云 雷，杜 震，王 巖，劉鵬軍

（中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽471003）

0 引言

反輻射武器是防空體系最大的威脅之一，它利用敵方雷達輻射的電磁波進行導引并攻擊該雷達，命中精度極高，對雷達產(chǎn)生了極大威脅，被稱為雷達的“克星”。反輻射武器包括反輻射導彈（ARM）和反輻射無人機，ARM 是其典型代表，ARM 的出現(xiàn)使得電子戰(zhàn)有了硬殺傷手段，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中取得制空權不可缺少的電子戰(zhàn)武器，其主要特點是：頻帶寬、速度快、精度高、隱蔽性能好，其局限性主要體現(xiàn)在：靈敏度不夠高、測向分辨角大。雷達抗ARM 技術主要有以下兩個途徑：一是利用硬殺傷武器摧毀來襲ARM；二是利用反輻射局限性對其進行干擾，使ARM 失效，如使用低截獲概率雷達等以減少雷達信息被獲取的概率，利用雷達發(fā)射控制和有源干擾等措施來干擾反輻射武器的跟蹤等。利用多點源誘餌來干擾反輻射武器的跟蹤，以提高雷達的生存能力，就是利用了反輻射武器分辨角大的弱點，成為對抗反輻射武器的重要手段。

反輻射武器的攻擊角度、誘餌站的布站方式、射頻信號頻率與時序特性等都會對其攻擊效果產(chǎn)生影響，因此，利用實體設備進行試驗代價非常高昂，且難以全面檢驗各種戰(zhàn)場情況的作戰(zhàn)效果。而利用輻射式仿真試驗系統(tǒng)模擬各種工作場景，可以檢驗各種作戰(zhàn)條件的作戰(zhàn)效果，代價相對低廉，對考察反輻射武器的抗多點源誘偏能力，具有較重大的意義。

1 反輻射武器輻射式仿真試驗簡介

1.1 輻射式仿真試驗的組成與連接

輻射式仿真試驗系統(tǒng)由仿真控制計算機、目標模擬器、饋電控制分機、天線陣列、武器仿真計算機、導彈轉(zhuǎn)臺、接口適配與數(shù)據(jù)錄取分機及微波暗室組成。多點源有源誘偏輻射式仿真試驗連接框圖如圖1所示。

圖1 有源誘偏輻射式仿真試驗連接框圖

仿真控制計算機是仿真試驗系統(tǒng)的“大腦”，它控制著仿真試驗的開始與結束、進行試驗運行的管理；目標模擬器在仿真控制計算機的控制下產(chǎn)生雷達信號、誘餌信號及其它環(huán)境信號；饋電控制分機與天線陣列通過控制輻射信號的幅度與相位，模擬目標在空間位置及運動變化；被試反輻射武器接收到信號后，開始對信號進行處理，并將處理結果通過接口適配與數(shù)據(jù)錄取分機實時地送給武器仿真計算機，由它解算出反輻射武器的運動姿態(tài)控制量，通過導彈轉(zhuǎn)臺完成反輻射武器的運動模擬。

1.2 輻射式仿真試驗系統(tǒng)基本能力分析

根據(jù)有源誘偏系統(tǒng)的工作原理和作戰(zhàn)過程，反輻射武器輻射式仿真系統(tǒng)的主要能力為：

1）ARM 的運動模擬能力

在仿真試驗中，試驗系統(tǒng)提供真實模擬ARM 攻擊雷達過程的功能，試驗系統(tǒng)根據(jù)ARM 接收到的信號處理生成的運動控制量，來控制ARM 產(chǎn)生與真實的運動姿態(tài)與方向一致的變化，在整個試驗過程中，生成與實際工作一致的運動狀態(tài)和信號接收狀態(tài)。

2）作戰(zhàn)對象與作戰(zhàn)場景模擬能力

①多點源模擬能力

有源誘偏系統(tǒng)的配置，能滿足同時輻射點源射頻信號的數(shù)量的需求，當使用二點源、三點源或四點源誘偏時，需要試驗系統(tǒng)能同時輻射相應數(shù)量的射頻信號。其次，具有點源信號的時序控制能力，通過修改以測試各點源之間時序變化對ARM 跟蹤的影響。

