2.4 雷达系统面临的对抗性干扰环境

所谓雷达对抗是指一切从敌方雷达及其武器系统获取信息（雷达侦察），然后破坏、扰乱和摧毁敌方及其武器系统的正常工作（雷达干扰和摧毁）的战术、技术措施的统称。其任务是对敌方雷达进行侦察、干扰、摧毁，以及当敌方干扰、侦察和摧毁我方雷达时进行防护。侦察与反侦察、干扰与反干扰，雷达对抗是敌我双方在电磁环境中的反复斗争博弈，其任务过程决定了雷达在对抗性环境中所面临的电磁环境极其复杂且越来越恶劣。图2.6展示的是战场复杂电磁环境下雷达面临的对抗性干扰环境，一部雷达可能面临来自空中和陆地的各种各样的有源、无源干扰。

2.4.1 雷达系统面临的对抗性干扰分类

随着技术的不断进步，脉冲干扰、连续波干扰、诱饵干扰、欺骗干扰等各式各样的雷达干扰方式层出不穷，干扰技术越来越先进，干扰功率越来越强。从不同的角度对雷达干扰进行分类，有助于提升我们对雷达系统面临的对抗性干扰环境的复杂性有一个宏观的认识。

从类别上，可以将雷达面临的对抗性干扰分为以下几类。

按照干扰能量的来源可分为两类：有源干扰、无源干扰。

按照干扰信号的作用原理可分为两类：压制式干扰和欺骗干扰。

按照雷达、目标、干扰机的空间位置可分为四类：

（1）远距离支援干扰。干扰机远离雷达和目标，一般位于敌方火力威胁范围以外，通过辐射强干扰信号掩护目标。干扰信号主要从雷达天线的旁瓣进入接收机，一般由专用的大功率干扰发射机担任，采用压制式干扰或密集假目标欺骗干扰。

（2）随队干扰。干扰机位于被保护目标附近，随行目标运动，通过辐射强干扰信号掩护目标，干扰信号主要从雷达天线的主瓣进入接收机。

（3）自卫干扰。干扰机位于被保护目标上，使自己免受敌方雷达和武器系统的威胁。它的干扰信号始终从雷达天线主瓣进入接收机。

（4）近距离干扰。干扰机到雷达的距离小于雷达到被保护目标的距离，甚至尽可能接近雷达，通过率先接收到雷达信号，快速引导和发射一定功率的干扰信号掩护后续目标。近距离干扰主要采用压制式干扰或密集假目标欺骗干扰。

2.4.2 雷达系统面临的有源压制式干扰

压制式干扰的作用就是用噪声或者类似噪声的干扰信号遮盖或者压制目标回波信号，组织雷达检测目标信息。它的基本原理是降低雷达检测目标时的信噪比（S/N），根据雷达检测原理，在给定的虚警概率P_fa下，检测概率将随S/N的降低而相应降低，从而造成雷达检测目标的困难。

按照干扰信号中心频率 f_js、频谱宽度K相对于雷达信号中心频率 f_s与频谱宽度Δf_r之间的关系，可将有源压制式干扰分为瞄准式干扰、阻塞式干扰和扫频式干扰。

1.瞄准式干扰

一般满足如下关系：

瞄准式干扰的主要优点是在雷达信号频带内的干扰功率强，因而也是压制式干扰的首选方式，缺点是对频率引导的要求较高，当雷达信号中心频率 f_s在脉间大范围捷变时，干扰机必须具有实时、快速引导跟踪的能力。

2.阻塞式干扰

一般满足如下关系：

由于阻塞式干扰的干扰频带较宽，可以相应地降低对频率引导精度的要求，并且可以同时干扰Δf_j带内的所有雷达，包括在带内的频率捷变和频率分集雷达。其缺点是在Δf_j带内的干扰功率密度低，特别是在没有雷达信号频谱存在的频域也存在干扰能量，造成干扰功率的浪费。近年来，阻塞式干扰已经逐渐被分集瞄准式干扰所取代。

