ECM试验干扰环境设计的研究

2010-06-28魏永峰

舰船电子对抗 2010年4期

魏永峰,王宇

(1.解放军91404部队,秦皇岛 066001;2.解放军91413部队,秦皇岛 066001)

0 引言

电子战技术的不断发展,极大地加强了现代战争中战场环境的复杂性与随机性。实战中电磁环境是复杂多变的,可以说没有两次战斗是在完全相同的电磁环境下进行的,而且干扰源也不会是某种单一的干扰样式。但从试验测试的角度,尽管不可能提供两次完全相同的实际电磁干扰环境,提供其特征基本相同的电磁干扰测试样本是可行的。

在小规模模拟电子战场中,电子对抗的对象来自假想敌方的干扰威胁环境,战场环境模拟主要针对的是电子战术的模拟和电子对抗技术的应用,以此确立综合试验所需的典型干扰威胁环境。通常,电子对抗(ECM)的战术布署典型方式有近距离干扰(SFJ)、远距离干扰(SOJ)、随队干扰(ESJ)、自卫干扰(SSJ),本文以这4种典型战术作为基础,综合考虑雷达探测系统的实际战术使用环境、针对某种特定干扰样式建立典型的ECM试验干扰环境。

1 干扰环境设计的初探

在ECM试验环境中,可确定条件是雷达和干扰资源的战技指标、物理位置、装载平台及运动参数等;不可确定条件是地面反射效应、雷达或干扰天线的极化效应、雷达带宽内干扰功率的变化、隐身飞机目标尺寸随着雷达瞄准视角的变化及其它计算中难近似的环境影响因素、人为因素和特殊试验要求等。为仿真战术场景,假设不可确定条件导致的试验过程偏差是一个固定常量(许多变化都可避免),那么,试验场景设计重点就是干扰资源的分布和控制。

1.1 近距离干扰战术设计

近距离干扰又可以称为前导式电子反制战术,以下简称SFJ,属于防御方与进攻方之间的干扰战术,当防御方与进攻方角色互易时,SFJ还可使用。SFJ利用昂贵的无人驾驶干扰机实施牺牲式前导自卫电子掩护或前导旁瓣“大功率”电子支援,以实现成功攻击价值目标的目的,近距离干扰在战场上实施存在一定的难度,但在缩微试验场却是最容易实现的场景。

(1)干扰态势

干扰态势如图1所示,近距干扰平台利用能在雷达的单个脉宽内快速调准的噪声干扰机,可采用窄带噪声干扰敌方脉间频率捷变,也可以同周期释放雷达与目标之间的假目标,这是远距干扰和随行干扰所不及的一个突出优点。

SFJ试验场景较之 SOJ、SSJ、ESJ可更加灵活配置,目标样式基本可以确定为在干扰背景下的假目标前、后置或角度欺骗。可以用标定的假目标在规定的航路和运动规律以及目标特性上模拟真实目标。

图1 SFJ干扰态势

根据雷达方程的变换可以计算信号的路径衰减和信号得益,真实的雷达目标回波经过2次路径衰减,但干扰转发器辐射的假目标回波只有一次路径衰减,所以在计算转发器的衰减时应考虑功率补偿:

雷达接收的功率按照图2和图3的变化趋势进行控制。

图2 路径衰减曲线

图3 目标增益曲线

式中:Gr的控制表征了干扰方向的选择。

SFJ干扰方式有主瓣干扰和旁瓣干扰,可以利用雷达天线扫描特性进行类似逆增益干扰来模拟主副瓣干扰方式。

1.2 远距离支援干扰战术设计

远距离支援干扰(SOJ)又称旁立式电子反制战术,是利用专门从事电子攻击使命的大型飞机实现的。SOJ飞机可以装载很多大型干扰机,不需要随着攻击飞机进入作战区。相反,SOJ飞机可以盘旋于敌方武器系统的火力范围之外,通过多部干扰机协同工作,把噪声干扰信号注入到敌雷达旁瓣,使之饱和、模糊、被欺骗,从而使其雷达探测能力下降。

(1)干扰态势

7月初，继任者Michel Loris-Melikoff刚刚上任。他说已经想了一些办法挽留斯沃琪集团，事到如今只能表示遗憾。

干扰态势如图4所示,考虑到试验中可能没有雷达群落或丰富的干扰资源,甚至试验场过小远不能保证SOJ的试验实施要求,所以SOJ试验过程一般仅对1部雷达实施。由于机载远距干扰机是作圆周盘旋飞行的,所以假设其位置相对于地面而言可以视为固定不变。

干扰机辐射的功率为:

