远距离支援干扰
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这4种电子干扰方式,区分清楚了吗?雷达通信电子战电子干扰即发射干扰信号干扰敌方接收机。
干扰信号必须要有足够的信号强度,防止接收机从接收信号中恢复必要的信息。
干扰机可以安装在雷达探测目标上,也可以安装在其他平台上。
如果干扰信号从雷达探测目标上发射,属于自卫干扰。
如果干扰信号从其他平台上发射,属于防区外干扰或防区内干扰。
通常都属于远距离支援干扰。
还有另一种电子干扰方法——随队支援干扰。
在这种情况下,一架专用干扰机伴随一群其他类型的作战飞机飞行,干扰敌武器系统制导雷达来保护己方作战飞机的安全。
自卫干扰(SPJ)如图1所示,这是自卫干扰的信号传播路径。
干扰机位于雷达探测的目标飞机上。
雷达发射信号到探测目标,回波信号又重新进入雷达接收机。
在脉冲雷达中,回波信号通常由发射对应信号的同一雷达天线接收。
自卫干扰机位于目标上,雷达天线在雷达照射目标时指向目标。
因此,雷达接收机通过相同天线的最大增益(孔径)方向接收干扰信号。
在连续波雷达中,发射天线和接收天线必须分开使用,雷达接收机通过同样的接收天线不仅接收回波信号,还接收干扰信号。
图1 目标飞机上的干扰机执行自卫干扰任务接收机接收的干扰信号的信号强度会随着雷达天线的增益的提高而增强,这样可以提升干扰效能。
由于干扰信号仅传播一次(从目标到雷达),它的传输损耗与雷达到目标距离的平方成正比。
雷达信号需要传播两次(从雷达到目标,再从目标到雷达),它的传输损耗与雷达到目标距离的四次方成正比。
这可以和雷达天线接收增益一起,得到数值较高的干信比(J/S)。
因为自卫干扰干信比比较高,所以既可以用来阻止敌雷达探测目标,也可以用来破坏敌雷达锁定跟踪。
我们将在本章第2节讨论覆盖脉冲和欺骗干扰技术。
防区外干扰(SOJ)如图2所示,这是防区外干扰的方式。
目标飞机在雷达制导武器杀伤半径内,由在雷达制导武器杀伤半径外的另一架专用电子干扰飞机提供掩护。
这架电子干扰飞机配备了比自卫干扰功率更大的干扰机,是一种价格昂贵、数量较少的装备。
几种航空有源电子干扰装备的比较摘要:本文对远距离支援干扰飞机、随队支援干扰飞机、机载自卫电子对抗系统以及最近国外正在大力发展的分布式电子干扰系统等几种航空有源电子干扰装备的作战对象、战术应用、功能、使用局限性等特点进行了比较,探讨了综合发展和运用这几型装备的重要意义。
0、引言在现代空袭作战中,广泛运用多种形式的电子对抗手段支援和掩护航空兵突防、突击作战已成为一种重要的作战样式,航空电子对抗装备的发展水平已成为一个国家空中作战能力高低的标志。
远距离支援干扰飞机、随队支援干扰飞机、机载自卫电子对抗系统以及分布式电子干扰系统等航空有源电子干扰装备作为航空电子对抗装备体系中的重要装备,一直受到世界各国特别是军事强国的重视。
这些装备功能不同、性能各异、相互之间不可替代。
只有综合运用这些装备,才能形成较为完整的空域、频域、时域有效干扰掩护区,从而为空中进攻作战行动提供有效支援。
1 几种航空有源电子干扰装备的特点迫于日益复杂的电磁环境威胁,人们一直在追求干扰功率大,覆盖空域、频域宽,干扰技术种实用文档类多样,能对抗各种威胁,并且持续作战、战场生存能力强的航空有源电子干扰装备。
但囿于作战对象的不同特点,受载机的飞行性能、承载能力(可装载设备的重量、体积、耗电、散热等),航空电子技术的发展水平,以及成本等多种因素的制约,不得不采取单型装备仅对抗少数威胁,多型装备综合运用、合力对抗多种威胁的装备发展思路。
远距离支援干扰飞机一般由承载能力强的大型飞机如运输机改装而成,装载的电子干扰设备多,具有干扰功率大,覆盖空域、频域宽,干扰技术种类多样,功率管理能力强,留空时间长等特点,但飞行速度慢,机动性能低,且造价高。
因此,出于安全性考虑,一般仅部署在敌防空系统拦截区域之外(战线己方一侧)执行支援干扰任务。
其主要功能是:通过干扰进攻方向上的敌远程警戒雷达,隐蔽进攻企图,降低敌防空预警时间,以达成战役突然性;通过干扰敌预警探测、警戒引导雷达和地空指挥通信系统,在敌空中拦截区域附近形成干扰掩护区,降低敌作战飞机对进攻编队的拦截次数,从而削弱敌空空拦截效能;通过干扰敌远程地空导弹系统的目标指示、分配功能,降低敌地空武器系统拦截效能。
