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1、364第9章 电子反干扰（ECCM）9.12 ECM和ECCM的效能当装备了ECCM设备的雷达面临ECM威胁的时候，就需要对一种或多种ECCM技术的效能进行定量测量。一种在无干扰搜索雷达上普遍使用的性能测量方式是测量在系统噪声背景下特定目标的探测距离，这称做“在干净环境下的探测”。当雷达被干扰时，对具有自我保护、远距离和有护航的干扰机，计算探测距离的降低程度是有意义的。这些计算适用于警戒雷达和跟踪雷达。对于跟踪雷达，干扰引起的精度和分辨力的下降也是值得考虑的，通过适当地修改雷达方程的参数很容易近似地估计出使用ECCM的技术，如频率捷变、MTI、超低副瓣天线，以及SLC技术的得益。例如，用SLC
2、对抗SOJ，其效果是按SLC可提供的干扰对消比减小干扰的功率。雷达探测距离的预测是困难的，因为许多因素难以用有指定精度的模型描述。这些因素涉及被探测的目标（有统计特性的目标回波，分布的而非点目标），目标所在的自然环境（杂波、无意干扰、不可控制的环境反射与吸收、天外干扰源的噪声辐射、地面反射），干扰的随机特性，以及雷达本身（系统噪声温度、信号失真等）。尽管如此，在平均条件下的雷达距离预测提供了一个基本的和有用的在ECM威胁情况下系统性能和ECCM设计效能的指示，可产生在仿真和测试前的基准值。基于雷达方程的雷达距离计算参见第2章。有许多论文讨论在干扰威胁下雷达方程的应用87980，这里是对干扰威胁
3、条件下警戒雷达和跟踪雷达的基本雷达方程作简要回顾。有必要提及基于Marcum-Swerling理论的计算雷达探测性能的近似方法。这种方法以0.5 dB的精度逼近Marcum-Swerling探测曲线，其好处是简化了探测性能计算12。当然，雷达方程是一个评估ECM-ECCM相互作用的简单方法。ECCM效能的测量应该涉及整个武器系统，雷达是其中的一部分。效能的度量应该由攻击者被摧毁数和雷达生存概率来描述。这方面的一个试验性步骤能在ECCM改善因子（EIF）的引入中看到81。其他试探方法也在文献中有讨论8283。这些方法仍然是初步的，因为真正的ECCM效能测量难以实现。仿真是评估雷达和武器系统ECC
4、M效能的另一种方法。这种方法的优点在于，能够人为地产生不同类型的干扰，并观察雷达和武器系统的反应。然而，这样一个复杂系统的仿真是困难的、费时的，有时要使用适合于仿真的特定编程语言。复杂系统在数字计算机上的仿真是一种用于分析、设计和测试复杂系统的技术，这种系统不容易通过分析与计算的方法来评估。仿真的步骤基本上包括用计算机程序重新产生被测系统合适模型的算法。根据最接近于真实系统的工作条件，利用相同的计算机程序给模型以适当的输入。获得的输出与一些参考值（预期的或理论上的）进行比较以评估系统的性能。输入大量的随机数据进行一些统计上独立的试验，以获得大量的有意义的输出值，利用这些值可估计出可靠的统计特性
5、。根据仿真的目的和对结果的精度的要求，模型的精度和细节可从粗略的功能描述变到非常精确的表示，然而，应该限制仿真工具的复杂度，以便程序容易管理，结果容易解释。表示每个系统函数的精度，取决于它和雷达系统性能的关系。对一个非常复杂系统的仿真，一般认为应把它分解。即将整个系统分成几个小系统，并从每个小系统的仿真中，提取有限数目的相关特征，用来构建整个系统的简化模型。不幸的是，即使仿真理论已很好地建立起来，但在公开发表的文献上却很少能找到讨论雷达和武器系统中ECM与ECCM的论文384。干扰和箔条环境中的雷达方程无干扰环境下搜索雷达的距离方程为7985 （9.10）式中，s 是目标雷达截面积；Tf是搜索
6、给定立体角W所需时间；SNR是给定检测概率（一般为90%）的峰值信噪比；k是玻耳兹曼常数；Ts是系统噪声温度；LT是发射损耗因子；Lr是接收损耗因子；Lar是大气往返传输损耗因子；是平均发射功率；Ar是接收孔径。可以看出，当方括号内所有量固定时，最大探测距离的四次方与功率口径积成正比，在一阶近似时，Rmax与发射频率无关（实际上，Ts, LT, Lr, Lar和s 都是发射频率的函数）。假设距雷达Rj处有一阻塞式干扰机，雷达输入端噪声功率密度为 （9.11）式中，PjGj/Bj是干扰机在带宽Bj内的辐射功率谱密度；Laj是路径长度Rj上的大气传输损耗（单程）；gsl是干扰机方向雷达接收天线相对
7、的副瓣增益。假设平均噪声功率密度由阻塞噪声功率密度决定，式（9.10）变为 （9.12）于是，当第一个括号中的雷达参数及第二个括号中的威胁参数给定时，雷达的测距性能仅由平均发射功率与副瓣电平之比决定。上式是远程支援干扰（SOJ）雷达方程。如果令探测距离和Rj相等，且有gsl1，则方程也可用于自卫式干扰（SSJ）。对于跟踪雷达，参数估计的精度由下式决定： （9.13）式中，C是常数；q 代表感兴趣参数的分辨单元（仰角、方位角、距离距离变化率）；是误差方差。干净环境中的雷达方程式（9.10）可重写为 （9.14a）式中，Td是照射时间，表示为 （9.14b）x 是以立体角表示的天线波束宽度，即 （
8、9.14c）式中，Gt是雷达天线增益。在给定精度分量要求的条件下，它是建立在武器系统各种考虑（例如，导弹发射精度要求）之上的。故最大跟踪距离正比于功率、孔径和增益三者乘积的1/4次方根。在以干扰为主的噪声环境中，雷达距离方程是为 （9.15）可以看出，在干扰环境中，雷达探测距离与副瓣电平密切相关。和搜索雷达一样，跟踪雷达中的孔径Ar（无干扰环境）用（存在SOJ）来代替。下面讨论雷达在箔条干扰环境中的性能8587。装有MTI设备的搜索雷达在箔条干扰中的距离方程为 （9.16）式中，Cd是箔条后向散射系数（单位为m2/m3）；q 和f 分别代表方位和仰角方向上的波束宽度；r是距离单元大小；S/C是
