现代雷达系统分析与设计(陈伯孝)第7章学习教案

1、会计学1第一页，共176页。 雷达对抗是电子对抗的一雷达对抗是电子对抗的一个重要组成部分，它由两个方面个重要组成部分，它由两个方面组成：一方面，敌对双方采取各组成：一方面，敌对双方采取各种手段获取对方种手段获取对方(dufng)的雷达的雷达信息和部署情报，进而扰乱和破信息和部署情报，进而扰乱和破坏对方坏对方(dufng)雷达的正常工作，雷达的正常工作，通常把前者称为雷达侦察，而把通常把前者称为雷达侦察，而把第1页/共176页第二页，共176页。雷达的干扰和抗干扰是一对雷达的干扰和抗干扰是一对矛盾的两个方面。有雷达就有干矛盾的两个方面。有雷达就有干扰，有干扰又必然扰，有干扰又必然(brn)有抗干

2、有抗干扰。一种新型雷达的出现就会引扰。一种新型雷达的出现就会引出一些新的干扰技术，而新的干出一些新的干扰技术，而新的干扰技术又必然扰技术又必然(brn)促使新的抗促使新的抗干扰措施的产生，从而促使干扰干扰措施的产生，从而促使干扰技术和抗干扰技术向前发展。所技术和抗干扰技术向前发展。所以，干扰与抗干扰是相对的，没以，干扰与抗干扰是相对的，没围；围；第2页/共176页第三页，共176页。(3)检测到大量假目标，使雷检测到大量假目标，使雷达航迹数据处理计算机过载。达航迹数据处理计算机过载。本章首先介绍雷达干扰的类本章首先介绍雷达干扰的类第3页/共176页第四页，共176页。7.1 干扰的主要(zhy

3、o)类型第4页/共176页第五页，共176页。1.按照干扰能量的来源分类按照干扰能量的来源分类按照干扰能量的来源可将干按照干扰能量的来源可将干扰信号分为两类：有源干扰和无扰信号分为两类：有源干扰和无源干扰。源干扰。(1)有源干扰，是指由辐射电有源干扰，是指由辐射电磁波的能量产生的干扰，人为的磁波的能量产生的干扰，人为的有源干扰是利用专门的发射机，有源干扰是利用专门的发射机，有意识地发射或转发某种电磁波，有意识地发射或转发某种电磁波，。第5页/共176页第六页，共176页。第6页/共176页第七页，共176页。2.按照干扰按照干扰(gnro)的人为的人为因素分类因素分类按照干扰按照干扰(gnro

4、)的人为因的人为因素可将干扰素可将干扰(gnro)信号分为两信号分为两类：有意干扰类：有意干扰(gnro)和无意干和无意干扰扰(gnro)。第7页/共176页第八页，共176页。3.按照干扰的作用机理分类按照干扰的作用机理分类按照干扰信号的作用机理可按照干扰信号的作用机理可将干扰分为两类：遮盖性干扰和将干扰分为两类：遮盖性干扰和欺骗性干扰。欺骗性干扰。(1)遮盖性干扰，又叫做压制遮盖性干扰，又叫做压制性干扰，是使敌方电子系统的接性干扰，是使敌方电子系统的接收机过载、饱和或难以收机过载、饱和或难以(nny)检检第8页/共176页第九页，共176页。第9页/共176页第十页，共176页。第10页/

5、共176页第十一页，共176页。第11页/共176页第十二页，共176页。远距离支援干扰远距离支援干扰(SOJ)：干：干扰机远离雷达和目标，通过辐射扰机远离雷达和目标，通过辐射强干扰信号掩护目标。它的干扰强干扰信号掩护目标。它的干扰信号主要是从雷达天线的旁瓣进信号主要是从雷达天线的旁瓣进入接收机，一般采用遮盖性干扰。入接收机，一般采用遮盖性干扰。随队干扰随队干扰(ESJ)：干扰机位于：干扰机位于目标附近，通过辐射强干扰信号目标附近，通过辐射强干扰信号第12页/共176页第十三页，共176页。自卫干扰自卫干扰(SSJ)：干扰机位于：干扰机位于目标上，干扰的目的是使自己免目标上，干扰的目的是使自己

6、免遭雷达威胁。它的干扰信号是从遭雷达威胁。它的干扰信号是从雷达天线主瓣进入接收机，一般雷达天线主瓣进入接收机，一般采用欺骗性干扰，有时也采用遮采用欺骗性干扰，有时也采用遮盖性干扰。盖性干扰。SSJ是现代作战飞机、是现代作战飞机、舰艇、地面重要目标等必备的干舰艇、地面重要目标等必备的干扰手段。扰手段。第13页/共176页第十四页，共176页。7.2 遮盖(zhgi)性干扰第14页/共176页第十五页，共176页。一般来说，如果目标信号功率一般来说，如果目标信号功率S与噪声功率与噪声功率N相比相比(信噪比信噪比S/N)，超过检测超过检测(jin c)门限门限D，则可以，则可以第15页/共176页第

7、十六页，共176页。第16页/共176页第十七页，共176页。第17页/共176页第十八页，共176页。1.瞄准式干扰瞄准式干扰第18页/共176页第十九页，共176页。2.阻塞式干扰阻塞式干扰阻塞式干扰一般满足阻塞式干扰一般满足第19页/共176页第二十页，共176页。3.扫频式干扰扫频式干扰扫频式干扰一般扫频式干扰一般(ybn)满足满足(7.2.3)即干扰的中心频率即干扰的中心频率fj是以是以T为为周期的连续函数。扫频式干扰可周期的连续函数。扫频式干扰可第20页/共176页第二十一页，共176页。扫频式干扰兼备了窄带瞄准扫频式干扰兼备了窄带瞄准式干扰和宽带阻塞式干扰的特点，式干扰和宽带阻塞

