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雷达对抗

采用专门的电子设备和器材对敌方雷达进行侦察和干扰的电子对抗技术。雷达对抗包括雷达侦察和雷达干扰。其目的是获取敌方雷达的战术和技术情报,采取相应的措施,阻碍雷达的正常工作,减低雷达的工作效能。

使用雷达侦察设备截获敌方的雷达信号并经过分析、识别、测向和定位,获取战术技术情报,是雷达对抗的基础。雷达侦察分为雷达情报侦察和雷达对抗支援侦察,两者互为补充。雷达情报侦察的主要任务,是通过对敌方雷达的侦测获取雷达的特征参数,判断雷达的性能、类型、用途、配置和所控制的武器等有关战术技术情报以及防御系统的组成。它是制定作战计划、研究雷达对抗技术和使用雷达对抗设备的依据。雷达对抗支援侦察的主要任务,是在情报侦察、获取数据的基础上,实时截获敌方雷达的信号,分析识别威胁雷达的类型、数量、威胁性质和威胁等级等有关情报,为作战指挥实施雷达告警、战术机动、引导干扰和引导杀伤武器等战术行动提供依据。

雷达辐射电磁信号,是实施雷达侦察的前提。通常,雷达的类型、工作体制和基本性能由其特征参数表示,如载波频率、发射功率、调制类型、脉冲宽度、脉冲重复频率、天线方向图、天线扫描类型、极化形式和频谱宽度等。在这些参数中,有些只能间接测量计算,如发射功率、调制类型等;有些可直接测量,如载波频率、脉冲参数、频谱等。根据这些参数,可以判断雷达类型及其配属的武器系统。例如,探测到低重复频率的雷达信号,表明为预警雷达;探测到高重复频率的雷达信号,表明为控制武器的跟踪雷达;同时探测到相同重复频率的多个载频信号,表明为频率分集雷达;通过对雷达测向和交叉定位,可以判断出雷达的地理位置等。利用这些信息即可判断武器防御系统的组成。对于雷达侦察设备来说,这些雷达的特征参数以及雷达信号的到达方向和波束指向侦察波束的时间,都不具备先验信息。因此,侦察设备截获信号,除了接收机具有高的信号检测概率外,还有侦察接收机频率与雷达工作频率、侦察天线波束与雷达天线波束重合问题。因此,侦察设备截获威胁雷达信号的概率是信号检测概率、频率重合概率和波束重合概率等各种概率的乘积。对于短暂信号,截获概率要高。必须采用先进的技术,组成复杂的综合系统。雷达用途广泛,体制繁多,频率覆盖范围宽,信号形式复杂。因此,侦察设备在密集复杂的电磁环境中,其输入端是多部雷达形成的随机交错信号流。侦察设备必须从随机交错的信号流中分离出各个独立的雷达信号序列,测定其参数,与数据库中已存参数进行比较。对于新出现的雷达信号,则补充到数据库中去。雷达接收机接收目标回波,其信号能量与雷达和目标间距离的四次方成反比;而侦察接收机接收雷达发射的直射波,信号能量与它和雷达间距离的二次方成反比,因而侦察距离大于雷达的作用距离。这是雷达侦察的显著优点,在军事作战中可获得较长的预警时间;其次是隐蔽性好,有利于监视敌方的活动。在自由空间,雷达侦察设备的侦察距离,用侦察方程(1)估算

式中R为侦察距离;Pt为雷达发射机的输出功率;Gt为雷达天线在侦察站方向的增益;Gr为侦察天线的增益;Pr为侦察接收机的输入功率;λ为工作波长;r为接收天线的极化系数;ζ为接收设备高频传输系数;n为分辨系数;β为大气传输衰耗系数 (分贝/公里);R0为不考虑大气衰耗时的侦察距离。式中工作波长较长时,可忽略大气衰耗的影响,此时,β=0。若Pr为侦察接收机的门限电平为雷达天线波束指向侦察天线时的Gt,则R为最大侦察距离 。此时,(1)式可简化为 由于在雷达频段电波为直线传播,最大侦察距离受地球曲率和大气折射的影响。地球表面两点间的传播距离,按下式计算 式中h1、h2分别表示雷达天线和侦察天线的高度(米)。实际的侦察距离必须满足(2)、(3)两个方程。

