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(中國洛陽電子裝備試驗中心， 河南洛陽 471003)

0 引言

雷達干擾與抗干擾的博弈一直是電子戰(zhàn)中的熱點領域[1]，其中交叉眼干擾是為對抗單脈沖角跟蹤雷達或雷達導引頭而專門設計的一種干擾技術，主要用于飛機、艦船等武器平臺上對來襲的雷達末制導導彈進行角度誘偏。隨著相控陣技術的逐漸成熟，器件成本及工程實現(xiàn)難度的下降，交叉眼干擾逐漸從一種科學理論成為一種實用技術，其性能優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)出來，因此，交叉眼干擾技術被認為是最具發(fā)展前景的現(xiàn)代電子防衛(wèi)手段之一[2-8]。據(jù)報道，意大利電子公司已于2001年突破了交叉眼干擾的關鍵技術。目前已經(jīng)作為電子戰(zhàn)支援裝置安裝在歐洲臺風戰(zhàn)斗機上。這種干擾機采用了10 m左右的短基線，每個翼尖安裝有前向和后向天線，以防御前向和后向的攻擊，據(jù)稱可以100%的可靠度實現(xiàn)100 m的脫靶距離。俄羅斯的Sorbtsiya干擾機也能夠實現(xiàn)交叉眼干擾，已經(jīng)裝備Su-271B/30/35 Flanker系列戰(zhàn)斗機。顯然地，作為被干擾的一方，開展交叉眼干擾對抗技術研究是很有意義的。

目前，現(xiàn)有文獻中對交叉眼干擾特性和對抗方法研究較少。文獻[9]指出，交叉眼信號和目標信號存在多普勒頻差，以此作為干擾檢測的依據(jù)，通常干信比大于15 dB，且多普勒分辨率取決于相干處理時間，在動態(tài)條件下增大處理時間會引起多普勒譜展寬。文獻[10]提出利用正交極化接收來檢測交叉眼干擾的存在性，實際上反向結構使得干擾和回波的極化差異很小，此時檢測概率會急劇下降。文獻[8]中認為，當所接收信號為交叉眼干擾信號時，單脈沖角跟蹤雷達和接收波束方向圖將表現(xiàn)出差接收波束方向圖的特征，而差接收波束方向圖將表現(xiàn)出和接收波束的方向圖特征，且和接收波束最大輸出響應方向將偏離真實目標方向。本文分析結果表明，現(xiàn)有研究中并沒有區(qū)分交叉眼的反向結構，非反向交叉眼干擾才會出現(xiàn)文獻[11]所述的這個特征，而反向交叉眼干擾則沒有這個特征。本文以比幅測角體制單脈沖角跟蹤雷達為例，針對非反向和反向交叉眼干擾分別建立了和、差通道接收信號模型，對交叉眼干擾在其和、差接收信號中所表現(xiàn)出的特征開展較深入研究，進行了大量的仿真分析，驗證了上述結論，為探索對抗交叉眼干擾的可能手段提供技術支持。

1 非反向交叉眼干擾條件下的單脈沖和、差接收信號數(shù)學模型與仿真

交叉眼干擾根據(jù)實現(xiàn)不同可以分為兩種模型：非反向交叉眼干擾和反向交叉眼干擾，如圖1所示。非反向交叉眼是指通過一個接收機接收雷達信號，然后通過功分器將信號分為兩路，經(jīng)過放大、反相調制，通過兩個干擾機發(fā)射出去。反向交叉眼是指通過兩個接收機接收雷達信號，經(jīng)過放大調相后，通過兩個反向路徑發(fā)射出去。這兩種模型的干擾信號傳輸路徑不同，如圖2所示，從而導致干擾效果出現(xiàn)差異。

(a)非反向交叉眼干擾

(b)反向交叉眼干擾圖1交叉眼干擾模型

首先，對非反向交叉眼干擾模型進行分析。設移相器相移為Δφ，兩個干擾支路的幅度匹配程度可以表示為

(1)

式中，G1和G2分別為交叉眼干擾兩個支路的增益。

設單脈沖雷達天線和方向圖為FΣ(θ)，差方向圖為FΔ(θ)，天線增益為G，雷達波長為λ，雷達發(fā)射信號為s0，雷達和干擾機的距離為R，干擾機方向與雷達天線視軸夾角為θr，兩個干擾天線與雷達視軸的夾角為θJ1和θJ2，兩個干擾天線之間的距離為L，姿態(tài)角為θc，如圖2所示，則干擾設備收到的雷達信號可以表示為

(2)

經(jīng)過兩個支路處理后，發(fā)射的干擾信號為

(3)

即

(4)

因此，干擾條件下單脈沖和、差通道的輸出信號響應可以分別寫成如下形式：

(5)

式中，

θJ1=θr+θe

(6)

θJ2=θr-θe

(7)

(8)

(9)

在理想條件下，即β=1， Δφ=180°，R1=R2時，和、差信號響應可表示為

Σ=S(θr)[FΣ(θJ1)-FΣ(θJ2)]

Δ=S(θr)[FΔ(θJ1)-FΔ(θJ2)]

(10)

對式(10)進行仿真，和通道響應在視軸方向出現(xiàn)零點，變?yōu)椴畈ㄊ男问?；而差通道響應在視軸方向出現(xiàn)峰值，變?yōu)楹筒ㄊ男问?，如圖3所示。

(a)差通道響應

(b)和通道響應圖3 β=1, Δφ=180°, R1=R2時非反向交叉眼干擾下單脈沖方向圖

2 反向交叉眼干擾信號模型

反向交叉眼干擾會受到雷達波束方向圖的兩次調制，具有與非反向交叉眼干擾不同的特性，尤其是和波束，下面給出具體的建模過程。

兩個支路的幅度匹配程度可以表示為

(11)