远距离支援式干扰详解本文将讨论远距离支援式干扰,包括防区外干扰、防区内干扰以及一种防区边界上的干扰技术。
但我们的主要重点是防区外的支援式干扰。
本文讨论的重点是防区外的支援式干扰,这是一种重要且有效的干扰技术,且对一些新体制雷达具有重要影响。
防区外干扰对于所有雷达制导的武器,其杀伤范围受限于雷达的有效作用距离。
如图1所示,雷达天线的主波束对准目标,图中所示的武器杀伤线表示跟踪雷达的有效作用距离。
图1 干扰模型事实上,包括制导雷达在内的所有雷达都能被干扰,例如跟踪雷达、目标截获雷达和信息融合雷达等。
通常,攻击机携带弹药进入雷达防区,而防区外部署有大功率的干扰机对攻击机进行支援式干扰。
干扰机通常携带外挂干扰吊舱,使其具有非常大的雷达截面,从而很容易被雷达制导武器攻击,因此将它们部署于武器的杀伤射程之外。
在防区外干扰距离计算过程中,假设干扰机位置不变,且交战双方中仅有一架攻击机和一个敌方雷达,干扰机在防区外掩护攻击机。
干扰技术欺骗干扰技术要求干扰设备在几十微秒的时间内侦查到被干扰雷达的先验信息,一般来说,远距离支援干扰很难实现欺骗干扰的效果,主要因为干扰范围很大,可能覆盖有多部被干扰雷达,无法实现精确欺骗。
因此,远距支援干扰通常被认为是压制干扰,最常见的是调频噪声压制干扰。
图2 典型防区外支援干扰作战样式图2是实际的作战样式。
在图的右边,显示的是攻击编队飞行计划路径,它进入了敌方多种雷达制导武器的杀伤范围。
有两架远程干扰飞机编队飞行。
每架飞机都有多个干扰吊舱,并在武器的杀伤范围之外,沿着环形航迹在敌雷达防区外飞行。
在一项任务的规划中,干扰吊舱是根据可能遭遇的敌方雷达的类型来选择的,有几种类型的吊舱,每种吊舱覆盖一个频率范围,并提供特定的干扰能力。
每个吊舱前后都有天线,如图所示,典型的天线覆盖约20度(3 dB波束宽度)。
如果杀伤距离边界是在距离威胁雷达30公里的地方,那么干扰机将被部署在距离敌方雷达大约30公里处。
远距离支援/自卫干扰下雷达探测距离仿真一、实验目的1.定量分析干扰机掩护突防目标或自卫干扰的有效距离。
2.根据抗干扰措施,了解不同抗干扰策略条件下雷达探测探测目标的能力。
3.利用MATLAB可视化雷达的探测能力,更好地理解雷达威力图。
二、实验原理雷达能在多远的距离检测到目标,即雷达的探测能力,由雷达方程确定。
雷达方程将雷达的作用距离和雷达发射、接收、天线和环境等因素联系在一起,决定了雷达检测某类目标的最大作用距离。
2.1无干扰条件下的雷达方程雷达检测能力实质上取决于信号噪声比,设检测信号所需的最小输出信噪比为(SN)omin,并考虑系统总损耗L,则可得无干扰条件下的雷达最大作用距离方程为:R max=[P tσG t G rλ2(4π)3kT0B n FL(S N)omin]14上式中,P t为雷达发射机功率,G t为雷达天线的发射增益,G r为雷达天线的接收增益,λ为波长,σ为目标雷达截面积,B n为雷达接收机带宽,F为雷达接收机噪声系数,T0为噪声温度,k为玻尔兹曼常数。
2.2支援干扰条件下的雷达方程支援干扰条件下,干扰机以其主瓣指向雷达,而雷达则以主瓣指向目标。
只考虑单部干扰机时,雷达作用距离方程为:R max_SJ=[P t G t G rσR j2B j4πP j G j G r′(θ)B n Lγj (SJ)min]14上式中,P j为干扰机发射功率,G j为雷达天线的发射增益,B j为干扰机噪声带宽,G r′(θ)为雷达天线对干扰机干扰信号的接收增益。
γj为干扰信号对雷达天线的极化损失,R j为干扰机到雷达之间的距离。
(SJ)min为最小可检测信干比。
考虑多部干扰机支援干扰时,设干扰机到雷达之间的距离和方位角不同,而其他性能一致,则雷达作用距离方程为:R max_SJ=[P t G t G rσB j4πP j G j B n Lγj(SJ)min∑G r′(θi)R j,i2ni=1]14本实验中,计算干扰下的雷达作用距离时,除干扰机的干扰信号外,考虑其他噪声杂波的影响,则信干比的计算为:(SJ all )=SP N∙P NJ all=SP N∙P NP N+P0j上式中,P N=FkT0B为噪声杂波功率,P0j为雷达接收到的干扰信号功率。
针对制导导弹的支援干扰