对雷达侦察设备总的要求是频率覆盖范围宽,截获概率高,测向、测频和测量参数的精度高,接收机灵敏度高,动态范围大,解调功能完善和自适应能力强等。

雷达侦察设备一般由天线和伺服控制器、接收机、信号分选和处理器以及显示记录设备等组成(见图)。它的主要特点是全向天线和定向天线相结合,具有抑制旁瓣的功能;瞬时测频接收机引导超外差接收机提高了频率截获概率,并具有较好的信号分析功能。天线和伺服控制器从空间接收电磁信号和测量信号的到达方向,通常采用圆极化或斜极化形式。测向的方法有搜索测向法和非搜索测向法。前者使用锐波束天线,后者一般采用比幅和比相两种基本体制。接收机用于接收和放大信号,解调信号,测量信号的频率。测频的方法有搜索法和非搜索法。信号分选和处理器将接收到的交错信号去交错,分离成为各个独立的信号序列,经过测量参数和识别后送到显示和存储设备。常用的显示器有全景显示器、方位频率显示器、频谱显示器和字符表格显示器等。常用的存储设备有磁带(盘)记录器、磁带录相机、打印机和照相机等。

利用各种干扰设备和器材辐射、反射、散射或吸收电磁能量,阻碍雷达的正常工作或降低雷达的效能,使其不能正常检测有用信息或跟踪目标,以达到降低雷达控制武器的精度的目的。按照产生机理,干扰可分为有源干扰和无源干扰两类。有源干扰是由专用的干扰发射机辐射干扰电磁波。无源干扰是利用干扰器材对电磁波的散射或吸收特性产生干扰电磁波或改变目标回波的特征,达到干扰雷达的效果。完善的干扰系统往往综合采用多种干扰手段。

雷达接收机接收目标回波,同时也接收频率相同的干扰信号。雷达有源干扰就是增加雷达接收机的噪声,降低其信杂比,增加对有用信号检测的不确定性,或者增加接收机的虚假信息,提高数据的错误率和虚警率。雷达有源干扰分为压制性干扰和欺骗性干扰两类。

① 压制性干扰:增加接收机的噪声,甚至淹没其目标回波,使受干扰雷达的显示器不能显示目标信息或不能提取正确的数据,甚至使接收机饱和,失去检测信号的能力。噪声调制干扰是常用的典型干扰样式,通用性强,对多种雷达体制都有较好的干扰效果。压制性干扰分为窄带瞄频式干扰、宽带阻塞式干扰和扫频式干扰。瞄频干扰是集中能量有效地使用干扰功率,但同一时间只能干扰一部雷达。阻塞式干扰同时能干扰频带内的多部雷达,但功率分散。扫频式干扰兼有两者的特点,适宜于对付多威胁信号环境,但扫频速度必须选择得当。干扰方程是设计和应用雷达对抗设备的依据,它的形式是 式中PJ、GJ分别为干扰发射机输出功率和天线增益;fJ为干扰频谱宽度为干扰天线极化系数;σ0为目标有效散射面积;DJ为雷达站和干扰站的距离;PR、GR分别为雷达发射机输出功率和天线增益;fr为雷达接收机线性部分通带宽度;为雷达天线场辐射方向图归一化函数;KJ为有效压制给定雷达的压制系数;为雷达接收机输入端的干扰功率和信号功率;β为大气对电磁波的衰减系数(分贝/公里);DR为雷达与目标的距离。如干扰机和所掩护的目标在同一处(如机载干扰机),并忽略大气衰减的影响,则1,β=0,干扰方程可简化为 当Pj/Pr比值大于或等于KJ时,干扰才是有效的。不同工作体制的雷达,对不同的干扰样式,KJ值不同。因此,KJ值也是衡量干扰调制信号质量和雷达抗干扰性能的一个重要参数。当 时,可求得最小有效干扰距离D,在战术使用和技术设计中它是一个较为重要的参数。