3.扫频式干扰

一般满足如下关系：

即干扰信号中心频率 f_j（t）是覆盖 f_s、以 T 为周期、在扫频范围[min（ f_j（t）），max（ f_j（t））]内连续调谐的函数。扫频式干扰可以对干扰频带内的各雷达波形形成周期性间断的强干扰。由于扫频范围较大，也可以降低对频率引导的要求，同时干扰扫频范围内的频率捷变、频率分集雷达。它的缺点是在扫频范围内的平均功率密度较低，近年来的改进主要是改变周期T，形成间隔和宽度非均匀的强干扰。

典型的有源压制式干扰为噪声调幅干扰和噪声调频干扰。噪声干扰能遮盖各种形式的雷达信号，具有多种干扰效果，几乎对任何雷达系统都有效，而且不易反干扰。现在和将来噪声调制的干扰机都将是数量多、用途广、威力大的干扰机类型。

广义平稳的高斯过程

称为噪声调幅干扰。其中包络U_n （t）是均值为0，方差为，在区间[-U₀ ，∞）分布的广义平稳随机过程；相位过程φ（t）服从[0，2π]均匀分布，且与U_n（t）独立；U₀和载频_jω为常数，_jω远大于J（t）的谱宽。噪声调幅干扰信号波形示意图如图2.7所示。

根据著名的噪声调幅定理，噪声调幅干扰功率的一半为载波功率，一半功率为边带功率E[U_n （t）U_n （t）]/2，噪声调幅干扰功率谱示意图如图2.8所示。

主要起干扰作用的噪声功率是边带功率，因此在调幅干扰中应尽可能提高U_n （t）的功率。在实际工程中采用长周期、自相关特性呈冲击函数的伪随机噪声调幅。噪声调幅干扰的载波振幅随噪声的起伏而变化，雷达受干扰后，其幅度检波器输出的就是一片随机起伏的杂波，噪声在雷达显示器上压制并遮盖有用的目标回波。其主要缺点是干扰功率利用率低，干扰效果随频率瞄准误差的增大迅速下降。

广义平稳的高斯过程

称为噪声调频干扰。其中调制噪声u （t）为零均值的广义平稳随机过程；φ为在[0，2π]上均匀分布的随机变量，且与u（t）独立；U₀、_jω、K_FM为常数，分别为噪声调频干扰的振幅、中心频率和调频斜率。噪声调频干扰波形示意图如图2.9所示。

噪声调频干扰功率谱有以下特性。

（1）噪声调频干扰信号的功率谱密度与调制噪声的概率密度具有线性变换关系，这种线性变换关系可以大大简化调频干扰信号功率的计算方法。

（2）噪声调频信号功率等于载波功率，这是与噪声调幅干扰不一样的。

（3）噪声调频信号的等效干扰带宽与调制噪声的带宽无关，只取决于调制噪声的功率和调频斜率K_FM。

噪声调频波是连续的等幅波，它的频率以载波频率为中心，按噪声电压的规律上下偏移，这种频率偏移形成噪声调频波的干扰带宽。由于频偏相应地大于雷达接收机的带宽，使得调频波频率不断地扫过雷达接收机的通带，时而进入、时而离开接收机的通频带，形成一系列宽度、间隔、幅度都随机变化的中频脉冲信号，经过检波器后就变为幅度随机起伏的视频噪声，能压制和遮盖目标回波，这就是等幅的噪声调频波产生干扰效果的机理。

噪声调频干扰是最常用的噪声压制干扰方式，因为噪声调频的载波功率可按发射管的最大容许功率来设计，而噪声调幅干扰只能按照发射管最大容许功率的四分之一来设计。调频干扰以瞄准雷达的工作频率进行，干扰效果不至变坏。此外，噪声调频可以很方便地实现瞄准干扰或者宽带阻塞干扰。

2.4.3 雷达系统面临的有源欺骗干扰

欺骗干扰的作用原理是：采用假的目标或目标信息作用于雷达的目标检测、参数测量和跟踪系统，使雷达发生严重的虚警，或者不能正确地测量和跟踪目标参数。

根据假目标与真目标在目标参数空间中的参数信息的差别，可以将欺骗干扰分为六类：距离欺骗干扰、角度欺骗干扰、速度欺骗干扰、AGC欺骗干扰、图像欺骗干扰、多参数欺骗干扰，其中以前三类干扰为主。

1.距离欺骗干扰

雷达常用的测距方法有脉冲包络测距法和连续波测距法。

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行时间上的延时调制和放大转发来实现的，主要采用距离假目标和距离波门拖引干扰。