9、目标回波功率与检测的箔条单元回波功率之比；L是总处理损耗；If是MTI改善因子；g 是常量。If与照射时间Td有关，严格的关系取决于MTI的类型，并与箔条多普勒频谱的各种假设有关。若假设雷达采用N个并行接收通道的多波束接收天线，则在搜索模式下，平均照射时间由式（9.14（b）得出。 （9.17）将实际值代入式（9.16）后，可以看出为得到较好的探测性能， MTI必须有实质性的提高。这意味着必须有足够的照射时间以便提供大量脉冲进行相参处理，如果波束较窄，那么，必须使用多个并行的接收通道。如果箔条限制在一个有限的区域内，可以采用自适应雷达来对付。此时用牺牲覆盖范围的办法给箔条以额外的照射时间。可以
10、利用以上公式进行分析设计。有了目标、干扰机和雷达的参数后，可以估算最大探测距离值。设计时主要是选择雷达参数（即发射机功率、天线孔径、副瓣电平、发射机频率），尽可能增大雷达在干扰中的探测距离。这些方程还可以用来比较不同系统的性能。几种ECCM策略的效果（如SLC）亦可加以考虑。参 考 资 料1 Johnston, S.L.: World War II ECCM History, suppl. to IEEE Int. Radar Conf. Rec., pp. 5.2-5.7, May 6-9, 1985.2 Hoffmann-Heiden, A. E.: Anti-Jamming Techni
11、ques at the German AAA Radars in World War II. suppl. to IEEE Int. Radar Conf. Rec., pp. 5.22-5.29, May 6-9, 1985.3 Johnston, S. L. (ed.):“Radar Electronic Counter-Countermeasures,”Artech House, Norwood, Mass., 1979.4 Special issue on electronic warfare, IEE Proc., vol. 129, pt. F, pp. 113-232, June
12、 1982.5 Davis, W. A.: Principles of Electronic Warfare: Radar and EW, Microwave J., vol. 33, pp. 52-54, 56-59, February 1980.6 Van Brunt, L. B.: “The Glossary of Electronic Warfare,” EW Engineering, Inc., Dunn Loring, Va., 1984.7 Department of Defense, Joint Chiefs of Staff, “ Dictionary of Military
13、 and Associated Terms,” JCS Pub-1, September 1974.8 Van Brunt, L. B.: “Applied ECM,” vol. 1, EW Engineering, Inc., Dunn Loring, Va., 1978.9 Wiley, R. G.: “Electronic Intelligence: The Analysis of Radar Signals,” Artech House, Norwood, Mass., 1985.10 Wiley, R. G.: “Electronic Intelligence: The Interc
14、eption of Radar Signals,” Artech House, Norwood, Mass., 1986.11 Johnston, S. L.: Philosophy of ECCM Utilization, Electron. Warfare, vol. 7, pp. 59-61, May-June, 1975.12 Schleher, D. C.: “ Introduction to Electronic Warfare,” Artech House, Norwood, Mass., 1986.13 Maksimov, M. V., et al.: “ Radar Anti
15、-Jamming Techniques.” Artech House, Norwood, Mass., 1979. (Translated from Russian, Zaschita at Radiopomekh, Soviet Radio, 1976.)14 Clifford Bell, D.: Radar Countermeasures and Counter-Countermeasures, Mil. Technol., pp. 96-111, May 1986.15 Van Brunt, L. B.: “ Applied ECM,” vol. 2, EW Engineering, Inc., Dunn Loring, Va., 1982.16 Gros, P. J., D. C. Sammons, and A. C. Cruce: ECCM Advanced Radar Test Bed (E/ARTB) S