②作戰(zhàn)環(huán)境模擬能力

隨著軍事技術的發(fā)展，新體制的雷達也不斷出現(xiàn)，在戰(zhàn)場上使用電子裝備的范圍越來越大，信號密度變得越來越高，信號樣式越來越多。因此，需要仿真試驗模擬與真實戰(zhàn)場相近的電磁環(huán)境信號。

3）數(shù)據(jù)采集與分析處理能力

在仿真試驗中，系統(tǒng)需要實時采集反輻射武器導引頭對目標的搜索、分選識別、跟蹤、運動控制等實時處理數(shù)據(jù)，供仿真試驗系統(tǒng)閉環(huán)控制和效果評估使用。其中對目標的處理信息應用于實時戰(zhàn)情推進與控制，運動控制信號用于反輻射武器的姿態(tài)。

反輻射武器的有源誘偏仿真試驗的主要能力要求如表1所示。

針對反輻射武器開展多點源誘偏試驗，多點源及電磁環(huán)境模擬信號均由試驗系統(tǒng)產(chǎn)生，空間對抗過程的模擬是靠天線陣列來實現(xiàn)的，下面重點分析天線陣列對多點源信號的模擬的影響。

表1 輻射式仿真試驗能力需求表

2 多點源誘偏試驗環(huán)境模擬能力分析

2.1 多點源誘偏模擬需求分析

ARM 攻擊方式主要有兩種，一種是中、高空攻擊方式，或稱為直接瞄準式或自衛(wèi)式，當載機被敵方雷達發(fā)現(xiàn)跟蹤后，發(fā)射ARM 對雷達進行攻擊；第二種是低空攻擊方式，或稱為間接瞄準式，它是直接向敵方防區(qū)概略瞄準發(fā)射，ARM 根據(jù)預設編程彈道飛行或繞待攻擊區(qū)域上空巡航飛行，自動搜索和攻擊目標。

多點源有源誘偏試驗著重考察ARM 不同攻擊方式下，在不同的有源誘餌配置下對雷達站的攻擊效果。通過分析有源誘偏系統(tǒng)的工作原理可知，其重點是跟蹤過程中ARM 對雷達信號與誘餌信號的識別能力、有源信號的分離過程及最終攻擊點。

為了對抗ARM，有效保護雷達站，一般使用三點源和四點源誘偏，三點源誘偏一般使用三角形布局，四點源誘偏一般使用菱形布局，其常用布局如圖2所示。

圖2 多點源誘偏系統(tǒng)布局示意圖

非相干有源誘偏擾布站的最佳距離可采用如下公式進行計算［1］：

式中，ΔθR為ARM 的分辨角；vrel為ARM 飛行目標的速度；Jmax為ARM 的最大過載；α 為ARM 的攻擊角。它與ARM 的速度、分辨角、ARM 的特性和攻擊方式有關。

需要對誘餌站功率、頻率和發(fā)射進行有效的設置。一般設置誘餌站的功率略大于雷達站的功率，但其功率比小于1.2，以防止ARM 通過積累等技術分辨出攻擊目標。其次，在頻率上要求與雷達站一致，確保ARM 無法通過測量信號頻率分辨出目標。最后，脈沖發(fā)射時間一致，防止ARM 利用時間門技術，使后到的信號脈沖失效。

反輻射武器區(qū)分目標后，以最大過載轉(zhuǎn)向一個目標，其最大失誤為［1］：

式中，vrel是反輻射武器的運動速度，其Ma 數(shù)一般在1～4之間。由式（2）可知，最大失誤與ΔθR、Jmax和vrel關系密切，Jmax和vrel是反輻射武器本身的技術指標特性，受外界影響較小，而ΔθR易受誘餌功率等各種因素影響。因此，仿真試驗的關鍵是對反輻射武器分離目標的過程模擬。

2.2 輻射式仿真試驗系統(tǒng)多點源信號模擬能力分析

天線陣列使用三元組工作方式，主要用于信號模擬射頻信號的發(fā)射，通過控制每個天線的輸出功率、信號相位來模擬信號在三角形區(qū)域內(nèi)的運動。通過切換信號在不同三元組天線輸出，來完成信號在整個天線陣列區(qū)域模擬信號的空間角度運動。

