包括对辐射电磁能的搜寻、截获、定位、记录和分析等。因此，ESM是电子战的信息源，可为电子干扰、威胁检测、告警及逃逸提供所需的信息。ECM作为电子战的一部分，其功用是阻止或削弱雷达对电磁频谱的有效运用。ECCM是雷达采用的一系列措施，尽管敌方使用电子战，这些措施仍能确保雷达有效地运用电磁频谱。电子战的术语是十分丰富的，其中的一些也在其他电子领域得到应用。关于ECM和ECCM的完整术语汇编可在许多文献中找到368。9.3 电子支援措施（ESM）ESM以截获接收机和告
5、警接收机的应用为基础，而且在很大程度上依赖于预先收集和编辑好的战术和战略电子情报（ELINT）4910。ESM完全是无源的，仅限于对辐射信号的识别和定位。雷达截获是本节中特别令人感兴趣的问题，它依赖于对雷达发射信号分析所得到的信息。ESM的工作环境通常是拥挤的雷达脉冲信号，文献中常常引用的数据是5105106 pps4。交织在一起的脉冲串经过ESM接收机处理，识别出每个脉冲的中心频率、幅度、脉宽、到达时间（TOA）和指向。然后，将这些信息送往脉冲分选处理器，该处理器将这些交织脉冲分检成适合于每一发射机的脉冲重复周期（PRI）。再与存储的已知雷达种类进一步对比，可生成一个按战术性能分类的辐射源清
6、单。ESM一般用于部署ECM的使用及运行，ESM与ECM间的联系通常是自动的。所接收的单个雷达脉冲信号由许多可测量的参数标识。设计分检系统时，测量的可用性、分辨力和精度要加以考虑，这是因为所采用的处理方法依赖于现有的参数数据组。显然，参数测量的分辨力和精度越高，脉冲分选处理器完成的任务越有效。但是，从ESM系统外部（如多通道）、ESM系统内部（如定时限制、接收期间的静止时间），以及从效费比考虑，测量过程均受到了限制。由于目标方向在脉冲间不变化，到达角大概是实现有效分检的最重要的分类参数。旋转定向天线能用于定向（DF）。然而，具有多个天线的干涉系统性能更好，因为其截获概率比仅有一部天线的系统更高
7、。载频是用于分检的第二个十分重要的脉冲参数。普通的频率测量方法是利用搜索式超外差接收机，其优点是具有高的灵敏度和好的频率分辨力4。不幸的是，与旋转定向测量系统相似，这种接收机的截获概率低。如果发射脉冲是频率捷变的（随机变化的），或者是频率跳变的（按规则变化的），情况将更坏。克服的方法之一是，采用一组相邻的接收通道。目前，由于精确的声表面波（SAW）滤波器和一体式光学频谱分析仪的应用，这种处理方法是可行的，一体式光学频谱分析仪利用SAW产生的光导波束的布喇格（Bragg）折射，完成频谱分析4。由于多路径传输所导致的严重恶化，脉宽是一种不可靠的分类参数。多路径传输使脉冲包络严重畸变，如脉冲出现长的
8、拖尾，脉峰甚至产生偏移。脉冲的TOA可取为信号超过某一门限的瞬间，但是在有噪声和畸变存在时，这是一种结果多变的测量值。尽管如此，TOA常用于测量雷达的重复周期。脉冲幅度取其峰值。动态范围至少必须按信号幅度波动和扫描波瓣起伏变化的三个数量级加以考虑。实际上，60 dB的瞬时动态范围为最小值；在许多应用场合要求更大。幅度测量（与TOA一起）可用于获取辐射源的扫描方向图4。雷达截获接收机以不同的复杂程度实现，其中最简单的是雷达告警接收机（RWR）。用做一种机载设备时，它通过座舱显示器向飞行员通告敌导弹制导雷达之类所构成的威胁方向。这种接收机是一种简单的低灵敏度设备，其工作带宽按可能出现的威胁预先设定
9、，并可利用其探测距离优势，在飞机进入火力范围之前就指示出威胁的存在。从战术的ESM到完全的ELINT，所用的雷达截获接收机的复杂程度越来越大。现代的ELINT接收机要求具有0.0140 GHz的瞬时频率覆盖，优于-60 dBm的灵敏度，大于60 dB的瞬时动态范围，以及15 MHz的频率分辨力。这种接收机必须能以高截获概率（POI）和低虚警率（FAR）接收各种信号，如脉冲信号、连续波信号、频率捷变信号、脉冲重复频率捷变信号、脉内调制信号（线性调频、相位编码等）4。RWR探测距离受其接收机灵敏度及雷达辐射功率的影响。可以通过单程信标方程计算告警距离，在RWR处其信噪比为 （9.1）式中，P为雷达
10、辐射功率；R为RWR到雷达的距离；Gt为雷达发射天线增益；Gr为RWR接收天线增益；l为波长；kTsB为RWR系统噪声功率；L为损耗。式（9.1）是计算RWR性能的基础。由于RWR的探测距离反比于R2，而雷达探测目标的距离反比于R4，因此，RWR可在远大于雷达探测距离的地方探测到雷达。在雷达与截获接收机的对抗中，雷达的优势在于使用匹配滤波器，截获接收机却有R2的距离优势10。9.4 电子干扰措施（ECM）ECM系统的目的是使雷达无法得到探测、跟踪、定位及识别目标的信息，或使有用的信息淹没在许多假目标中，以致无法提取真正的信息。ECM战术、技术可以通过很多途径分类，例如，根据主要目的，根据本身有