假目标干扰多用于目标的自卫干扰，而且假目标距离都会位于真目标之后。

实现距离假目标干扰的方法很多，有采用储频技术的转发式干扰机，有采用频率引导技术的应答式干扰机，也有采用锯齿波扫频技术的干扰机。

距离波门拖引干扰专门用于破坏火控雷达中的距离跟踪信息，射频延迟方法的距离波门拖引干扰技术产生器如图2.10所示。任何跟踪雷达都有自动距离跟踪系统，其工作原理是利用一个距离跟踪波门（由宽度相同、彼此相邻的前后波门组成）来跟踪目标。平时雷达的距离波门在整个距离上自动搜索目标回波，当波门套住了目标回波而又未对准时，前后波门截获的回波脉冲宽度不等，便产生误差信号来调整距离波门自动对准目标回波脉冲，此后不管目标如何运动，距离波门都会自动跟踪目标回波，实现对目标的自动距离跟踪。因此，要破坏雷达的距离跟踪系统，只要产生一个比目标回波强得多的干扰脉冲，使其开始与目标回波重合，以俘获雷达的自动增益控制，在强干扰脉冲作用下，自动增益控制电路使中频放大增益降低，于是本来就微弱的回波受到抑制，距离波门就跟踪干扰脉冲了。然后逐步将干扰脉冲移开，便可把距离波门拖走，这就是距离波门拖引干扰原理。

连续波调频测距雷达的目标距离信息来自收发信号的频差 f_c。因此对连续波调频测距雷达距离信息的欺骗干扰可以采用对接信号的移频转发和延迟转发两种干扰方式。

移频转发距离欺骗的原理主要是根据干扰样式的要求，对接收到的雷达照射信号产生适当的频移 f_cj，再将频移后的干扰信号放大，转发到雷达接收天线。移频转发干扰器组成如图2.11所示。

采用延迟转发方式对连续波调频雷达产生距离假目标干扰的原理与对脉冲雷达产生距离假目标干扰的原理类似，可参考相关文献。

2.角度欺骗干扰

雷达对目标角度信息的检测和跟踪主要依靠雷达收发天线对不同方向入射电磁波的振幅和相位响应来进行。常用的角度测量和跟踪方法有：圆锥扫描角度跟踪、线性扫描角度跟踪和单脉冲角度跟踪。

圆锥扫描角度跟踪系统的收发天线是共用的，因此圆锥扫描信息或者误差信号包络也表现在其发射信号中，比较容易被雷达侦察机检测和识别出来。对圆锥扫描角度跟踪系统的主要干扰是倒相干扰与倒相方波干扰，倒相方波干扰机组成及其工作原理如图2.12所示。

圆锥扫描雷达发射信号①，经过干扰机接收天线送至低噪声放大/定向耦合器，定向耦合器的主路输出送给前级功放，辅路输出经包络检波、视放、峰值检测、选频放大，输出误差信号包络②，将误差信号包络倒相，形成倒相方波信号③，经过功率驱动，用作末级功放的振幅调制。这种调制方式称为倒相方波干扰，如果采用信号②直接对末级功放进行调幅，则称为倒相干扰。由于倒相方波干扰的基波分量就是倒相正弦波，其基波的有效功率是倒相正弦波有效功率的1.63倍，且通断性的方波调制比振幅连续性的正弦波调制易于实现，因此工程上几乎都采用倒相方波干扰。

线性扫描角度跟踪系统天线扫描调制的包络也表现在其发射信号中，比较容易被雷达侦察机检测和识别出来，所以对线性扫描角度跟踪系统的干扰为角度波门挖空干扰，其干扰机组成及工作原理如图2.13所示。

角度波门挖空干扰与倒相方波干扰的主要差别是加给末级功放的调制信号。低噪声放大、定向耦合器的辅路输出经包络检波、视放、峰值检测、低频放大，输出天线扫描包络调制信号②，将包络信号②限幅、整形，形成干扰机选通干扰方波③。干扰方波③经过干扰控制电路，产生挖空干扰方波④，用于对末级功放的通断调制。功放输出的射频信号⑤经过干扰机的发射天线辐射到空间。