在仿真試驗中，主要通過控制輸出的射頻信號功率、信號與反輻射武器的相對角位置和時間關系來模擬有源誘偏試驗的對抗過程。因此，主要是分析天線陣列的輸出功率和視角的大小對試驗的影響。

1）輸出功率影響

反輻射武器接收到的目標信號功率隨著距離的變化而變化，本文主要討論它對仿真試驗距離的影響。

輻射式仿真試驗系統(tǒng)的信號輻射與接收都在暗室內(nèi)完成，由于發(fā)射天線和偵察機接收天線實際距離上只有幾十米，大氣衰減和反射的影響都非常小，可以忽略。在暗室陣列球心處，試驗系統(tǒng)能產(chǎn)生的功率密度為：

式中，Ra為天線陣列球面的半徑，Gat陣列天線的增益，Pa陣列天線的輸入功率。

在進行輻射式仿真試驗中，導引頭的接收到的目標信號功率為：

若偵察機的接收靈敏度為Prmin，則可以得到天線陣列的模擬目標最小輸入信號功率為：

假設陣列天線的增益為5～17dB，可繪出天線陣最大輸出功率（天線輸入端）曲線與設備可檢測到的最小信號曲線，如圖3所示。

圖3 天線陣列最小功率需求曲線

圖3中繪出了靈敏度為-50dBm 和-90dBm 時，接收機能偵測到的天線陣模擬目標的最小輸出功率值，曲線的上部為接收機能偵測到的信號功率值區(qū)域。

導引頭能接收到的最大功率為：

式中，Ra為天線陣列球面的半徑，Pamax為陣列天線的最大輸入功率。則目標模擬的最小距離為：

由式（7）可以看出，目標模擬的最小距離除了與輻射信號的最大功率有關，還與模擬的雷達輻射功率、天線增益有關。

2）天線陣列視角影響分析

天線陣列的視角對有源誘偏射頻模擬的影響主要有兩方面，一是在于對反輻射武器對多點源分辨過程的模擬，只有天線陣列模擬多點源信號的角度大于反輻射武器的分辨角時，才能模擬出對抗試驗的分離過程。二是在反輻射武器攻擊目標過程中，隨著距離的減少，點源與反輻射武器所成的夾角隨之增加。因此，天線最大視角一定的情況下，可以計算出最小試驗距離。設點源與反輻射武器的位置關系如圖4所示。圖4中，兩點源之間的距離為d，反輻射武器到兩點源中心的距離為R，反輻射武器從空中攻擊，因此，反輻射武器與兩點源的距離相差不大，為了計算方便，假設反輻射武器與兩點源的距離相等，則：

圖5為視角為30°時，最小試驗距離與兩點源距離的關系曲線。圖5中，橫坐標為點源間隔，當視角度不變時，隨著點源間隔的增加，最小試驗距離值隨之增加。

3）多點源模擬的實現(xiàn)

通過前文的分析可知，當天線陣視角不小于點源的夾角時，其天線陣列輸入功率大小為：

圖4 點源與反輻射武器的位置關系示意圖

圖5 試驗距離與目標夾角關系曲線

式中，Pt為點源的輻射功率，Gt為點源天線增益，Gat為天線陣列的天線增益，R 為模擬距離，Ra為天線陣列到球心的距離。

當兩點源的夾角大于天線陣列的視角時，利用等效技術進行點源的模擬。當反輻射武器跟蹤的目標點源依然利用式（9）進行計算，對出現(xiàn)在天線視角以外的點源，其輸出功率設為：

式中，f 為天線方向圖，θ為模擬的點源與天線電軸所成夾角，Δθ為模擬點源的角位置與實際模擬輸出的角位置的差。

3 結束語

本文結合反輻射武器對抗有源誘偏試驗需求，對輻射式仿真試驗系統(tǒng)的試驗能力進行分析。對仿真試驗系統(tǒng)必須具備的作戰(zhàn)對象與作戰(zhàn)場景模擬能力、ARM 的運動模擬能力進行了初步分析；同時針對天線陣列的多點源模擬的實現(xiàn)，分析了輸出功率、視場角范圍等對試驗的影響，提出了目標點源的實現(xiàn)方法。通過對仿真試驗系統(tǒng)能力分析，為反輻射武器內(nèi)場半實物仿真試驗設計提供了參考依據(jù)?！?/p>

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