8、式干扰的特点，通过动态扫描干扰频带，提高了通过动态扫描干扰频带，提高了干扰的功率利用率。扫频式干扰干扰的功率利用率。扫频式干扰第21页/共176页第二十二页，共176页。7.2.2 遮盖性干扰的效果度量遮盖性干扰的效果度量第22页/共176页第二十三页，共176页。由于由于Pd是信噪比的函数，所以是信噪比的函数，所以(suy)也将这种遮盖性干扰的效也将这种遮盖性干扰的效果度量方法简称为功率准则。含果度量方法简称为功率准则。含有雷达的作战系统很多，对它的有雷达的作战系统很多，对它的第23页/共176页第二十四页，共176页。根据奈曼根据奈曼皮尔逊准则，皮尔逊准则，Pd是是S/N的单调函数，其中的

9、单调函数，其中S和和N分分别表示雷达接收机输出端别表示雷达接收机输出端(通常通常为中放输出端为中放输出端)的目标回波信号的目标回波信号功率和高斯噪声功率功率和高斯噪声功率(功率谱对功率谱对应应(duyng)于线性系统响应于线性系统响应)。当。当进入雷达接收机的干扰信号为非进入雷达接收机的干扰信号为非第24页/共176页第二十五页，共176页。根据检测根据检测(jin c)原理，原理，S/N越低，越低，Pd越小，有时尽管越小，有时尽管N已经很大，但只要已经很大，但只要Pd0，在理论，在理论上，雷达对目标总有一定的发现上，雷达对目标总有一定的发现可能。因此，从遮盖性干扰机设可能。因此，从遮盖性干扰

10、机设计的观点，要求计的观点，要求Pd0显然是不显然是不合理的。根据作战实际，国内外合理的。根据作战实际，国内外第25页/共176页第二十六页，共176页。这里这里Ka是干扰信号调制样式、是干扰信号调制样式、干扰信号质量、接收机频率特性、干扰信号质量、接收机频率特性、信号处理方式等的综合性函数。信号处理方式等的综合性函数。将功率准则应用于雷达的威力将功率准则应用于雷达的威力范围，则将干扰机能够有效干扰范围，则将干扰机能够有效干扰的区域称为有效干扰区的区域称为有效干扰区Vj，并以，并以第26页/共176页第二十七页，共176页。7.2.3 噪声干扰噪声干扰第27页/共176页第二十八页，共176页

11、。1.射频噪声干扰射频噪声干扰射频噪声干扰可以表示为射频噪声干扰可以表示为第28页/共176页第二十九页，共176页。2.噪声调幅干扰噪声调幅干扰噪声调幅干扰是用噪声对射噪声调幅干扰是用噪声对射频信号频信号(xnho)调幅产生的，可调幅产生的，可表示为表示为第29页/共176页第三十页，共176页。第30页/共176页第三十一页，共176页。3.噪声调频干扰噪声调频干扰噪声调频干扰是用噪声对射噪声调频干扰是用噪声对射频信号进行频率调制而产生的，频信号进行频率调制而产生的，可表示为可表示为第31页/共176页第三十二页，共176页。第32页/共176页第三十三页，共176页。4.噪声调相干扰噪声

12、调相干扰噪声调相干扰是用噪声对射噪声调相干扰是用噪声对射频信号进行相位调制产生的，可频信号进行相位调制产生的，可表示为表示为第33页/共176页第三十四页，共176页。调相信号的能量主要集中在载波调相信号的能量主要集中在载波频率上，载频之外的其它频率分频率上，载频之外的其它频率分第34页/共176页第三十五页，共176页。5.噪声噪声(zoshng)脉冲干扰脉冲干扰噪声噪声(zoshng)脉冲干扰是脉冲干扰是第35页/共176页第三十六页，共176页。6.组合噪声干扰组合噪声干扰噪声脉冲干扰和连续噪声调噪声脉冲干扰和连续噪声调制干扰的统计特性是不同的。如制干扰的统计特性是不同的。如第36页/共

13、176页第三十七页，共176页。7.3 欺骗性干扰(gnro)第37页/共176页第三十八页，共176页。压制性干扰是通过降低雷达接收压制性干扰是通过降低雷达接收机信噪比使其难以发现目标，欺机信噪比使其难以发现目标，欺骗性干扰则是着眼于接收机的处骗性干扰则是着眼于接收机的处理过程，使其失去测量和跟踪真理过程，使其失去测量和跟踪真实目标的能力，即欺骗性干扰要实目标的能力，即欺骗性干扰要达到的目的是掩蔽真正的目标，达到的目的是掩蔽真正的目标，通过模拟真实信号，并加上合适通过模拟真实信号，并加上合适的调制方式的调制方式“制造制造”出假目标，出假目标，第38页/共176页第三十九页，共176页。不同的

14、雷达获取目标距离、角度、不同的雷达获取目标距离、角度、速度信息速度信息(xnx)的原理不尽相同，的原理不尽相同，而其发射信号的调制样式又是与而其发射信号的调制样式又是与第39页/共176页第四十页，共176页。7.3.1 欺骗性干扰的分类欺骗性干扰的分类为了方便对欺骗性干扰分类，首先定义以下参数。为了方便对欺骗性干扰分类，首先定义以下参数。V第40页/共176页第四十一页，共176页。(7.3.2)式中式中R、fd、St分别分别为目标所在的距离、方位、仰角、为目标所在的距离、方位、仰角、多普勒频率和回波功率。雷达能多普勒频率和回波功率。雷达能够够(nnggu)区分的区分的V中两个不同中两个不同

15、点目标点目标T1、T2的最小空间距离的最小空间距离第41页/共176页第四十二页，共176页。在一般条件下，欺骗性干扰在一般条件下，欺骗性干扰所形成的假目标所形成的假目标Tf也是也是V中的某中的某一个一个(y )或某一群不同于真实或某一群不同于真实目标目标T的确定点的集合，即的确定点的集合，即第42页/共176页第四十三页，共176页。第43页/共176页第四十四页，共176页。2.根据根据Tf与与T在在V中参数差别中参数差别的大小和调制方式分类的大小和调制方式分类1)质心干扰质心干扰当真、假目标的参数差别小当真、假目标的参数差别小于雷达的空间分辨率，即于雷达的空间分辨率，即(7.3.5)第4