对单脉冲角度跟踪系统的干扰主要分为非相干干扰和相干干扰。单脉冲角度跟踪系统具有良好的抗单点源干扰的能力。

非相干干扰是在单脉冲雷达的分辨角内设置两个或两个以上的干扰源，它们到达雷达接收天线口面的信号没有稳定的相对相位关系。根据非相干干扰的原理，在作战应用中还可以进一步派生出三种使用方式：①同步闪烁干扰；②误引干扰；③异步闪烁干扰。

相干干扰是在单脉冲雷达的分辨角内设置两个或两个以上的干扰源，它们到达雷达接收天线口面的信号具有稳定的相对相位关系。相干干扰可以形成较大的角度测量和跟踪误差，该误差可以偏出两个干扰源实际的张角之外，这是非相干干扰不能达到的。实现相干干扰的主要技术难度是保证两个干扰源的信号在雷达天线口面处于稳定的反相。

3.速度欺骗干扰

雷达对目标速度信息的检测和跟踪主要是根据雷达接收到的目标回波信号与雷达发射信号之间的多普勒频率差 f_d进行的。对测速跟踪系统进行欺骗干扰的目的是给雷达一个虚假或者错误的速度信息。主要干扰有速度波门拖引干扰、假多普勒频率干扰、多普勒频率闪烁干扰和距离速度同步拖引干扰。

速度波门拖引干扰的基本原理是：首先转发与目标回波具有相同多普勒频率 f_d的干扰信号，且干扰信号的能量大于目标回波，使得雷达的速度跟踪电路能够捕捉目标与干扰的多普勒频率f_d。由于干扰能量大于目标回波，将使雷达的速度跟踪电路跟踪在干扰的多普勒频率 f_dj上，造成速度信息的错误。在速度波门拖引干扰过程中干扰信号多普勒频率 f_dj的变化过程如下：

v_f的正负取决于拖引的方向（也是假目标加速度的方向）。

假多普勒频率干扰的原理是：根据接收到的雷达信号，同时转发与目标回波多普勒频率 f_d不同的若干个干扰信号频率，使得雷达的速度跟踪电路可以同时检测到多个不同多普勒频率信号。如果干扰信号功率远大于目标回波信号功率，则由于AGC响应大信号，将使得雷达难以检测到功率小的目标信号。其与速度波门拖引干扰的基本原理相似，只不过需要多路载频移频工作电路同时工作产生多个假的多普勒频率。

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带宽Δf 内，以T为周期交替产生f_dj1、 f_dj2两个不同频移的干扰信号，造成雷达速度波门在两个干扰频率之间的摆动，始终不能确定、正确地捕获目标速度。由于速度跟踪系统的相应时间为其跟踪带宽Δf 的倒数，所以交替周期T应满足

多普勒频率闪烁干扰的干扰机组成与速度波门拖引干扰的相同，由其中的干扰控制电路送给移频电路的两个不同频率调制信号是分时交替的。

距离-速度同步干扰机主要用于干扰具有距离-速度两维同时信息检测、跟踪能力的雷达（如脉冲多普勒雷达），在进行距离波门拖引干扰的同时，进行速度波门欺骗干扰，其干扰机组成如图2.14所示。

2.4.4 雷达系统面临的无源干扰

雷达通过对目标回波信号的检测、参数测量、识别和跟踪，实现预定的各种作战功能。对于雷达，除可以采用有源干扰外，还可以采用无源干扰的方法产生欺骗和压制式干扰的效果，同样可以破坏和扰乱敌方雷达系统的正常工作，而且在某些方面还具有明显的优势：一是宽频谱、通用性，大部分无源干扰措施能够同时干扰各种频率、极化和技术体制的雷达；二是制造简单、使用方便、研制周期短、成本低廉。

对雷达的无源干扰技术主要包括箔条干扰和反射器干扰。

1.箔条干扰

箔条干扰是使用最早和最广泛的一种无源干扰技术，历次战争证明其在保护飞机和舰船方面具有优越的性能。箔条通常由金属箔切成的条、镀金属的介质构成，或直接由金属丝制成。其中使用最多的是半波长的振子，这种振子对电磁波将产生谐振，在散射效应最高的同时还可以节省材料的用量。它们在空间的大量随机分布，所产生的散射对雷达造成干扰，其特性类似噪声，遮盖目标回波。箔条干扰各个反射体之间的距离通常比波长大几十倍到上百倍，因而它并不改变大气的电磁性能。