式中，G1和G2為兩個支路的增益(功率增益)，如圖4所示。圖4示出的結構中，位于左邊的天線所接收的信號被放大20～40 dB并從右邊的天線轉發(fā)出去，同樣，位于右側的天線所接收的信號被放大并從左側天線轉發(fā)出去，但在該電路中存在著180°的相移。為了使干擾機更有效，這兩個信號路徑的長度嚴格相等。

圖4 反向交叉眼干擾結構示意圖

假設交叉眼干擾設備的收發(fā)天線為全向天線，干擾設備的兩個天線收到的信號分別為

(12)

經(jīng)過兩個支路后，發(fā)射的干擾信號為

(13)

即

(14)

雷達天線接收的和、差信號為

(15)

化簡得到

Σ=S(θr)(1+βejΔφ)

(16)

式中，

(17)

θJ1=θr+θe

(18)

θJ2=θr-θe

(19)

(20)

從上式可以看出，β和Δφ是和波束的幅度因子，S(θr)是和波束的形狀因子，因此β和Δφ不會影響和波束的形狀。這一點與非反向交叉眼干擾不同，這是由于兩者發(fā)射的干擾信號經(jīng)過不同的傳播路徑，受到不同的調制。為了更加直觀地說明這個問題，以β=1, Δφ=180°,R1=R2的理想情況討論。此時，受雷達方向圖的影響，反向交叉眼干擾發(fā)射的兩個干擾信號幅度是反相不等幅的，在雷達接收干擾時，再次受到和方向圖的調制，信號變?yōu)榈确聪?。非反向交叉眼干擾發(fā)射的兩個干擾是等幅反相的，干擾進入雷達時受到雷達方向圖的調制，變?yōu)榉聪嗖坏确?，從而只在視軸方向出現(xiàn)一個零點凹陷，其他方向不為零。下面通過仿真試驗證明上述結論。

3 反向交叉眼干擾仿真試驗

3.1 和差接收通道的響應特征

仿真中，天線采用高斯波束，半功率波束寬度θB=4.4°，波束偏置角θ0=0.46θB。兩個干擾機距離L=13 m，目標姿態(tài)角θc=0°。不考慮目標回波，只考慮兩個干擾機的信號，干擾機結構為反向交叉眼干擾。

1) 和通道響應特征

從上節(jié)的推導結果可以看出，在反向交叉眼干擾下，和通道響應形狀不隨β, Δφ發(fā)生變化。限于篇幅，這里只給出了不同Δφ時的仿真曲線，如圖5所示。從圖中可以看出，該曲線形狀不隨Δφ而發(fā)生變化。

圖5 和通道響應

2) 差通道響應特征

圖6給出反向交叉眼干擾下，不同R，β及Δφ的仿真結果。從圖中可以看出，在比較理想的條件下，差通道的響應出現(xiàn)峰值，變?yōu)楹筒ㄊ男问健?/p>

3.2 和差信號功率之比的響應特征

圖7示出了當接收信號為交叉眼干擾信號時，參數(shù)R，β及Δφ不同取值組合情況下，差、和接收信號功率之比與方位角θr間的關系曲線的仿真計算結果。由圖7可見：在給定的幾種取值組合情況下，差、和接收信號功率之比與θr間的關系曲線均出現(xiàn)了不同程度的畸變，甚至在某些θr取值范圍內(nèi)出現(xiàn)了差接收信號功率大于和接收信號功率的情況。R越小、β越接近于1、 Δφ越接近180°，畸變越明顯，交叉眼干擾的誘偏能力越強，出現(xiàn)差信號功率大于和信號功率的θr取值范圍也越大。

(a)R=1000m，β=0．9(b)R=1000m，β=0．8(c)R=2000m，β=0．9(d)R=2000m，β=0．8(e)R=4000m，β=0．9(f)R=4000m，β=0．8圖6 不同參數(shù)下差通道響應

(a)R=1000m，β=0．9(b)R=1000m，β=0．8(c)R=2000m，β=0．9(d)R=2000m，β=0．8(e)R=4000m，β=0．9(f)R=4000m，β=0．8圖7 單脈沖比曲線

4 結束語

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，反向交叉眼結構和非反向交叉眼結構具有不同的干擾效果。1) 在理想干擾條件下即β=1, Δφ=180°,R1=R2，非反向交叉眼干擾導致單脈沖雷達的和通道響應在視軸方向出現(xiàn)零點凹陷，變?yōu)椴畈ㄊ男问?，而差通道響應出現(xiàn)峰值，變?yōu)楹筒ㄊ男问?，此時雖然會使得和通道的干擾信號對消，無法將干擾信號作為期望信號檢測和處理，但是不會影響目標回波信號差通道的響應，因此單脈沖比依然會發(fā)生畸變，換言之，在差通道響應發(fā)生畸變的條件下依然會有一定干擾效果，這和文獻[9]中的結論不同。2) 在理想條件下，反向交叉眼干擾下差通道響應也出現(xiàn)峰值，變?yōu)楹筒ㄊ男问健：屯ǖ理憫浑Sβ及Δφ的變化而發(fā)生變化，在視軸方向保持一個峰值，這與非反向交叉眼具有明顯差異。3) 反向交叉眼干擾下，單脈沖雷達差接收波束的方向圖發(fā)生了畸變，干擾源與單脈沖雷達間的距離越小，兩干擾點源輸出信號功率越接近，相位越接近于反向，差通道響應圖越表現(xiàn)出和波束的特征，并在目標方向附近出現(xiàn)極大值。同時，單脈沖比曲線也會發(fā)生畸變，甚至會出現(xiàn)差接收信號功率大于和接收信號功率的情況。

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