16、4页/共176页第四十五页，共176页。式中式中S是真实目标的回波信是真实目标的回波信号功率，号功率，Sf和和Tf是假目标的回波是假目标的回波信号功率和在检测信号信号功率和在检测信号V中的位中的位置。置。2)假目标干扰假目标干扰当真、假目标的参数差别大当真、假目标的参数差别大于雷达的空间分辨率，即于雷达的空间分辨率，即第45页/共176页第四十六页，共176页。3)拖引干扰拖引干扰拖引干扰是一种周期性地从拖引干扰是一种周期性地从质心干扰到假目标质心干扰到假目标(mbio)干扰干扰的连续变化过程，典型的拖引干的连续变化过程，典型的拖引干第46页/共176页第四十七页，共176页。在停拖时间段在停

17、拖时间段0，t1)内，假内，假目标与真实目标出现的空间和时目标与真实目标出现的空间和时间近似重合，雷达很容易间近似重合，雷达很容易(rngy)检测和捕获。由于假目标的能量检测和捕获。由于假目标的能量高于真实目标，捕获后高于真实目标，捕获后AGC电路电路将按照假目标信号的能量来调整将按照假目标信号的能量来调整接收机的增益，以便对其进行连接收机的增益，以便对其进行连第47页/共176页第四十八页，共176页。 由于在拖引前已经被假目由于在拖引前已经被假目标控制了接收机增益，而且假目标控制了接收机增益，而且假目标的能量高于真实目标，所以雷标的能量高于真实目标，所以雷达的跟踪系统很容易被假目标拖达的跟

18、踪系统很容易被假目标拖引开，而抛弃真实目标。拖引段引开，而抛弃真实目标。拖引段的时间主要取决于最大误差的时间主要取决于最大误差Vmax和拖引速度和拖引速度v；在关闭时；在关闭时间段间段t2，Tj)内，欺骗式干扰关内，欺骗式干扰关达跟踪中断后的滞留和调整时间。达跟踪中断后的滞留和调整时间。第48页/共176页第四十九页，共176页。图图7.7为拖引干扰的后拖和前为拖引干扰的后拖和前拖的拖引过程：拖的拖引过程：1仅有回波仅有回波(hu b)，波门跟踪在回波，波门跟踪在回波(hu b)中中第49页/共176页第五十页，共176页。第50页/共176页第五十一页，共176页。7.3.2 距离欺骗干扰距

19、离欺骗干扰对脉冲雷达距离信息的欺骗主要是通过对接收到的雷达照射信号进对脉冲雷达距离信息的欺骗主要是通过对接收到的雷达照射信号进第51页/共176页第五十二页，共176页。第52页/共176页第五十三页，共176页。通常，通常，tf由两部分组成，即由两部分组成，即其中其中是由雷达与干扰机之间距离是由雷达与干扰机之间距离Rj所所引起的电波传播时延，引起的电波传播时延，tf则是干则是干扰机接收到雷达信号后的转发扰机接收到雷达信号后的转发(zhun f)时延。在一般情况下，时延。在一般情况下，干扰机无法确定干扰机无法确定Rj，所以，所以是未知的，主要控制时延是未知的，主要控制时延tf，这，这用锯齿波扫

20、频技术的干扰机。用锯齿波扫频技术的干扰机。第53页/共176页第五十四页，共176页。2.距离波门拖引干扰距离波门拖引干扰距离波门拖引干扰的假目标距离波门拖引干扰的假目标距离函数距离函数Rf(t)可用式可用式(7.3.8)表述。表述。其中其中R为目标所在距离；为目标所在距离；v和和a分分第54页/共176页第五十五页，共176页。将上式转换成距离将上式转换成距离(jl)波门波门拖引干扰的转发时延拖引干扰的转发时延tf为为第55页/共176页第五十六页，共176页。 干扰机针对接收到的一个干扰机针对接收到的一个雷达回波信号，先发射一个对其雷达回波信号，先发射一个对其放大的复制信号，使雷达跟踪回放

21、大的复制信号，使雷达跟踪回路跟踪干扰信号，然后干扰信号路跟踪干扰信号，然后干扰信号以均匀或连续递增的速度增大时以均匀或连续递增的速度增大时间延迟，雷达的跟踪波门逐渐远间延迟，雷达的跟踪波门逐渐远离真正的目标。在合适的时间，离真正的目标。在合适的时间，第56页/共176页第五十七页，共176页。第57页/共176页第五十八页，共176页。7.3.3 速度欺骗干扰速度欺骗干扰1.速度波门拖引干扰速度波门拖引干扰第58页/共176页第五十九页，共176页。第59页/共176页第六十页，共176页。第60页/共176页第六十一页，共176页。在实施速度波门拖引时，必在实施速度波门拖引时，必须确定合适的

22、拖引速度。一般来须确定合适的拖引速度。一般来说，干扰信号的多普勒频率说，干扰信号的多普勒频率fdj(t)的变化过程如下的变化过程如下门拖引欺骗的依据。门拖引欺骗的依据。第61页/共176页第六十二页，共176页。 图图7.11给出了给出了VGPO干扰机干扰机的基本组成。接收天线收到对方的基本组成。接收天线收到对方雷达信号雷达信号(xnho)，通过下变频，通过下变频和窄带跟踪滤波，得到包含多普和窄带跟踪滤波，得到包含多普勒频移信息的雷达信号勒频移信息的雷达信号(xnho)。第62页/共176页第六十三页，共176页。第63页/共176页第六十四页，共176页。2.假多普勒频率干扰假多普勒频率干扰

