王柏杉，杨连洪

（解放军91404 部队，秦皇岛066001）

0 引 言

在电子战装备试验训练中，需要提供多信号、多方位、高密度的复杂电磁信号环境，而要形成这样复杂的电磁环境，依靠大量的实装雷达来构建是不现实的。利用外场大功率雷达信号环境模拟器模拟多部雷达，形成所需的复杂电磁环境是切实可行的。但是，所模拟的雷达信号逼真度是必须要考虑的问题，尤其对于模拟机械扫描雷达信号，所形成的扫描序列是否真实，对侦察机接收是否有影响是必须要考虑的问题。

1 雷达的扫描特性

雷达产生的扫描信号相对于电子战侦察机来说，即为所接收信号的信号强度随时间的变化。这是由于雷达天线波束的形状及其相对于电子战侦察机位置的运动变化引起的。侦察机所接收的雷达扫描信号的幅度随时间变化，分析这些变化曲线形状就可以确定雷达的波束宽度和扫描样式。

搜索雷达的天线通常在方位上360°旋转，进行圆周扫描，如图1 所示，这时侦察机接收的是均匀间隔的主波束，主波束之间间隔等于圆周扫描周期。

扇扫雷达天线方位上在某一扇区内来回进行扫描，如图2 所示。侦察机根据主波束间隔可以判断扇扫周期，根据主波束间隔是否均匀可以判定是单向扫描还是双向扫描。

图1 圆周扫描信号

图2 扇形扫描信号

2 扫描信号的失真度分析

机械雷达的扫描信号是通过天线的机械转动实现的，由于天线的方向图不同，天线转动时形成的包络也不相同。

雷达信号环境模拟器一般在一套转台上安装几个波段的天线，需要既模拟扫描雷达信号，又要模拟跟踪雷达信号，况且模拟的多部扫描雷达扫描类型和扫描周期也不尽相同，所以不可能通过天线转动进行模拟。

雷达信号环境模拟器通过以下几个过程对扫描信号进行模拟：首先，通过频率综合器产生所需的调制脉冲序列；其次，根据所要模拟的天线特性，形成相应的天线方向图；再次，根据天线方向图以及扫描特性，通过调制器对脉冲幅度进行调制；最后，这些脉冲序列通过行波管放大器进行功率放大，经过天线辐射出去。形成这样的脉冲序列，虽然雷达信号环境模拟器天线不转动，始终对准侦察机天线，但从侦收到的脉冲序列角度看，就类似扫描信号。

下面是频率综合器输出的一组扫描信号波形。

图3 频率综合器输出的一组扫描信号波形

图3（a）模拟的是辛格函数方向图，图3（b）模拟圆周扫描信号，图3 （c ）模拟扇扫描信号，频率综合器可以逼真地模拟雷达扫描信号。

但是，该扫描信号通过脉冲行波管放大器之后，由于放大器的特性决定了该扫描信号会发生改变。脉冲行波管放大器的放大特性如图4 所示。

信号输入功率在P1到P2之间，放大器处于线性区，输出功率随着输入信号功率的增大而增大。信号输入功率在P2到P3之间，放大器处于饱和区，输入信号功率虽然增大，但输出功率并不变化。信号输入功率大于P3时，放大器处于过饱和区，随着输入信号输入的功率增大，输出功率反而变小了。从图4 可以看出，脉冲行波管放大器的线性区间很短，饱和区间很宽，这是由放大器的使用特性决定的。脉冲行波管放大器主要工作的饱和区，以最大功率进行输出。

图4 脉冲行波管放大器的放大特性

由于外场雷达信号环境模拟器要求辐射信号作用距离远，所以脉冲行波管放大器要以最大功率输出，即在饱和区工作。

图5 的包络由频率综合器产生，传输给行波管放大器放大。图6 中信号波形是经过放大器放大后的输出，从图中可见，只有处于P1和P3之间的部分才能进行放大，即只有粗线是经过脉冲行波管放大器放大后输出的扫描信号，其余波形（包括副瓣）幅度由于达不到放大器放大门限，不予放大。而P2和P3之间由于工作在饱和区，尖峰被削成了平顶。

图5 放大器输入的扫描波形

图6 放大器输出的扫描波形

图7 是频率综合器模拟的圆周扫描信号，图8是经过放大器进行功率放大之后的扫描包络。图9是ESM侦察机实际侦收到扫描信号的包络形状。

从图7 和图9 比较中可以明显看出经过脉冲行波管放大器之后扫描信号的失真度。

图7 频率综合器输出的圆扫信号波形

图8 功率放大器输出的圆扫信号波形

图9 ESM侦收到的圆扫信号波形

尖峰由于工作在饱和区，输出信号幅度一致，波形尖峰被削平了。副瓣由于幅度小，达不到侦察机灵敏度之上，副瓣被丢失了。由于放大器线性区间很窄，输出信号幅度很快就被截止了。

3 对ESM侦收的影响及应对措施

从图8 中可以看出，外场大功率信号环境模拟器通过脉冲行波管放大器产生的扫描信号，与实际雷达形成的扫描信号不完全相同，在照射时间内，脉冲幅度变化不大，形成一个平顶。

从ESM侦收的脉冲序列来看，不可能像真实雷达产生的扫描信号，会存在一定的失真度，从而在进行信号分选时，依靠脉冲包络和副瓣以及扫描周期进行分选扫描信号是很困难的。要想解决扫描信号失真度问题，可以从两方面进行考虑：

（1）增加发射机输出功率

增加发射机功率，让脉冲行波管工作在临近饱和区，即输入功率最大值在饱和区，其余下降点和副瓣工作在线性区，这样保证放大器输出包络平顶没有失真。由于放大器输出信号功率大，可以达到ESM侦察机灵敏度之上，与真实雷达扫描信号包络波形一致。

（2）减小与ESM侦察机之间距离

雷达信号环境模拟器可以安装在舰船上，与ESM侦察机舰船伴随，减少与侦察机之间距离，从而减少信号空间衰减。这样，脉冲行波管放大器仍然工作在临近饱和区，使得输出信号包络没有失真。即使信号比较小，由于作用距离近，信号损耗小，仍然可以达到ESM侦察机灵敏度之上。这样模拟的扫描雷达信号仍然近似于实际扫描体制雷达。

4 结束语

外场雷达信号环境模拟器产生的扫描信号失真是由于脉冲行波管放大器工作在饱和区形成的，为了使得模拟器产生的扫描信号更加与真实雷达相似，提出了2 种解决途径，使行波管放大器在线性区和临近饱和区工作。这样，外场大功率雷达信号环境模拟器就可以同时模拟多部扫描体制雷达信号，为电子战装备试验训练提供所需的信号环境。

［1］林象平.雷达对抗原理［M］.西安：西北电讯工程学院出版社，1985.

［2］戴清民.电子防御导论［M］.北京：解放军出版社，1999.