曹 鑫,陳 欣
91404部隊,河北 秦皇島 066000
隨著近年來電子科技的迅猛發(fā)展,現(xiàn)代戰(zhàn)爭中所處的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜,1991年海灣戰(zhàn)爭及其后的科索沃戰(zhàn)爭、第二次伊拉克戰(zhàn)爭均表明,電子對抗已經(jīng)作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的開路先鋒,并貫穿著整個作戰(zhàn)過程,戰(zhàn)爭主動權(quán)的獲得就是以“制電磁權(quán)”的獲得為前提,有效的實施高強(qiáng)度、有針對性、多樣式電磁干擾,成為提高電子戰(zhàn)作戰(zhàn)水平、生存能力的重要體現(xiàn),也成為戰(zhàn)爭勝負(fù)的至關(guān)重要因素。
根據(jù)干擾的來源,雷達(dá)干擾可分為積極干擾和消極干擾兩大類[1]。積極干擾又稱為有源干擾,它是利用專門的干擾設(shè)備,通過對雷達(dá)的偵收、分析,給出具有較強(qiáng)針對性的電磁信號所形成的干擾,它包括雜波干擾、連續(xù)波干擾和應(yīng)答式干擾等;消極干擾又稱為無源干擾,它是由某些物體反射雷達(dá)電磁波所產(chǎn)生的干擾,其中根據(jù)產(chǎn)生途徑的不同又有自然消極干擾和人為消極干擾之分,按照它產(chǎn)生的性質(zhì),可分為分布式消極干擾和點(diǎn)式消極干擾。根據(jù)干擾的作用,雷達(dá)干擾則可分為壓制式干擾和欺騙式干擾。壓制式干擾是用連續(xù)波信號或大量雜亂無章的信號來壓制或者掩蓋雷達(dá)目標(biāo)信號,欺騙式干擾則是通過施放與目標(biāo)信號十分相似的干擾信號,使得雷達(dá)處理程序無法正確識別有效目標(biāo),產(chǎn)生誤跟蹤甚至跟蹤丟失的干擾方式。
典型的壓制式干擾包括分布式消極干擾、雜波干擾、脈沖調(diào)幅干擾以及連續(xù)波干擾[2]。其中最常見的是分布式消極干擾和雜波干擾,這兩種干擾從第二次世界大戰(zhàn)開始到現(xiàn)在,一直都被廣泛采用。
分布式消極干擾是一種在空間分布較廣的無源干擾。分布式消極干擾采用大面積投放形成干擾走廊,掩護(hù)機(jī)群。這種干擾在雷達(dá)的顯示器上形成很強(qiáng)的類似噪聲的亂雜波干擾波形,因而可以掩護(hù)目標(biāo)回波。它要求散開時間短、留空時間長、散開性能好,以便更好地保護(hù)載體。它主要包括以下幾種干擾類型:
1)金屬箔條;
2)涂敷金屬發(fā)射物的介質(zhì)條;
3)金屬物的氣懸體。
壓制式干擾中最常見也是應(yīng)用最廣的雜波干擾,主要包括阻塞式干擾,點(diǎn)頻干擾,掃頻干擾和自動瞄頻干擾,它們的特點(diǎn)如下所示:
表1 有源壓制式干擾的分類及其特點(diǎn)
欺騙式干擾包括點(diǎn)式消極干擾、應(yīng)答式假目標(biāo)和應(yīng)答式欺騙干擾等主要形式。其中應(yīng)答式欺騙干擾又分為角度欺騙、距離欺騙、速度欺騙等干擾形式。近年來欺騙式干擾的發(fā)展很快,而且由于相控陣?yán)走_(dá)大多需承擔(dān)對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的任務(wù),因此欺騙式干擾的影響較大,也是目前雷達(dá)需重點(diǎn)對付的干擾形式。
點(diǎn)式消極干擾是一種無源自衛(wèi)式欺騙干擾。當(dāng)雷達(dá)或雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈跟蹤被保護(hù)的艦艇時,投放的干擾彈形成比艦艇回波大幾倍的干擾云回波,誘惑雷達(dá)跟蹤系統(tǒng),使雷達(dá)或雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈跟蹤干擾云,從而使被保護(hù)的艦艇擺脫跟蹤。它主要包括以下幾種干擾樣式:
1)投射式角反射體;
2)點(diǎn)投干擾介質(zhì)體;
3)誘餌干擾彈;
4)金屬氣球等。
假目標(biāo)干擾信號的信號形式和結(jié)構(gòu)與真回波信號的形式和結(jié)構(gòu)相同或相似,即具有相參性,相參的程度取決于干擾信號的儲頻方式。這樣假目標(biāo)干擾進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)會獲得與目標(biāo)回波信號相同或相近的處理增益,使雷達(dá)信號處理無法抑制假目標(biāo)干擾。此外,若假目標(biāo)數(shù)量足夠多,會使信號處理機(jī)飽和而不能正常工作,即使假目標(biāo)數(shù)量不足以使雷達(dá)信號處理飽和,也使雷達(dá)難以區(qū)分真假目標(biāo)。因此,假目標(biāo)干擾是對付現(xiàn)代雷達(dá)的有效干擾手段,被廣泛用于支援和自衛(wèi)作戰(zhàn)。此外,假目標(biāo)干擾還可用于戰(zhàn)術(shù)欺騙,即適當(dāng)設(shè)計假目標(biāo)數(shù)量,控制發(fā)射時間,以制造出在某一方向有許多作戰(zhàn)平臺,誘使敵方把迎擊兵力調(diào)到錯誤的區(qū)域,而在我方真正的攻擊方向和區(qū)域?qū)嵤┰肼暩蓴_或更多假目標(biāo)干擾,掩護(hù)我方作戰(zhàn)平臺突然接近敵方攻擊。
在跟蹤和制導(dǎo)雷達(dá)的跟蹤系統(tǒng)中,含有自動增益控制電路,它對不同強(qiáng)度的信號具有不同的增益,信號越強(qiáng),增益越低。其目的就是增大系統(tǒng)的動態(tài)范圍,防止電路飽和過載。拖引干擾正是利用了這一點(diǎn)實現(xiàn)對雷達(dá)的拖引欺騙干擾。拖引欺騙干擾主要包括了距離欺騙、速度欺騙、角度欺騙和多維相干欺騙[3]。
3.3.1 距離欺騙
距離拖引主要用于破壞雷達(dá)的距離波門跟蹤系統(tǒng)。干擾機(jī)在截獲雷達(dá)信號后,以最小時延(通常為100ns左右)轉(zhuǎn)發(fā)一個較強(qiáng)的干擾信號,控制雷達(dá)AGC,然后逐漸改變延時值,將距離波門從真目標(biāo)處拖離。在把距離波門拖到偏離目標(biāo)回波若干個波門寬度(決定于雷達(dá)可跟蹤的最大速度或加速度)后,停止拖引,此時可對準(zhǔn)雷達(dá)工作頻率發(fā)射噪聲干擾,以破壞雷達(dá)的跟蹤狀態(tài),即完成一次拖引過程。雷達(dá)距離跟蹤波門在接收不到信號后,轉(zhuǎn)入搜索狀態(tài),重新跟蹤目標(biāo),此時拖引過程可重演。這樣使雷達(dá)不斷進(jìn)行搜索——跟蹤——搜索的過程,不能穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)。
3.3.2 速度欺騙
速度拖引與距離拖引的原理類似,它主要對雷達(dá)的速度波門進(jìn)行拖引,使雷達(dá)無法穩(wěn)定跟蹤。
3.3.3 角度欺騙
角度欺騙干擾破壞雷達(dá)的角度跟蹤系統(tǒng)的工作。由于雷達(dá)角度跟蹤系統(tǒng)的形式較多,對不同的角度跟蹤系統(tǒng)的角度欺騙方法不同。
雷達(dá)干擾在實際電子戰(zhàn)運(yùn)用中,往往不會只采用單一干擾樣式,隨著雷達(dá)抗干擾技術(shù)的的不斷提高,單一參數(shù)的干擾可能容易被識別而無效。在實戰(zhàn)中往往會采取壓制性干擾與樣式多樣的欺騙干擾相結(jié)合的組合干擾、靈巧干擾方式為主的干擾樣式。
靈巧噪聲干擾是一種特殊形式的覆蓋脈沖干擾(Cover Pulse Jamming),是一個短距離段的應(yīng)答響應(yīng)噪聲干擾(responsive noise jamming),其距離段覆蓋下一次目標(biāo)回波的前與后一段短暫時間(如目標(biāo)回波前、后各約5μs),用時間分配來對付多威脅源,而非全距離的干擾。
