電子對(duì)抗在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用日趨重要，沒(méi)有雷達(dá)抗干擾技術(shù)的雷達(dá)完全失去其發(fā)現(xiàn)測(cè)定敵人目標(biāo)的功能。從降低天線旁瓣干擾方面考慮，雷達(dá)抗干擾技術(shù)主要包括旁瓣對(duì)消技術(shù)和旁瓣消隱技術(shù)，旁瓣對(duì)消器在有一個(gè)輔助天線的情況下抑制一個(gè)干擾源的效果非常好，但是不能抑制虛目標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)式干擾。因此，需要用另外一種電子反干擾(ECCM)技術(shù)對(duì)抗不同的干擾，也就是雷達(dá)旁瓣消隱技術(shù)。

雷達(dá)旁瓣消隱實(shí)現(xiàn)的目的

設(shè)計(jì)超低旁瓣天線是為了使雷達(dá)在旁瓣方向上被探測(cè)的概率為最小。采用超低旁瓣天線的雷達(dá)可實(shí)行空間選擇，將干擾限制在主瓣區(qū)間;在其他角度范圍內(nèi)，雷達(dá)可正常工作，并可測(cè)定干擾機(jī)的角度信息，進(jìn)而利用多站交叉定位技術(shù)來(lái)測(cè)出干擾機(jī)的距離數(shù)據(jù)。

雷達(dá)旁瓣消隱實(shí)現(xiàn)原理

旁瓣消隱也是一種對(duì)付旁瓣干擾的技術(shù)。它使用一部增益小于主天線主瓣增益而大于主天線旁瓣增益的輔助天線(圖1)。雷達(dá)旁瓣消隱(SLB) 采用主通道和副通道兩通道系統(tǒng)，與副瓣對(duì)消技術(shù)相類似，只是信號(hào)處理的方式不同。旁瓣消隱技術(shù)的工作原理是每個(gè)通道由收發(fā)天線、接收機(jī)、檢波器和比較器組成，兩路主、輔通道回波信號(hào)相減的原理進(jìn)行幅度比較，然后再選通的原理來(lái)消除干擾的，以確定是否消隱主通道信號(hào)。主通道天線掃描雷達(dá)的天線連續(xù)掃描360 度的方位角，通常有一個(gè)高增益的主瓣和許多增益遞減的旁瓣。目標(biāo)回波信號(hào)由主通道主瓣進(jìn)入，一般主瓣最大增益比第一旁瓣最大增益大十幾分貝到幾十分貝，這主要是為了減少副瓣檢測(cè)到目標(biāo)的可能性，同時(shí)也減少通過(guò)副瓣到達(dá)的干擾信號(hào)。副天線通常采用弱方向性的全向天線，其增益大于主天線旁瓣的增益，但小于主天線主瓣的增益。如果不考慮噪聲和波程差，主天線副瓣進(jìn)入的干擾信號(hào)可以完全屏蔽掉，但由于存在噪聲和主副天線的波程差，干擾信號(hào)往往不能完全屏蔽掉，但已經(jīng)在很大程度上降低虛警概率。如圖1 所示，A 天線主瓣中信號(hào)增益比在B 天線中的增益大。對(duì)于主天線旁瓣中任一處信號(hào)，B 天線的增益比A 天線的大。

?圖1

?圖2

圖2中，A、B 天線均與自己的接收機(jī)連接，主、輔通道接收到的回波信號(hào)同時(shí)送給比較器，在接收機(jī)的輸出端比較兩路信號(hào)的幅度電平。如果A 路接收機(jī)中的回波信號(hào)的視頻幅度大于B 路接收機(jī)中的信號(hào)幅度，則雷達(dá)會(huì)正確得出如下結(jié)論：信號(hào)進(jìn)入天線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的接收機(jī)，爾后信號(hào)經(jīng)過(guò)選通進(jìn)入信號(hào)分析電路：如果A 路接收機(jī)中回波信號(hào)視頻幅度小于B 路接收機(jī)中回波信號(hào)視頻幅度，則產(chǎn)生一消隱觸發(fā)脈沖加到消隱脈沖產(chǎn)生器，并由消隱脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生一具有適當(dāng)寬度的副瓣消隱脈沖加到選通器，當(dāng)消隱脈沖出現(xiàn)時(shí)，即表示雷達(dá)受到從副瓣進(jìn)入的干擾，這時(shí)選通器被關(guān)閉，則副瓣干擾被消隱掉，否則消隱脈沖不出現(xiàn)，則選通器始終被打開(kāi)，主信道接收到的回波信號(hào)被送去正常的檢測(cè)和顯示。當(dāng)采用這種雷達(dá)抗干擾技術(shù)時(shí)，即當(dāng)雷達(dá)A 天線即主天線接收弱小回波信號(hào)的幅度可能小于輔助天線接收到的干擾信號(hào)的幅度時(shí)，則選通器被關(guān)閉，雷達(dá)丟失掉對(duì)小目標(biāo)檢測(cè)顯示的機(jī)會(huì)。旁瓣的脈沖信號(hào)的幅度比B 路接收機(jī)中信號(hào)幅度小，于是到不了信號(hào)分析電路和雷達(dá)顯示器。