之前,我们已经对使用机载自卫干扰系统对制导导弹干扰的动态进行了分析。
现在我们来详细分析一下,对这些威胁进行远距离支援干扰的机理。
图1 干扰机需要对制导雷达、弹载接收机和(或)制导数据链进行干扰如图1所示,在作战场景中有三个目标需要进行干扰:跟踪雷达、弹载接收机和制导数据链,这中间的任何一个环节都可能受到干扰。
针对这三种情况,我们来分析每种情况下的干信比公式和烧穿距离公式。
与之前的干扰讨论一样,干扰公式是相同的。
但由于雷达和导弹对干扰机和目标的距离不同,所以这些公式比自卫干扰情况下的公式要复杂。
接收天线增益通常也不同。
对跟踪雷达进行干扰
图2展示了对跟踪雷达和弹载接收机进行干扰的位置关系示意图。
图2 干扰机只对制导雷达进行干扰
对跟踪雷达进行干扰的干信比的公式为:
=-++-+--J S ERPJ ERPS GS GM RRT RRJ
/7140log()20log()10logRCS 式中:J/S为干信比,单位为dB;
ERPJ 为干扰机(对雷达)的有效辐射功率,单位为dBm ;
ERPS 为雷达的有效辐射功率,单位为dBm ;
GS 为雷达天线的旁瓣增益,单位为dB ;
GM 为雷达天线在主波束瞄准线上的增益,单位为dB ;
RRT 为雷达到目标的距离,单位为km ;
RRJ 为雷达到干扰机的距离,单位是km ;
RCS 是目标的雷达散射截面积,单位为m 2
如果我们将干信比设置为能够保护目标的最小值,并求解从雷达到目标之间的距离,可以得到:
min 40log()7120log()10logRCS J/S RRT ERPS ERPJ GS GM RRJ =---++++ 当干信比取最小值时,雷达到目标之间的烧穿距离(RBT )公式为:
()()log of 40log /40RBT Anti value RRT ⎡⎤=⎣⎦
对弹载接收机进行干扰
干信比公式为:
()/7120log()
20log 20log()10logRCSB
J S ERPJM ERPS GMS GMM RRT RTM RMJ =-++-++--
式中:J/S 为干信比,单位为dB ;
ERPJM 为干扰机(对导弹)的有效辐射功率,单位为dBm ;
ERPS 为雷达的有效辐射功率,单位为dBm ;
GMS 为导弹天线的旁瓣增益,单位为dB ;
GMM 为导弹天线在主波束瞄准线上的增益,单位为dB ;
RRT 为雷达到目标的距离,单位为km ;
RMJ 为导弹到干扰机的距离,单位是km ;
RCSB 是目标的双基雷达散射截面积,单位为m 2
向导弹发送制导指令的烧穿距离为: ()
()min
20log()7120log 20log()20log 10logRCSB J/S RRT ERPS ERPJM GMS GMM RTM RMJ RRJ =---+-++++
当干信比取最小值时,雷达到目标之间的烧穿距离(RBT )公式为: ()()log of 20log /20RBT Anti value RRT ⎡⎤=⎣⎦
对制导数据链进行干扰
细心观察,您会发现这些公式与之前使用自卫电子干扰系统对制导数据链干扰给出的公式是相同的。
但之前,干扰设备安装在目标上,而现在的情况是干扰机与目标是分离的,如图3所示。
可以认为干扰机现在处于数据链接收器的旁瓣。
然而,由于导弹机动性较强,通常为了确保在各个方向接收能力相同,数据链接收器的天线非常宽。
因此,我们可以合理地假设天线增益不会改变。
图3 干扰机针对制导数据链进行通信干扰
所以,干信比公式为:
()/20log 20log()J S ERPJL ERPL RJR RMR =--+
式中:J/S 为干信比,单位为dB ;
ERPJL 为干扰机(对制导数据链)的有效辐射功率,单位为dBm ;
ERPL 为制导数据链的有效辐射功率,单位为dBm ;
RJR 为导弹到干扰机的距离,单位为km ;
RMR 为导弹到雷达的距离,单位为km ;
对干信比公式求解,可以得到烧穿距离公式:
REQ 20log()20log()J/S RMRBT ERPL ERPJL RJR =--+
式中:RMRBT 是指当干扰无效时制导数据链的作用距离。
(类似雷达“烧穿距离”) ()()log 20log /20RMRBT Anti RMRBT ⎡⎤=⎣⎦。