它介于欺騙干擾和阻塞干擾之間,既能得到噪聲干擾的主要效益,又可降低阻塞干擾的一些不利因素,如它比噪聲干擾可更好地利用獲得的干擾能量,對干擾跟蹤雷達(dá)而言可降低資源浪費(fèi)、減少對干擾威脅目標(biāo)數(shù)目受的嚴(yán)重限制,又不致于成為易受攻擊的信標(biāo),而且也不易受雷達(dá)旁瓣匿影器或旁瓣對消器的影響。
靈巧噪聲實際是和雷達(dá)回波信號相干的隨機(jī)偽噪聲干擾,是由數(shù)字式噪聲(偽隨機(jī)碼)對與回波相干的振蕩器調(diào)制產(chǎn)生的。數(shù)字噪聲是用再生移位寄存器產(chǎn)生的,用數(shù)字噪聲的優(yōu)點(diǎn)是它可以與受干擾雷達(dá)的波形同步。這提供了產(chǎn)生“靈巧”噪聲的可能性,這種噪聲有許多優(yōu)點(diǎn)[4]:
1)干擾波形與雷達(dá)發(fā)射波形同步,在經(jīng)過雷達(dá)信號處理時,可分享信號積累或多普勒處理的得益,使干擾信號更有效,不會像真正噪聲那樣在此環(huán)節(jié)上會可能遭受較大的信號處理損失;
2)數(shù)字噪聲可通過對發(fā)射格式編程的方法對多個威脅目標(biāo)實施瞄準(zhǔn)式干擾,從而避免了在同一頻段內(nèi)同時發(fā)射兩個以上的干擾波形時可能出現(xiàn)的互調(diào)效應(yīng)。
靈巧噪聲是幅度偽隨機(jī)、相位不隨機(jī)的貌似噪聲干擾(pseudorandom noise),對干擾相干處理制的跟蹤雷達(dá)而言,其執(zhí)行遮蔽真目標(biāo)回波,配合距離拖開干擾的功效,將有可能強(qiáng)于同樣功率的噪聲干擾。但由于其隨機(jī)性較真噪聲差,當(dāng)用于對監(jiān)視雷達(dá)進(jìn)行壓制干擾,抑制雷達(dá)檢測目標(biāo)時,如雷達(dá)配有A型或R型顯示器時,與真噪聲干擾背景相比,則在強(qiáng)靈巧噪聲背景下,可通過用觀察所謂“鉆到地毯下的老鼠(mouse under the rug)”等相似的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)目標(biāo)回波,因此這時須用比真噪聲更大的有效輻射功率才能成功地執(zhí)行干擾任務(wù)。
早在上世紀(jì)70年代越南戰(zhàn)爭時間,美國人就將大部分有源噪聲干擾變?yōu)榛卮鸱绞?,這時干擾發(fā)生器處于等待狀態(tài),只有出現(xiàn)照射時才進(jìn)行輻射,回答式噪聲干擾可以按回答式脈沖噪聲干擾方式發(fā)射。這種回答式噪聲干擾如圖1所示。
圖1 接近靈巧噪聲形式的回答式噪聲干擾示意圖
τs,Ts分別為雷達(dá)信號脈沖寬度和發(fā)射周期;τN,TN分別為每次回答噪聲干擾持續(xù)時間和干擾發(fā)射間隔。這種早期的回答噪聲干擾缺少了靈巧噪聲與目標(biāo)回波的相位相干性。在干擾機(jī)中靈巧噪聲須通過應(yīng)答式(Transponder)干擾方式產(chǎn)生。
綜上所述,雷達(dá)干擾技術(shù)的發(fā)展趨勢是:有源干擾應(yīng)以欺騙干擾、組合干擾、靈巧干擾為主,不斷發(fā)展新的組合干擾樣式,不應(yīng)一味追求提高干擾機(jī)的功率。進(jìn)一步發(fā)展針對對多種新體制雷達(dá)的干擾手段,進(jìn)一步發(fā)展綜合的多功能的電子對抗系統(tǒng),只有不斷豐富干擾樣式和各種組合干擾的應(yīng)用戰(zhàn)術(shù),才能在未來的電子戰(zhàn)中發(fā)揮更大的作用。
[1]王小謨,張光義.雷達(dá)與探測[M].北京:國防工業(yè)出版社,2008.
[2]趙國慶.雷達(dá)對抗原理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.
[3]呂連元.現(xiàn)代雷達(dá)干擾和抗干擾斗爭[J].電子科學(xué)技術(shù)評論,2004,30(12):63-66.
[4]王躍鵬,黃建沖.基于DRFM的雷達(dá)綜合欺騙干擾[J].電子對抗,2005(5):1-5.