图4 SOJ试验场景

通常SOJ飞机都装有适当的电子支援接收机,以确定潜在的雷达位置及其技术参数。此外,自载的计算机会分析相应的目标,调整干扰资源并且进行干扰管理(如功率管理、时间分配、间断观察干扰效果),以便有效地压制敌方雷达。干扰样式一般选择高工作比的CW噪声干扰用于掩蔽目的,同时需要提供灵巧的低工作比的欺骗性脉冲噪声干扰,把敌方的拦截系统引导到错误的方向和区域。可使用以下4种典型的干扰样式进行测试:高质量的常规噪声、多部扫频式瞄准噪声干扰机、具有逐个脉冲引导能力的数字射频存储器生成的首尾相接的噪声、对付脉冲多普勒雷达的距离和速度假目标。

(2)功率控制

干扰保持在被试雷达的主瓣中和旁瓣附近,干扰机的窄波束天线始终实时指向雷达,当然也不得不考虑已经大量出现的超低副瓣雷达,最大的旁瓣(第一旁瓣)低于主瓣30 dB,第二旁瓣低于主瓣40 dB,甚至更高的主副瓣抑制比。所以为了模拟兆瓦级功率甚至吉瓦功率的宽带发射机,干扰资源可以考虑在较近的距离上,等比模拟远距离的大功率干扰机,干扰机距离与功率量值保持不变。

1.3 随行干扰战术设计

随行干扰又称伴护式电子反制战术(以下简称ESJ),干扰机在整个执行任务期间伴随着攻击机队一同进入目标区。因此,随行干扰与近距离干扰一样,具有相同的限制和易损性。但是,它更有效。这是因为干扰机就在攻击机队的附近。通常,随行干扰机集中注意力搜索敌方的雷达,以破坏其识别能力来屏蔽攻击飞机,避开敌方火力攻击系统。

(1)干扰态势

干扰态势如图5所示,ESJ采用高质量的噪声干扰,噪声干扰机的波形应当具有内部频率调制,以等于或高于雷达带宽的速率产生等于整个总雷达频带的频偏。还可以采用另两种干扰波形:第一种是可调谐的多点瞄准式扫频噪声;第二种是以数字射频存储器(DRFM)技术为基础产生的噪声调制波。这种要求较之自卫和远距离干扰更加突出,因为随队干扰机载体体积不能太大,载重受限。

干扰措施包括下列电子干扰技术:闪烁干扰、变极化干扰、“8”字形调制、多目标闪烁干扰,可与攻击飞机同步实施,也可与之非同步实施。

图5 ESJ干扰态势

(2)功率控制

因为随行干扰飞机跟随攻击飞机一起按照交战的路线飞行,以完成其保护任务。攻击飞机必须保持近距离编队飞行,并同时处于雷达主瓣之内,以发挥对雷达实施主瓣干扰的效果,所以干扰能量随干扰机距离变化。当ESJ载体无法随目标高速移动时,可利用转发式干扰机的功率等比和控制来模拟随队的变换。

1.4 自卫式干扰战术设计

自卫式干扰(SSJ)又称自卫式电子反制战术,是由攻击性飞机在完成突防攻击、轰炸封锁、近空支援和压制敌空防等使命时所携带的。SSJ的作用是保护攻击性飞机不被敌方末端防御系统截获和跟踪。SSJ是试验场景设计中最重要的部分,是有效考核雷达各项探测指标和抗干扰能力的试验方法。

(1)干扰态势

干扰态势如图6所示,干扰进攻飞机沿U形航线飞行时的距离雷达变化是从远距离到近距离。应当考虑预先画出干扰信号和目标信号在雷达混频器处功率的理论曲线,这样就能预测出烧穿距离,并通过测量来检验。自卫干扰一般采用机载干扰吊舱和舰载干扰机,其设计受到下列因素的影响:载荷限制、有效辐射功率低、冷却困难、气动力学拖曳增加(包括受影响的和寄生的拖曳)和机动力下降等。

图6 SSJ干扰态势

特别提出,在实战中利用干扰的脉间频率瞄准来保护自己是十分困难的,当面对脉间捷变雷达时,为了保护自身目标避免被雷达所探测,就要考虑目标径向雷达尺寸与引频干扰的延迟时间是否匹配,这是比其它类型的干扰战术更加重视的一个问题。有效实现对脉间捷变雷达的压制干扰可以使用2种取巧的干扰方式:(1)预先置变频本振的宽带储频转发噪声;(2)信道化引导的闪烁梳妆谱噪声。当雷达工作在其它捷变方式时,SSJ主要的干扰方式有距离波门拖引、速度欺骗、角度闪烁等欺骗性干扰等。

(2)功率控制

利用式(2)可以很方便地计算出雷达接收的干扰辐射功率在整个过程的变化,目标与干扰机的雷达距离Rs sj同步变化,但目标与R4的关系使得雷达目标的功率增长是干扰的2倍,见图7,干信比为1的区域是敏感的试验区,重要的试验数据可以在此区间获取。