23、假多普勒频率干扰的基本原理是根据接收到的雷达信号，同时转发假多普勒频率干扰的基本原理是根据接收到的雷达信号，同时转发第64页/共176页第六十五页，共176页。第65页/共176页第六十六页，共176页。3.多普勒频率闪烁干扰多普勒频率闪烁干扰多普勒频率闪烁干扰的基本多普勒频率闪烁干扰的基本原理是在雷达速度跟踪电路的跟原理是在雷达速度跟踪电路的跟踪带宽踪带宽f 内，以内，以T为周期，交替为周期，交替产生产生fdj1、fdj2两个不同频移的干两个不同频移的干扰信号，造成雷达速度跟踪波门扰信号，造成雷达速度跟踪波门在两个干扰频率之间摆动，始终在两个干扰频率之间摆动，始终不能正确、稳定地捕获目标速度

24、。不能正确、稳定地捕获目标速度。第66页/共176页第六十七页，共176页。第67页/共176页第六十八页，共176页。在匀速拖引和加速度拖引时在匀速拖引和加速度拖引时的距离时延的距离时延trj(t)和多普勒频移和多普勒频移fdj(t)的调制函数分别如下：的调制函数分别如下：第68页/共176页第六十九页，共176页。7.3.4 角度欺骗干扰角度欺骗干扰第69页/共176页第七十页，共176页。这种干扰是指当干扰机在侦收到这种干扰是指当干扰机在侦收到雷达信号后，分别从分离一定距雷达信号后，分别从分离一定距离的两个发射机发射干扰信号，离的两个发射机发射干扰信号，第70页/共176页第七十一页，共

25、176页。7.4 无源(w yun)干扰第71页/共176页第七十二页，共176页。无法用频率选择的方法消除干扰。无法用频率选择的方法消除干扰。此外，无源干扰还具有此外，无源干扰还具有(jyu)如如下特点：能够干扰各种体制的雷下特点：能够干扰各种体制的雷达，干扰的空域大，干扰的频带达，干扰的空域大，干扰的频带宽，无源干扰器材制造简单，使宽，无源干扰器材制造简单，使第72页/共176页第七十三页，共176页。干扰的效果轻者使正常的规则信干扰的效果轻者使正常的规则信号变形失真，荧光屏图像模糊不号变形失真，荧光屏图像模糊不清，影响观测；重者荧光屏上图清，影响观测；重者荧光屏上图像混乱，甚至一片目标，

26、接收机像混乱，甚至一片目标，接收机饱和或过载。饱和或过载。根据实施方法和用途不同，根据实施方法和用途不同，第73页/共176页第七十四页，共176页。箔条大多使用半波长的振子，箔条大多使用半波长的振子，这种振子对电磁波的谐振、散射这种振子对电磁波的谐振、散射最强，材料最省。箔条干扰的实最强，材料最省。箔条干扰的实质是在交变电磁场的作用下，箔质是在交变电磁场的作用下，箔条上感应交变电流。根据电磁辐条上感应交变电流。根据电磁辐射理论，这个交变电流要辐射电射理论，这个交变电流要辐射电磁波，即产生二次辐射，从而对磁波，即产生二次辐射，从而对雷达起无源干扰作用。在空间大雷达起无源干扰作用。在空间大第74

27、页/共176页第七十五页，共176页。另一种是飞机或舰船自卫时投放另一种是飞机或舰船自卫时投放箔条，这种箔条快速散开，形成箔条，这种箔条快速散开，形成比目标大很多的回波，而目标本比目标大很多的回波，而目标本身作机动运动，这样身作机动运动，这样(zhyng)雷雷达不再跟踪目标而跟踪箔条。达不再跟踪目标而跟踪箔条。箔条能够同时对不同方向、箔条能够同时对不同方向、不同频率的多部雷达进行干扰，不同频率的多部雷达进行干扰，第75页/共176页第七十六页，共176页。1.箔条的有效反射面积箔条的有效反射面积箔条干扰是大量随机分布的箔条干扰是大量随机分布的箔条振子的响应的总和。箔条总箔条振子的响应的总和。箔

28、条总的有效反射面积等于箔条数乘以的有效反射面积等于箔条数乘以单根箔条的平均有效反射面积。单根箔条的平均有效反射面积。而单根箔条的反射面积与其长度而单根箔条的反射面积与其长度第76页/共176页第七十七页，共176页。 设被掩护目标的有效反射设被掩护目标的有效反射面积面积(min j)为为t，则所投放的，则所投放的箔条弹内的箔条弹内的N根箔条散开后形成根箔条散开后形成的箔条云的总有效反射面积的箔条云的总有效反射面积(min j)N应不小于被掩护目标应不小于被掩护目标第77页/共176页第七十八页，共176页。 考虑到箔条本身的损坏考虑到箔条本身的损坏(snhui)及投放后相互之间的影及投放后相互

29、之间的影第78页/共176页第七十九页，共176页。2.箔条的频率响应箔条的频率响应为了得到大的有效反射面积，为了得到大的有效反射面积，通常通常(tngchng)采用半波长振子采用半波长振子的箔条。但半波长箔条的频带很的箔条。但半波长箔条的频带很窄，只有中心频率的窄，只有中心频率的15%20%。第79页/共176页第八十页，共176页。3.第80页/共176页第八十一页，共176页。长箔条长箔条(长度大于长度大于10 cm)在空在空中的运动规律可以认为是完全随中的运动规律可以认为是完全随机的，能够对各种极化雷达实施机的，能够对各种极化雷达实施干扰。箔条云的极化特性还与雷干扰。箔条云的极化特性还