在這種情況下，對(duì)主波束目標(biāo)探測(cè)的唯一危害是當(dāng)旁瓣產(chǎn)生的一個(gè)脈沖與主波束中一個(gè)真實(shí)目標(biāo)信號(hào)同時(shí)刻到達(dá)雷達(dá)時(shí)，但發(fā)生這種情況的可能性很小。因?yàn)橄鄬?duì)于雷達(dá)來(lái)說(shuō)，主波束目標(biāo)和旁瓣產(chǎn)生源在兩處不同的位置上。

旁瓣消隱工程實(shí)現(xiàn)

低副瓣天線和旁瓣消隱技術(shù)是新體制雷達(dá)的一項(xiàng)抗干擾措施，為降低發(fā)射波束的副瓣，在仰角方向上采取了加權(quán)，這樣可以更有效地對(duì)付反輻射導(dǎo)彈；采用了相干多普勒處理和自適應(yīng)數(shù)字動(dòng)目標(biāo)顯示技術(shù)，低波束覆蓋用動(dòng)目標(biāo)顯示，下視用多普勒濾波，高波束位置用邊瓣零值消除地雜波。

?圖3

圖3為旁瓣消隱在信號(hào)處理系統(tǒng)中的工程實(shí)現(xiàn)框圖。圖中波束形成插件主要完成30 路接收通道的數(shù)字波束形成功能，形成10 個(gè)波束覆蓋35 度的仰角范圍。由于通道的不一致性，影響波束形成的性能，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致波束無(wú)法形成，因而需要進(jìn)行雷達(dá)系統(tǒng)的接收校正和發(fā)射校正，這項(xiàng)工作也是在波束形成插件完成。多路接收機(jī)進(jìn)行波束合成之前，首先需要對(duì)各個(gè)通道數(shù)據(jù)的幅度和相位進(jìn)行校準(zhǔn)，這個(gè)校準(zhǔn)的計(jì)算工作由通用DSP 器件完成。通用DSP 器件在校準(zhǔn)期間將各個(gè)接收機(jī)輸出的幅度和相位記錄下來(lái)，經(jīng)過(guò)一定計(jì)算后形成各個(gè)接收通道校正需要的系數(shù)。DSP 將波束指向和加權(quán)系數(shù)等系數(shù)合成，形成波束形成的系數(shù)，供數(shù)字波束形成實(shí)時(shí)處理采用。輔助通道包括幅相監(jiān)測(cè)、旁瓣匿影等處理的通道。通用DSP 主要作通道校正處理，對(duì)校正系數(shù)、自適應(yīng)對(duì)消權(quán)系數(shù)求解處理等內(nèi)容。DBF 基本處理數(shù)學(xué)模型如式（1）

（1）

式中，X為多路陣元通道回波信號(hào)；C為通道校正系數(shù)；W為加權(quán)系數(shù)，一般系數(shù)對(duì)稱且為實(shí)數(shù)；S為波束指向系數(shù)；B為DBF 合成以后的各波束數(shù)據(jù)。最后將旁瓣消隱通道和主通道一起進(jìn)行合成后送到后續(xù)脈沖壓縮處理單元。

