在这学期的课程中,我有幸听到几位赫赫有名的教育学者给我们的学科前沿讲座,让我受益匪浅,感受良多。对于这些课程,虽然说好多之前没有涉猎,但与我们所学科目密切相关。我尤其对张淑宁老师的干扰与抗干扰技术感兴趣。
雷达干扰指扰敌或欺骗敌方雷达设备,使其效能降低或丧失的电子干扰。可分为压制性干扰和欺骗性干扰,前者主要是在雷达显示器上形成强杂波背景或大量假目标回波,使雷达的探测能力降低;后者主要有角度、距离、速度和假目标欺骗等,以破坏雷达操纵员或雷达自动跟踪系统对目标的识别和跟踪。
雷达抗干扰的主要目标是在与敌方电子干扰对抗中保证己方雷达任务的顺利完成。雷达 抗干扰措施可分为两大类:(1)技术抗干扰措施;(2)战术抗干扰措施。技术抗干扰措施 又可分为两类:一类是使干扰不进入或少进入雷达接收机中;另一类是当干扰进入接收机后, 利用目标回波和干扰的各自特性,从干扰背景中提取目标信息。雷达通过天线发射和接收目标信号,但同时可能接收到干扰信号,可以通过在天线上采 取某些措施尽量减少干扰信号进入接收机。如提高天线增益,可提高雷达接收信号的信干比; 控制天线波束的覆盖与扫描区域可以减少雷达照射干扰机;采用窄波束天线不仅可以获得高 的天线增益,还能增大雷达的自卫距离、提高能量密度,还可以减少地面反射的影响,减小多径的误差,提高跟踪精
度。从电波与天线理论可知:接收天线能很好地接收与其极化方式相同的电磁能量,若极化方式不同,则会引起很大衰减。因此在设计天线时,采用变极化技术,使极化形式和目标信 号匹配而与干扰信号失配,就能减少对干扰信号的接收。另外还可采用旋转极化对消、视频极化对消技术等。 与发射机有关的抗干扰技术
对付噪声干扰的最直接办法是增大雷达发射机功率,结合高增益天线可以使雷达获得更 大的探测距离,但该方法对箔条、诱饵、转发器和欺骗式应答干扰等无效。对此,更有效的 方法是使用复杂的、变化的、不同的发射信号,让电子支援和电子干扰承受最大的 负担。根据方法的不同可分为跳频法、频率分集或宽瞬时带宽信号。 如果频率能在较宽的范围内随机跳变,使雷达不断跳到不受干扰的频率上工作,它的抗干扰能力就能得到增强。常用的方法有固定跳频和频率捷变,由于频率捷变信号的跳频速度很快(可达微秒数量级),因此它能使瞄准式杂波干扰机很难截获或跟踪雷达。对于阻塞式干扰机,由于很难以足够的功率覆盖整个雷达的跳频带宽,干扰效果有限。在雷达发射机平均功率相同的条件下,宽带频率捷变雷达是目前抗杂波干扰的较好体制。
另外,开辟新频段,让雷达工作于更低或更高的频段上,散布范围尽量大;还可以使雷达突然在敌干扰频段的空隙中工作,使敌方不易干扰。
与接收机有关的抗干扰技术
当雷达遭遇强大干扰时,强干扰信号与目标回波信号一同进入雷达接收机,使其超出正常的动态范围,工作状态进入饱和状态,这称为过载现象。一旦接收机出现过载,雷达就处于盲视状态,失去监视目标的作用,所有的反干扰措施也都失去意义。因此,抗饱和过载是 雷达抗干扰的一条重要措施。雷达常采用的抗饱和过载技术有宽动态范围接收机(如对数接 收机、线性-对数接收机)、瞬时自动增益控制电路、“宽-限-窄”电路、检波延迟控制电路、 快速时间常数电路、近程增益控制电路、微波抗饱和电路等。