② 欺骗性干扰:模拟敌方雷达目标回波,经过干扰调制,逐步改变其有关参数,使雷达操作员或自动判别系统作出错误的判断,增大控制武器的误差。根据对雷达的干扰作用,欺骗性干扰可分为距离门跟踪欺骗、角度跟踪欺骗、速度门跟踪欺骗和假目标欺骗等多种。欺骗性干扰主要采用转发式和应答式两种干扰体制。欺骗性干扰的特点是隐蔽性好、设备体积小、重量轻,适于各种载体使用。

无源干扰常用的器材有箔条(干扰丝)、各种角反射器、假目标和雷达诱饵、反雷达涂层等。干扰丝一般有金属箔或涂覆导电层的玻璃纤维、卡普纶等介质制成的偶极子反射体,对电波具有散射特性。连续投放可以形成干扰走廊或干扰云,目标在其中运动,回波信号便被掩没。适时断续投放,可使雷达跟踪干扰而丢失目标,称为欺骗性干扰。角反射器一般有各种形式,如三角形角反射 器、圆形角反射器、方形角反射器、伦伯透镜角反射器和双锥角反射器等,能增强对电波的反射,一般用于模拟较大目标的回波,制造假目标。假目标和雷达诱饵,多用于突破敌方雷达防御系统,阻碍敌方对目标的识别和跟踪。反雷达涂层,涂敷在目标表面上,改变目标的雷达散射面积或空间媒质的电性能,减小目标对雷达电波的反射,降低雷达的探测能力。无源干扰的特点是通用性强,制造简单,使用方便,因而长期受到重视。

雷达对抗系统应具备的主要性能有:①在密集信号环境中,能迅速截获辐射源,进行分析、威胁识别、估价电磁环境和告警。②能选择最佳措施,实施对抗。在变化的电磁环境中,能根据情况确定对策。例如,作战初期,用有源干扰和无源干扰破坏敌方雷达对己方目标的监视和截获。当敌导弹跟踪己方目标时,要能破坏雷达的跟踪,使导弹偏离目标。③能与其他系统配合使用。雷达对抗系统是战术进攻和防御武器系统的重要组成部分。它通过计算机与通信对抗系统、光电对抗系统相配合,组成综合的电子对抗系统。雷达对抗系统能通过通信线路与通信、导航等其他电子系统和武器系统相配合,在作战指挥系统的指挥下,协同作战。④具有功率管理能力。在作战中,对目标的攻击可能是多批次的,且来自多个方向。为了有效地利用干扰功率,对抗系统必须对干扰功率进行管理和适时分配,根据威胁信号的轻重缓急,在适当的时间、适当的方位和准确的频率上,使用干扰功率和最佳干扰技术,以对付不同方向上的或同一方向的多个威胁。⑤具有系统自检能力,能及时发现和排除故障,缩短修复时间。

地面雷达对抗系统

用于防空和地面防御。在防空中,系统的雷达对抗支援设备能在雷达发现目标之前截获信号,通过对信号特征参数的分析,确定目标的类型和方向。将这些信息同雷达所获得的情报相结合,指挥系统便可作出决策:是对敌机雷达系统实施干扰,阻止它接近目标;还是以歼击机进行拦截。当敌机进入防御空域时,干扰其空地导弹制导雷达,降低空地导弹命中率;并干扰其轰炸瞄准雷达,使之不能对目标准确投弹。当突防敌机为了避开防空雷达而低空进入时,可干扰其地形跟踪、回避雷达,迫使敌机爬升飞行高度,以便雷达发现目标,并控制武器进行攻击。