30、与雷第81页/共176页第八十二页，共176页。4.箔条云的时间特性箔条云的时间特性箔条云的形成时间是从发射箔条云的形成时间是从发射箔条弹起到箔条云形成后达到战箔条弹起到箔条云形成后达到战术要求规定的雷达散射截面所经术要求规定的雷达散射截面所经过的时间。箔条弹被发射到空中过的时间。箔条弹被发射到空中刚爆炸后，箔条云密度逐渐减小，刚爆炸后，箔条云密度逐渐减小，第82页/共176页第八十三页，共176页。5.箔条云的频谱特性箔条云的频谱特性箔条从被投放到成为成熟的箔条从被投放到成为成熟的箔条云团是一个扩散过程，由于箔条云团是一个扩散过程，由于箔条云是由数目繁多且速度随机箔条云是由数目繁多且速度随机

31、分布的单个箔条构成，所以分布的单个箔条构成，所以(suy)对整个箔条云团的扩散速对整个箔条云团的扩散速度的计算只能在统计意义下进行。度的计算只能在统计意义下进行。箔条云投放空中后，通常认箔条云投放空中后，通常认第83页/共176页第八十四页，共176页。而且不同的箔条由于受到的雷达而且不同的箔条由于受到的雷达照射角度不同，产生的多普勒频照射角度不同，产生的多普勒频移也不相同，这些因素引起了箔移也不相同，这些因素引起了箔条云频谱的展宽效应。条云频谱的展宽效应。大量文献资料中指出，当箔大量文献资料中指出，当箔条云成熟之后，在相对较短的时条云成熟之后，在相对较短的时第84页/共176页第八十五页，共

32、176页。其中，其中，vc是箔条云的速度；是箔条云的速度；vc是箔条云的平均速度；是箔条云的平均速度；c为速为速第85页/共176页第八十六页，共176页。6.箔条的战术应用箔条的战术应用在现代战争中，箔条的应用在现代战争中，箔条的应用主要有：主要有：(1)用于在主要攻击方向上形用于在主要攻击方向上形第86页/共176页第八十七页，共176页。现代现代(xindi)雷达必须采用雷达必须采用7.5 雷达抗干扰的主要(zhyo)措施第87页/共176页第八十八页，共176页。(2)旁瓣对消。针对连续波干旁瓣对消。针对连续波干扰，增加若干个辅助天线，利用扰，增加若干个辅助天线，利用辅助天线与主天线接

33、收的干扰信辅助天线与主天线接收的干扰信号的相关性，在雷达工作的休止号的相关性，在雷达工作的休止期采集干扰信号的样本，并计算期采集干扰信号的样本，并计算权值，通过对辅助天线接收信号权值，通过对辅助天线接收信号加权求和后再与主天线接收信号加权求和后再与主天线接收信号相减，从而达到抑制干扰的目的。相减，从而达到抑制干扰的目的。第88页/共176页第八十九页，共176页。(5)频率捷变。针对一些存储、频率捷变。针对一些存储、转发式干扰，需要对接收的雷达转发式干扰，需要对接收的雷达信号进行调制后再发射出去，需信号进行调制后再发射出去，需要一定的延时，因此，可以通过要一定的延时，因此，可以通过频率捷变的工

34、作方式达到抑制干频率捷变的工作方式达到抑制干扰的目的。扰的目的。(6)脉间波形捷变。过去雷达脉间波形捷变。过去雷达只采用单一波形，容易受到干扰。只采用单一波形，容易受到干扰。现代雷达的波形产生灵活，可以现代雷达的波形产生灵活，可以标。标。第89页/共176页第九十页，共176页。除自适应数字波束除自适应数字波束(bsh)形形第90页/共176页第九十一页，共176页。7.6.1 截获因子与低截获概率雷达截获因子与低截获概率雷达(lid)低副瓣、超低副瓣天线技术低副瓣、超低副瓣天线技术是属于实现低截获概率是属于实现低截获概率(Low 。7.6 低副瓣、超低副瓣天线(tinxin)技术第91页/共

35、176页第九十二页，共176页。如图如图7.13所示，为躲避截获所示，为躲避截获接收机的侦察，雷达的探测距离接收机的侦察，雷达的探测距离Rr必须比截获接收机的截获距离必须比截获接收机的截获距离RI远。为了定量分析低截获概率远。为了定量分析低截获概率雷达的雷达的LPI性能，施里海尔性能，施里海尔(D.C Schleher)提出了截获概率因子提出了截获概率因子的概念，的概念，雷达有被干扰和摧毁的危险；雷达有被干扰和摧毁的危险；第92页/共176页第九十三页，共176页。而当而当1时，雷达能发现截获接时，雷达能发现截获接收机平台收机平台(pngti)目标而截获接目标而截获接收机不能检测到雷达的存在，

36、此收机不能检测到雷达的存在，此第93页/共176页第九十四页，共176页。第94页/共176页第九十五页，共176页。下面用具体的公式推导来讨下面用具体的公式推导来讨论截获因子与雷达相关参数的关论截获因子与雷达相关参数的关系，从中分析影响截获因子的主系，从中分析影响截获因子的主要因素。要因素。自由空间中雷达作用距离方自由空间中雷达作用距离方程为程为第95页/共176页第九十六页，共176页。自由空间中侦察接收机截获自由空间中侦察接收机截获雷达信号的距离方程为：雷达信号的距离方程为：第96页/共176页第九十七页，共176页。对于收发共用天线的雷达系对于收发共用天线的雷达系统统GtGr，当给定，

37、当给定(i dn)雷雷达的最大作用距离达的最大作用距离Rrmax值时，值时，把式把式(7.6.2)和式和式(7.6.3)代入式代入式第97页/共176页第九十八页，共176页。7.6.2 低副瓣、超低副瓣天线技术低副瓣、超低副瓣天线技术第98页/共176页第九十九页，共176页。 低截获概率设计对雷达天低截获概率设计对雷达天线旁瓣电平提出线旁瓣电平提出(t ch)了很高的了很高的技术指标，在天线理论上，天线技术指标，在天线理论上，天线副瓣电平低于副瓣电平低于30 dB者称为低者称为低副瓣天线，低于副瓣天线，低于40 dB者称为者称为超低副瓣天线。雷达天线旁瓣电超低副瓣天线。雷达天线旁瓣电平越低