11、源或无源，根据部署与使用方法，根据所用平台的类型，根据干扰对方雷达的类型，或根据它们的组合811。ECM战术、技术大全可以在文献中找到812，这里只对最常见的做一些描述。ECM包含干扰和欺骗。干扰是有意或存心发射或重新发射幅度、频率、相位或其他调制的间歇或连续波及其他类噪声信号，以干扰、扰乱、剥夺、欺骗、掩盖及降低雷达系统对有用信号的接收8。干扰机是可发射任何占空比信号以干扰雷达系统的ECM装置8。发射特殊的无线信号以干扰或阻止雷达系统的正常运作叫有源干扰。它们在雷达系统的输入端制造了阻碍雷达正常检测、识别及提取参数的背景。有源噪声干扰的两种常用形式是瞄准式（点频）噪声干扰和阻塞式噪声干扰。当
12、目标雷达的中心频率和带宽已知且为窄带时使用点频噪声。许多雷达采用宽带频率捷变对抗点频干扰。如果被干扰雷达的变频速率足够慢，干扰机仍可以跟踪其频率以获得点频干扰的效果。当目标雷达频率变化速度很快或精确的频率参数未知时，干扰机则在整个雷达工作频带范围内同时辐射以进行阻塞式宽带干扰。干扰机的尺寸由有效辐射功率表示；ERP=GjPj，式中，Gj是干扰机发射天线增益；Pj是干扰机功率；ERP是有效辐射功率。无源ECM与一些不需要发射能量的箔条、诱饵、或其他反射物同义。箔条是一些可以悬浮在大气层或外大气层的单元式的无源反射器或吸收器，它可以扰乱、遮蔽或对雷达造成其他不利影响。箔条的例子是金属箔、外敷金属的
13、绝缘材料（最常见的是将铝、银、锌敷于玻璃纤维或尼龙之上）、线球、干扰绳和半导体材料8。箔条的基本参数包括有效散射面积、箔条云的特性及形成时间、箔条云反射信号的频谱、隐匿目标的带宽41214。箔条为长度被切削成半个雷达工作波长的一种偶极子。在实战应用中常把不同长度的偶极子箔条打包，以在宽频带内对雷达进行有效干扰。对雷达而言，箔条与气象杂波的特性很相似，但它的频带扩展到VHF。箔条干扰的中值多普勒频率由平均风速决定，而其频谱的宽度与风的扰动以及随不同高度而变的风速引起的切变效果有关。诱饵是另一种类型的无源ECM。它是一类物理尺寸很小的雷达目标，其RCS通过使用反射器及龙伯（Luneburg）透镜来
14、增加以模拟战斗机或轰炸机。诱饵的目的是分散防空系统的火力，以增加突防飞机的存活率。其他主要的有源干扰有欺骗式ECM（DECM）。欺骗是有意的发射或重新辐射幅度、频率、相位或其他调制的间歇或连续波信号，以便误导电子系统对信息的解读或使用8。欺骗的种类可以分为操纵及模拟，操纵意味着改变友好电磁信号以完成欺骗，模拟使雷达收到模拟的敌意攻击。DECM也可分为重复及转发12。转发产生模拟雷达真实回波时间特性的非相参信号，重复产生试图模拟真实雷达回波幅度、频率及时间特性的相参信号。重复器需要对微波信号进行存储以制造预期的回波；这常使用微波声学存储器或数字射频存储器（DRFM）来实现 12。最普通的欺骗式干
15、扰是距离门牵引，它通过给雷达距离跟踪电路输入假目标信息，从而把雷达的距离跟踪门从真目标的距离位置牵引开。重复干扰机把雷达信号放大后转发回去。由于比雷达回波强，转发的欺骗干扰信号俘获了雷达距离跟踪电路。由于在干扰机中欺骗信号通过射频存储器进行了延迟，从而牵引雷达的距离门偏离真实目标（RGPO技术）。牵引成功后，欺骗干扰机关闭，迫使雷达进入目标重新获取方式12。另一种DECM技术称为增益倒置（Inverse-gain）干扰。它用来俘获圆锥扫描雷达的角度跟踪电路8。这种技术可以复制出与目标雷达发射接收天线合成方向图相反的幅度调制接收信号。对于圆锥扫描跟踪雷达，增益倒置的干扰信号将导致正反馈，使跟踪雷
16、达的天线远离而不是趋向目标。在许多场合下，同时使用增益倒置及RGPO技术来对付圆锥扫描跟踪雷达12。对于监视雷达的主波束，使用另一种DECM技术。这种技术利用宽脉冲覆盖目标回波包络，以扰乱雷达的信号处理系统，使其抑制真目标回波。在部署使用方面，ECM可分为五类12。一类是远程支援干扰（SOJ），干扰平台尽量接近但处于敌武器系统攻击范围之外，并干扰这些系统以保护攻击的飞机。远程ECM采用大功率噪声干扰，以在远距离上渗入雷达接收天线副瓣。随行干扰（ESJ）是另一种ECM战术，干扰平台伴随攻击飞行器编队飞行并且干扰雷达，以掩护攻击飞行器。相互支持或协同式干扰是各个战斗单元协同采用ECM手段，对付目标截获雷达及武器控制雷达。相对