在地面防御中,主要对付地面战场监视雷达和炮位侦察校射雷达,使其不能监视战场情况和不能对发射的火炮实施定位。

舰载雷达对抗系统

用于对付舰舰和空舰导弹的制导和末制导雷达,以及机载、舰载火控雷达。在舰艇防御中,对付舰舰导弹和空舰导弹的末制导雷达比较复杂,因为从发现末制导雷达工作到导弹击中目标之间时间很短。在对抗导弹末制导雷达时,通常采取的措施有:①无源干扰和有源干扰结合:当发现已被导弹跟踪,在导弹接近时发射箔条云,同时舰艇进行机动回避,而导弹被引导至箔条方向。这适用于小型舰艇。中型、大型舰艇机动性能差,在导弹未跟踪目标之前,发射干扰物,使其在末制导雷达测角的宽度中,离舰艇一定距离处展开。当导弹业已跟踪目标时,采用箔条与干扰机协调工作的办法。有源干扰机先干扰,同时,舰艇机动回避。当箔条展开后,有源干扰机关机,将导弹引向箔条假目标。②有源干扰与速射炮相配合:发现导弹后,指挥系统对有限的反应时间合理分配。从发现导弹到有源干扰机开机前,由火控雷达获得目标参数。有源干扰机实施干扰,同时由指挥仪解算目标运动要素,待干扰结束后,再核对目标参数。

由于受视距的限制,舰艇上的雷达对抗支援设备不能及早发现掠海面飞行的舰舰导弹和空舰导弹,这会增加防御的困难。当利用舰载直升飞机或其他飞行器执行雷达对抗支援任务时,其机动性和高度扩大了雷达对抗支援设备的警戒范围,能提前截获辐射源,并进行分析、威胁识别和及时告警。通过数据传输系统将目标的数据传送到舰内作战指挥中心。为了扩大对攻击舰艇的导弹的防御范围,有时还在舰载直升飞机上装备雷达干扰设备,使之成为远距离的雷达对抗平台。

突防作战雷达对抗系统

它的内容包括:①远距离支援;专门的支援飞机飞行在前沿敌方导弹射程之外,施放有源干扰或投放无源干扰物,在一定空域产生干扰扇面或箔条走廊,干扰警戒雷达、截获雷达,掩护攻击机突防。这种支援措施要求干扰机具有大的功率。②随队支援:装有雷达对抗系统的支援飞机和攻击飞机编队飞行,为攻击机护航。为了更好地护航,支援飞机的性能应与攻击机相近。它的作用主要是用干扰压制导弹制导雷达、末制导雷达和火控雷达。③自卫式:作战飞机配备有雷达对抗系统。用于对付导弹制导雷达、末制导雷达和火控雷达,以保护自身的安全。雷达对抗系统着重测定制导雷达的参数,并核对原先所掌握的参数。如有变化或出现新的情况,立即修改和补充,以期接战时实施有效干扰。同时,测定制导雷达站的位置,以便突防时为摧毁辐射源提供数据。

雷达的种类繁多,分类的方法也非常复杂。通常可以按照雷达的用途分类,如预预警雷达、搜索警戒雷达、引导指挥雷达、炮瞄雷达、测高雷达、战场监视雷达、机载雷达、无线电测高雷达、雷达引信、气象雷达、航行管制雷达、导航雷达以及防撞和敌我识别雷达等。

按照雷达信号形式分类,有脉冲雷达、连续波雷达、脉部压缩雷达和频率捷变雷达等。

按照角跟踪方式分类,有单脉冲雷达、圆锥扫描雷达和隐蔽圆锥扫描雷达等。

按照目标测量的参数分类,有测高雷达、二坐标雷达、三坐标雷达和故我识对雷达、多站雷达等。

按照雷达采用的技术和信号处理的方式有相参积累和非相参积累、动目标显示、动目标检测、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、边扫描边跟踪雷达。

按照天线扫描方式分类,分为机械扫描雷达、相控阵雷达等。

按雷达频段分,可分为超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等。

战场侦察雷达信号处理机:战场侦察雷达主要对地面战场上的坦克、车辆和士兵等目标进行探测、识别与跟踪,同时也可以对海上的舰船和低空中飞行器进行探测与跟踪。此外,还可以完成对炮弹的精确校射。主要对中频采样回波的数字信号进行处理,完成在强杂波下对战场运动目标的检测,进行目标距离、速度、方位角的精确测量并上报数据处理机。

雷达干扰模拟器:雷达干扰模拟器是采用数字射频存储技术和数字信道化技术。针对电子侦察与对抗应用开发的干扰系统。系统可对接收的雷达信号进行参数测量、信号分选与存储,并根据设置的干扰样式产生雷达干扰信号并输出。系统采集处理板卡为通用标准模块,只需配置不同频段的微波收发模块,即可实现对不同频段雷达的干扰。(雷久科技)

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