38、，则侦察系统要想达到相平越低，则侦察系统要想达到相第99页/共176页第一百页，共176页。假如雷达副瓣增益假如雷达副瓣增益(第一副瓣电第一副瓣电平平)为为3040 dB，那么就可，那么就可第100页/共176页第一百零一页，共176页。7.7.1 SLC的工作原理的工作原理自适应天线旁瓣对消是一种自适应天线旁瓣对消是一种常用的雷达抗有源干扰的技术常用的雷达抗有源干扰的技术7.7 副瓣对消(duxio)(SLC) 第101页/共176页第一百零二页，共176页。旁瓣对消器就是利用辅助旁瓣对消器就是利用辅助(fzh)天线接收的干扰信号来压天线接收的干扰信号来压低通过主天线或相控阵天线旁瓣低通过主

39、天线或相控阵天线旁瓣方向进来的定向干扰。在雷达接方向进来的定向干扰。在雷达接收天线收天线(以下称为主天线以下称为主天线)的附近的附近安装若干个辅助安装若干个辅助(fzh)天线，辅天线，辅助助(fzh)天线的主瓣很宽，增益天线的主瓣很宽，增益与主天线的平均旁瓣相当，为弱与主天线的平均旁瓣相当，为弱。第102页/共176页第一百零三页，共176页。辅助天线信号经加权求和后，再辅助天线信号经加权求和后，再与主天线接收的干扰信号相减，与主天线接收的干扰信号相减，使得主通道的干扰输出功率最小，使得主通道的干扰输出功率最小，从而达到干扰对消的目的从而达到干扰对消的目的(md)。当干扰变化时自适应地调整权值

40、，当干扰变化时自适应地调整权值，保持干扰输出功率最小。典型的保持干扰输出功率最小。典型的旁瓣对消系统如图旁瓣对消系统如图7.14(a)所示。所示。第103页/共176页第一百零四页，共176页。增加辅助通道的目的就是接增加辅助通道的目的就是接收与主天线副瓣中的干扰一样的收与主天线副瓣中的干扰一样的信号用于对消干扰。辅助天线必信号用于对消干扰。辅助天线必须放置在离雷达天线相位中心须放置在离雷达天线相位中心(zhngxn)相当近的地方，以保相当近的地方，以保证其获得的干扰信号取样与雷达证其获得的干扰信号取样与雷达天线副瓣接收的干扰信号的相关天线副瓣接收的干扰信号的相关第104页/共176页第一百零

41、五页，共176页。辅助天线可以是离散的多个辅助天线可以是离散的多个天线，也可以是相控阵天线的一天线，也可以是相控阵天线的一组接收单元。对于相控阵天线，组接收单元。对于相控阵天线，辅助天线可以集成在主天线阵中，辅助天线可以集成在主天线阵中，如图如图7.14(b)。尽量减小天线之间。尽量减小天线之间的电磁耦合可保证低的副瓣电平。的电磁耦合可保证低的副瓣电平。辅助天线置于主天线的中心，缩辅助天线置于主天线的中心，缩短了主天线与辅助天线的相位中短了主天线与辅助天线的相位中第105页/共176页第一百零六页，共176页。第106页/共176页第一百零七页，共176页。对于对于(duy)相控阵天线有两相控

42、阵天线有两种不同的方法形成辅助通道。一种不同的方法形成辅助通道。一种方法是单个或一组辐射单元与种方法是单个或一组辐射单元与一个一个RF接收机相连，如图接收机相连，如图7.14(b)所示。相应的低增益输出形成一所示。相应的低增益输出形成一个通往个通往SLC的辅助通道。辅助单的辅助通道。辅助单元必须非规则放置以避免辅助阵元必须非规则放置以避免辅助阵列产生栅瓣。另一种方法是辅助列产生栅瓣。另一种方法是辅助第107页/共176页第一百零八页，共176页。对辅助通道的输出信号加权对辅助通道的输出信号加权求和，再从主通道输出信号中减求和，再从主通道输出信号中减去辅助通道加权求和后的信号，去辅助通道加权求和

43、后的信号，使主通道的干扰输出功率最小。使主通道的干扰输出功率最小。第108页/共176页第一百零九页，共176页。(7.7.1)利用利用(lyng)主、副天线接收主、副天线接收的干扰信号的样本，估计主、副的干扰信号的样本，估计主、副第109页/共176页第一百一十页，共176页。 最佳加权矢量最佳加权矢量根据根据最小均方误差最小均方误差(wch)准则确定，准则确定，系统输出系统输出Vo的均方预测误差的均方预测误差(wch)等于输出剩余干扰的功等于输出剩余干扰的功第110页/共176页第一百一十一页，共176页。衡量衡量(hng ling)SLC的性能的性能一般用干扰对消比一般用干扰对消比(JC

44、R)表示，表示，它定义为无它定义为无SLC时与有时与有SLC时输时输第111页/共176页第一百一十二页，共176页。7.7.2 SLC的主要类型的主要类型SLC第112页/共176页第一百一十三页，共176页。第113页/共176页第一百一十四页，共176页。2.模数混合式旁瓣对消模数混合式旁瓣对消与全模拟式或者全数字式的与全模拟式或者全数字式的旁瓣对消系统相比，模数混合式旁瓣对消系统相比，模数混合式旁瓣对消系统具有一定的优势。旁瓣对消系统具有一定的优势。所以在某些特定的场合或特殊的所以在某些特定的场合或特殊的第114页/共176页第一百一十五页，共176页。数字处理模块就是采用直接矩阵数字