宽-限-窄”抗宽带噪声调频干扰系统包括:宽带放大器、限幅器和窄带放大器,综合利 用了频域和时域抗干扰原理,多次“整削”宽带噪声调频干扰的能量,同时又充分保护目标回波信号能量不受损失,可极大地改善系统信干比,从而极大地降低雷达虚警概率、提高发现 概率,因而是抗宽带噪声调频干扰的一种有效抗干扰技术。 与信号处理有关的抗干扰技术
信号选择法,是基于信号的已知参数区分干扰信号,可分为幅度选择、时间选择、频率选择、相位选择等。
幅度选择:根据雷达接收机输入端有用信号和干扰信号强度的不同,从干扰背景中分离 出有用信号。当有用信号幅度大大超过干扰幅度时,可采用下限幅器,其输出仅在输入电压超过限幅电平时才出现。在脉冲雷达系统中,除了下限幅器外,还可以采用脉冲电平选择器, 它可以除去振幅超过有用信号的干扰脉冲。
时间选择:在干扰背景下,脉冲信号的时间选择是以待选脉冲与干扰脉冲之间的时间位置、脉冲重复频率或脉冲宽度不同为基础的。在自动距离跟踪系统中,距离门选通 电路就是根据脉冲位置的时间选择,它只允许预测距离门附近的信号通过,这不仅减小了信号处理量,而且消除了其他位置的噪声、干扰信号。脉冲重复频率鉴别电路是将接收机接收到的脉冲信号与基准脉冲比较,只有在时间上与基准脉冲信号重合的脉冲才能通过。脉宽选 择电路,只让脉冲宽度处于事先确定范围内的脉冲信号通过。脉冲重频鉴别电路与脉宽选择电路对抑制相干脉冲很有用。
频率选择:频率选择是以有用信号和干扰信号的频谱不同为基础的。如多普勒滤波器组是覆盖预期的目标多普勒频移范围的一组邻接的窄带滤波器。当目标相对于雷达的径向速度不同,即多普勒频移不同时,它将落入不同的窄带滤波器。因此,窄带多普勒滤波器组起到 了实现速度分辨和精确测量的作用。另外,窄带多普勒滤波器组滤除了多普勒频带外的干扰信号,它是 PD 雷达中不可缺少的组成部分。
相位选择:相位选择时,必须考虑所接收的有用信号和无线电干扰信号相位-频率特性 的差别。这种选择是用相位自动频率微调系统来实现的,它可以完全抑制与基准信号相位正 交的干扰,并且可以大大减小宽带噪声干扰在接收机输出端的功率。在相位选择时,宽带噪 声干扰影响的削弱,是由于噪声干扰中包含有相位与基准信号相同和正交的分量。
常见信号处理方法在抗干扰方面的作用
积累:用积累技术抗噪声干扰的原理,是充分利用信号和噪声之间在时间特性和相位特 性上的区别,来完成在噪声背景中对信号的检测。相参积累同时利用了信号的幅度和相位信 息,信噪比提高较多。理想的相参积累,信噪比可以提高 N 倍( N 为积累的脉冲数),但 技术上实现比较困难。非相参积累只利用了信号的幅度信息,而完全损失了相位信息,因此效果比相参积累差些。
雷达的干扰和抗干扰技术 , 永远是一对矛盾 ,它们相互斗争 ,相互促进 ,不断发展。没有干扰不了的雷达 ,也没有抗不了的干扰 ,关键在于你掌握多高的技术 ,拥有多大的资源。在电子对抗的作用日趋重要的今天 ,只有平时积累更多的干扰和抗干扰技术 ,战时才会有主动权 ,才会取得战争的最后胜利。
当然,依靠我现在的知识并不能完全弄懂雷达的干扰与反干扰。但能了解一些前沿的科技对我们以后的学习工作是有帮助的。这次的前沿讲座等于给我们指引了一个方向,让我们了解到我们与前沿科技还有多远,我们未来的发展方向是什么。通过这次科技前沿讲座,我了解了一些与我们专业相关的前沿科技,但最重要的是我意识到了了解前沿科技的重要性,有了主动去了解这方面信息的意识。
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