半波长箔条的相对带宽只有中心频率的15%～20%，为了增加频带宽度，可以采用两种方法，一是增大单根箔条的直径或者宽度，但是带宽的增加量有限，而且容易带来质量、体积和下降速度过快的问题；二是采用不同长度的箔条混合包装。为了便于生产，每包中箔条长度的种类不宜太多，以5～8种为宜。

短箔条在空间投放以后，由于本身所受重力和气候的影响，在空间将趋于水平取向且旋转地下降，这时箔条对水平极化雷达的回波强，而对垂直极化雷达信号反射很小。为了使箔条能够干扰垂直极化的雷达，可以在箔条的一端配重，使箔条降落时垂直取向，但下降速度变快，并且在箔条投放一段时间以后，箔条云出现两层，上边一层为水平取向，下边一层为垂直取向，时间越长，两层分开得越远。但在飞机自卫的情况下，刚投放时，受飞机湍流的影响，箔条取向可以达到完全随机，能够干扰各种极化的雷达。

长箔条（10cm以上）在空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干扰。

箔条云的极化特性还与雷达波束的仰角大小有关。在90°仰角时，水平取向的箔条对水平极化和垂直极化雷达的回波差不多；但在低仰角时，对水平极化雷达的回波比对垂直极化雷达的回波要强得多。

箔条云回波是大量箔条的反射信号之和，每根箔条回波信号的振幅和相位是随机的，其功率谱可以认为是高斯谱。

箔条的使用方式有以下两种。

一是在一定空域中大量投掷，形成宽数千米、长数十千米的干扰走廊，使雷达分辨单元中箔条的雷达截面积远大于目标的雷达截面积，以掩护战斗机群的通过。这时，雷达分辨单元中，箔条产生的回波功率远大于目标的回波功率，雷达便不能发现和跟踪目标。为了增加箔条的谱宽度，还可以利用飞机上的有源干扰机照射箔条走廊，此时散射到雷达的干扰信号能量是箔条散射雷达照射信号和散射有源干扰信号的叠加。

另一种是飞机或舰船自卫时投放箔条，这种箔条快速散开，形成比目标大得多的回波，而目标本身做机动运动，这样雷达不再跟踪目标而跟踪箔条，如图2.15所示。为了能够干扰不同极化和波长的雷达，箔条也采用长达几十米甚至上百米的干扰丝或干扰带。箔条干扰能够同时对不同方向、不同频率的多部雷达进行干扰，但是对具有速度处理能力的雷达来说，其干扰效果会严重下降。

箔条干扰的技术指标包括：箔条的有效反射面积、频率特性、极化特性、频谱特性、衰减特性、遮挡效应，以及散开时间、下降速度、投放速度、粘连系数、体积和质量等。这些指标受各种因素的影响较大，一般根据实验来确定。

2.反射器干扰

反射器可以在较宽的频率范围内对入射电磁波产生很强的反射，这种反射信号可以形成假目标干扰，也可以改变其所在处物体的电磁波散射特性。

一个理想导体的金属板，当其尺寸远大于波长时，可以对板面法线方向入射的电磁波产生强烈的反射。如果入射波偏离法线方向，则反射波也随之偏离入射方向，相应地雷达截面积也将显著减小。因此，对反射器的主要要求是：

（1）以小的尺寸和质量，获得尽可能大的雷达截面积。

（2）尽可能增大入射方向响应。

为此，人们研制了各种性能优越的反射器，主要有角反射器、双锥反射器、龙伯透镜反射器等。

角反射器的雷达截面积与波长密切相关，当雷达采用两个相差较大的频率工作时，它的反射回波强度会形成较大的差异，因此可能被雷达识别出来。为了对抗雷达的双频探测和识别，可以采用内金属板和外金属复合的角形反射器，当雷达频率较高时，外金属网基本不起作用；当雷达频率较低时，金属网相当于金属板，如图2.16所示。

龙伯透镜反射器是在龙伯透镜的局部表面上加金属反射面构成的。龙伯透镜反射器多用于空中布放，其优点是体积小、雷达截面积大，在水平和垂直方向都有较宽的方向性。