45、处理模块就是采用直接矩阵求逆求逆(SMI)算法或最小均方误差算法或最小均方误差(LMS)算法计算权值，并将计算算法计算权值，并将计算的权值转换成衰减控制量和相移的权值转换成衰减控制量和相移控制量后传送控制量后传送(chun sn)给模给模拟处理模块，通过数控衰减器和拟处理模块，通过数控衰减器和数控移相器对辅助通道的干扰信数控移相器对辅助通道的干扰信第115页/共176页第一百一十六页，共176页。第116页/共176页第一百一十七页，共176页。设主天线接收的干扰信号为设主天线接收的干扰信号为X，辅助，辅助(fzh)天线接收的干扰天线接收的干扰信号为信号为Y1、Y2、YN。主天。主天线信号到达

46、数字信号处理模块时线信号到达数字信号处理模块时为为Xs，由于在辅助，由于在辅助(fzh)天线接天线接收通道增加一个反相器，所以辅收通道增加一个反相器，所以辅助助(fzh)天线信号到达数字信号天线信号到达数字信号第117页/共176页第一百一十八页，共176页。式中，式中，Wopt为最优化权值，为最优化权值，辅助通道信号的自相关矩阵为辅助通道信号的自相关矩阵为辅助通道信号和主通辅助通道信号和主通道信号的互相关矢量为道信号的互相关矢量为对对Wopt量化得到量化得到Wopt的幅度的幅度Aw、Aw和相位和相位jw、jw，转化为，转化为衰减控制量和相移控制量后传送衰减控制量和相移控制量后传送(7.7.6

47、)第118页/共176页第一百一十九页，共176页。式中式中分别表示分别表示辅助通道及其反相通道接收辅助通道及其反相通道接收(jishu)的干扰信号经过数控移的干扰信号经过数控移相器移相后的信号。相器移相后的信号。模数混合式旁瓣对消相对于模数混合式旁瓣对消相对于数字式旁瓣对消而言，省去了对数字式旁瓣对消而言，省去了对消输出转换成模拟信号时的上变消输出转换成模拟信号时的上变第119页/共176页第一百二十页，共176页。7.7.3 SLC的自适应权值计算方法的自适应权值计算方法实施实施SLC自适应权值计算方法主要有两类：开环法自适应权值计算方法主要有两类：开环法(也称直解也称直解第120页/共1

48、76页第一百二十一页，共176页。第121页/共176页第一百二十二页，共176页。第122页/共176页第一百二十三页，共176页。1.开环法开环法(直解法直解法)N第123页/共176页第一百二十四页，共176页。上式表明，对消剩余就是由上式表明，对消剩余就是由主天线信号主天线信号(xnho)减去权矢量减去权矢量和辅助天线信号和辅助天线信号(xnho)的内积，的内积，而对消的目的是使对消剩余功率而对消的目的是使对消剩余功率最小。此准则就是最小均方最小。此准则就是最小均方第124页/共176页第一百二十五页，共176页。其中其中E表示统计期望；表示统计期望；表示辅助通道和主通道表示辅助通道和

49、主通道的互相关函数矩阵，的互相关函数矩阵，表表示辅助通道的自相关函数矩阵，示辅助通道的自相关函数矩阵，对于输入的平稳信号，式对于输入的平稳信号，式(7.7.8)中的中的是权矢量是权矢量W的二次型函数，的二次型函数，第125页/共176页第一百二十六页，共176页。 若若0，就可得到最佳，就可得到最佳权矢量权矢量Wopt，即，即(7.7.10)当式当式(7.7.10)中的自相关矩阵中的自相关矩阵第126页/共176页第一百二十七页，共176页。 式式(7.7.11)就是著名的就是著名的Wiener-Hopf方程。由此式求出方程。由此式求出的最优权值能保证干扰对消的剩的最优权值能保证干扰对消的剩余

50、功率最小。余功率最小。直解法就是直接求解干扰协直解法就是直接求解干扰协第127页/共176页第一百二十八页，共176页。2.闭环法闭环法闭环即反馈闭环即反馈(fnku)控制技控制技第128页/共176页第一百二十九页，共176页。图图7.14(a)(含连线含连线a)所示为所示为N辅助天线的闭环自适应旁瓣对消辅助天线的闭环自适应旁瓣对消的原理框图。图中的原理框图。图中X表示主天线表示主天线接收的信号；接收的信号； YY1，Y2，YN T表示辅助天线接收表示辅助天线接收的信号；的信号； WW1，W2，WNT表示加权系数；表示加权系数；Vo表示表示对消输出。对消输出。第129页/共176页第一百三十

51、页，共176页。 如果以时刻如果以时刻j的误差平方的误差平方作为同一时刻瞬时均方误差作为同一时刻瞬时均方误差j的的估计，那么估计，那么| ej |2对于对于Wj的梯度，的梯度，用用 表示表示(biosh)，于是有，于是有第130页/共176页第一百三十一页，共176页。 最陡下降法是最陡下降法是Widrow和和Hoff两人在两人在20世纪世纪50年代提出的年代提出的求最佳权矢量的简单而有效的一求最佳权矢量的简单而有效的一种递推方法。最陡下降法就是下种递推方法。最陡下降法就是下一个一个(y )权矢量权矢量Wj1等于现在等于现在的权矢量的权矢量Wj加一个加一个(y )正比于正比于第131页/共17

52、6页第一百三十二页，共176页。式中式中为控制迭代为控制迭代(di di)步步长的参数，长的参数， 的取值范围为的取值范围为第132页/共176页第一百三十三页，共176页。7.7.4 SLC的性能分析的性能分析第133页/共176页第一百三十四页，共176页。首先分析只有一个辅助天线首先分析只有一个辅助天线时的对消性能和干扰相关性之间时的对消性能和干扰相关性之间的关系，假设的关系，假设(jish)辅助天线辅助天线1第134页/共176页第一百三十五页，共176页。第135页/共176页第一百三十六页，共176页。 观察式观察式(7.7.19)可知，分母可知，分母中的第二项是主辅天线接收干扰中