目標(biāo)顯示雷達(dá)與SLB 兼容問(wèn)題

在動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI) 雷達(dá)中，假定雜波抑制濾波器采用二次對(duì)消(即三脈沖對(duì)消)，則MTI 雜波抑制濾波器輸出信號(hào)可寫為U=A-2B+C ；式中C為當(dāng)前雷達(dá)發(fā)射脈沖周期某個(gè)距離單元的回波信號(hào)幅值，B為前一個(gè)雷達(dá)發(fā)射脈沖周期同一個(gè)距離單元的回波信號(hào)幅值，A為前二個(gè)雷達(dá)發(fā)射脈沖周期同一個(gè)距離單元的回波信號(hào)幅值。顯然，只要這三個(gè)周期同一個(gè)距離單元的回波信號(hào)都到達(dá)，且幅值相等(即為固定雜波干擾信號(hào))，則經(jīng)過(guò)MTI 雜波抑制濾波后，輸出為零，即將固定雜波干擾抑制掉。如果在這三個(gè)周期中，正好某個(gè)周期的此距離單元出現(xiàn)旁瓣消隱脈沖，則雷達(dá)主接收通道被關(guān)閉，于是就丟掉一個(gè)周期的回波信號(hào)。這時(shí)非但不能抑制掉固定雜波干擾，而且還會(huì)有輸出，即產(chǎn)生一個(gè)假目標(biāo)。普通脈沖雷達(dá)探測(cè)和跟蹤低空、超低空入侵的目標(biāo)較為困難，這是雷達(dá)“四大對(duì)抗”中的一個(gè)重大課題。為此需要研制全相參雷達(dá)。對(duì)全相參雷達(dá)而言，其發(fā)射信號(hào)和本振信號(hào)均是由同一個(gè)頻率綜合器產(chǎn)生的，而信號(hào)之間保持著嚴(yán)格的相位關(guān)系，只有這樣，才能保證全相參。旁瓣消隱是抗從副瓣進(jìn)入干擾的有效技術(shù)，而MTI技術(shù)則是全相參MTI雷達(dá)抑制固定雜波干擾的有效技術(shù)。因此，要想同時(shí)使用，就必須解決二者的兼容問(wèn)題。在進(jìn)行旁瓣消隱與MTI 兼容設(shè)計(jì)時(shí)，必須解決兩個(gè)問(wèn)題：一是當(dāng)產(chǎn)生旁瓣消隱脈沖時(shí)，應(yīng)連續(xù)產(chǎn)生n+1 (n為對(duì)消次數(shù))個(gè)周期的消隱脈沖，閉鎖n+1個(gè)周期回波的輸出。二是消隱脈沖出現(xiàn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的那個(gè)距離單元才被連續(xù)閉鎖n+1個(gè)周期，其它距離單元不受影響。

結(jié)束語(yǔ)

旁瓣消隱系統(tǒng)防止從雷達(dá)天線副瓣進(jìn)入的干擾信號(hào)效果明顯，而且如果副天線的增益選擇得當(dāng)也不會(huì)降低主瓣檢測(cè)目標(biāo)的能力，但它并不能消隱主瓣進(jìn)入的干擾信號(hào)。在存在噪聲和波程差的情況下，只能消隱部分干擾信號(hào)，改善的效果可以由改善因子體現(xiàn)出來(lái)。信噪比和固定相移對(duì)改善因子有影響。旁瓣消隱技術(shù)無(wú)法對(duì)付連續(xù)波或噪聲干擾，這時(shí)就需要采用旁瓣對(duì)消技術(shù)。雷達(dá)之所以具有很強(qiáng)的抗干擾和抗雜波的能力，是因?yàn)槠涮炀€具有很低的旁瓣電平且裝有旁瓣消隱或旁瓣對(duì)消的附加通道以及對(duì)干擾源的跟蹤可實(shí)現(xiàn)天線方向圖自適應(yīng)調(diào)零。由于相控陣天線由獨(dú)立輻射單元或子陣列所組成，所以它在電子對(duì)抗環(huán)境下可得到最佳的自適應(yīng)天線方向圖。相控陣?yán)走_(dá)的數(shù)字波束形成接收機(jī)是采用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)多波束及實(shí)時(shí)自適應(yīng)處理的裝置。它在形成瞬時(shí)多波束的同時(shí)，能對(duì)干擾源自適應(yīng)調(diào)零并得到超高分辨率和超低旁瓣的性能，因而能非常有效地對(duì)付先進(jìn)的綜合性電子干擾。此外，相控陣?yán)走_(dá)的波形和閉鎖時(shí)間可以根據(jù)雜波環(huán)境要求進(jìn)行調(diào)整。因此，相控陣無(wú)疑是一種極為優(yōu)良的雷達(dá)反對(duì)抗體制。

作者：胡可欣 胡愛(ài)明，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第38研究所總體部