53、的第二项是主辅天线接收干扰的互相关系的互相关系(gun x)数数r =因此旁瓣相消的性能取决因此旁瓣相消的性能取决于主辅两通道干扰的相关性，最于主辅两通道干扰的相关性，最第136页/共176页第一百三十七页，共176页。从式从式(7.7.20)中可知，中可知，SLC的对的对消消(duxio)性能取决于主天线和性能取决于主天线和辅助天线所接收到的信号间的相辅助天线所接收到的信号间的相关系数。相关系数的值越接近关系数。相关系数的值越接近1，SLC性能就越好。相关性的降低性能就越好。相关性的降低会导致相消性能变差。会导致相消性能变差。第137页/共176页第一百三十八页，共176页。最佳最佳(zu

54、ji)权系数为权系数为第138页/共176页第一百三十九页，共176页。其中其中01、02和和12分别分别第139页/共176页第一百四十页，共176页。 实际雷达系统中影响自适应实际雷达系统中影响自适应(shyng)天线旁瓣对消性能的因天线旁瓣对消性能的因素有很多，主要有：由素有很多，主要有：由AD变变第140页/共176页第一百四十一页，共176页。模拟信号量化会产生量化误模拟信号量化会产生量化误差，量化误差的影响可以借助于差，量化误差的影响可以借助于加性噪声信号来进行分析，一般加性噪声信号来进行分析，一般可以把量化的取样值表示为可以把量化的取样值表示为(7.7.23)第141页/共176

55、页第一百四十二页，共176页。同样，主天线输入干扰可表示为同样，主天线输入干扰可表示为其中其中e是与是与e1独立同分独立同分布的白噪声。假设布的白噪声。假设n与与n1为全相为全相关关(即相关系数为即相关系数为1)的两个零均值的两个零均值平稳过程平稳过程(guchng)，则，则与与的相关系数为：的相关系数为：第142页/共176页第一百四十三页，共176页。 由式由式(7.7.25)可以可以(ky)看出，看出，即使在两路干扰全相关的情况下，即使在两路干扰全相关的情况下，由于量化噪声的存在也不可能做由于量化噪声的存在也不可能做第143页/共176页第一百四十四页，共176页。第144页/共176页

56、第一百四十五页，共176页。7.8 旁瓣消隐(xio yn)(SLB)第145页/共176页第一百四十六页，共176页。通过采用适当的门限通过采用适当的门限F比较两通比较两通道中的不同信号道中的不同信号(xnho)，合适，合适的消隐逻辑线路会允许该信号的消隐逻辑线路会允许该信号(xnho)通过。由于主通道的信通过。由于主通道的信号号(xnho)明显强于辅助通道的明显强于辅助通道的信号信号(xnho)，因而主通道信号，因而主通道信号(xnho)通过门电路，然后再经通过门电路，然后再经过普通门限，从而确定被雷达探过普通门限，从而确定被雷达探天线辐射波瓣图。天线辐射波瓣图。第146页/共176页第一

57、百四十七页，共176页。第147页/共176页第一百四十八页，共176页。第148页/共176页第一百四十九页，共176页。第149页/共176页第一百五十页，共176页。旁瓣消隐的性能可用如下的旁瓣消隐的性能可用如下的概率来表示：概率来表示：(1)消隐雷达副瓣干扰的概率消隐雷达副瓣干扰的概率PB，即当，即当H2为真时，接收信号为真时，接收信号(u，v)与与H2的联合概率。的联合概率。PB是干是干扰噪声比扰噪声比(JNR)、消隐门限、消隐门限F、辅、辅助助(fzh)天线与雷达天线副瓣增天线与雷达天线副瓣增第150页/共176页第一百五十一页，共176页。(4)通过雷达副瓣进入的干扰通过雷达副瓣

58、进入的干扰所产生的假目标的检测概率所产生的假目标的检测概率PFT，它是它是H2为真时接收信号为真时接收信号(xnho)(u，v)与与H1的联合概率。的联合概率。PFT是是JNR、门限、门限和和F、增益比、增益比的函数。的函数。第151页/共176页第一百五十二页，共176页。副瓣消隐的设计要求适当地副瓣消隐的设计要求适当地选择以下参数：选择以下参数：(1)辅助天线与雷达天线副瓣辅助天线与雷达天线副瓣增益比增益比和辅助天线增益和辅助天线增益w；第152页/共176页第一百五十三页，共176页。7.9.1 频率捷变技术频率捷变技术(jsh)的发展的发展频率捷变技术频率捷变技术(jsh)是指单是指单

59、个发射信号的载频随着时间以随个发射信号的载频随着时间以随机或预定方式在较宽的频带内作机或预定方式在较宽的频带内作7.9 频率(pnl)捷变第153页/共176页第一百五十四页，共176页。第154页/共176页第一百五十五页，共176页。可以在数微秒到数十微秒的可以在数微秒到数十微秒的时间内将干扰频率对准时间内将干扰频率对准(du zhn)雷达工作频率。为了应对这种干雷达工作频率。为了应对这种干扰，出现了频率捷变雷达。第二扰，出现了频率捷变雷达。第二阶段主要是抗阻塞式干扰，体现阶段主要是抗阻塞式干扰，体现在功率密度的对抗上。为了有效在功率密度的对抗上。为了有效干扰频率捷变雷达，必须施放宽干扰频率捷变雷达，必须施放宽带阻塞式干扰，其干扰信号的频带阻塞式干扰，其干扰信号的频第155页/共176页第一百五十六页，共176页。7.9.2 自适应频率捷变技术自适应频率捷变技术第156页/共176页第一百五十七页，共176页。实现自适应频率捷变雷达的实现自适应频率捷变雷达的关键就是实现雷达对目标或干扰关键就是实现雷达对目标或干扰信号最佳频率的自动跟踪。在自信号最佳频率的自动