雷达对抗原理第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
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引言现代电子对抗技术,特别是反辐射导弹(ARM )技术的高速发展,是否具有反侦察能力,已经成为决定雷达系统能否完成战斗使命甚至能否继续生存的主要因素。
电子对抗设备截获雷达辐射的射频能量,并在此基础上完成对雷达的侦察、干扰,截获雷达辐射的射频信号是电子对抗设备完成侦察、干扰使命的基础。
一般雷达系统射频信号被截获的距离远大于探测目标的威力,因而只要雷达工作,辐射的射频信号就会被敌方侦察设备首先发现而实施干扰、攻击,雷达设备尚未执行战斗使命时就已丧失了战斗能力或被摧毁。
雷达发射的射频信号不被敌方截获,或在探测目标威力范围内不被敌方截获,这就是低截获概率(LPI )雷达。
LPI 雷达是一种新体制雷达,它以极低的峰值功率探测空间,完成战斗使命。
由于辐射的峰值功率极低(可达常规雷达的10-4~10-6),极大地降低了被敌方侦察设备截获的概率,可以在暴露前(隐蔽状态)探测、发现目标,完成战斗使命。
LPI 雷达是反侦察、抗干扰、抗ARM 的最有效的技术之一。
LPI 雷达原理及性能特征LPI 雷达的原理(截获因子) LPI 雷达的性能特征 a) 低截获距离b) 低截获目标及侦察接收机 c) 增大低截获距离的途径 d) 发射功率及发射天线增益 LPI 雷达原理及性能特征LPI 雷达的原理(截获因子)由雷达方程知⑴,在一定的发现概率及虚警概率下,雷达的最大作用距离RRmax 为:该雷达辐射功率被电子对抗系统侦察接收机截获的功率PEr :()2E22Er Re Rt Er R 4πλG G P P ⨯⨯⨯⨯=(2)侦察设备最大截获距离:()Ermin22Er Re Rt 2EmaxP 4πλG G P R ⨯⨯⨯⨯=(3)定义侦察设备系统灵敏度为⑵:ErErminE G P S =(4)相应地定义雷达系统灵敏度为:()RrRminR R F Rr 0R G N SL N B T K S ⨯⨯⨯⨯⨯=(5)将式(4)、(5)代入(1)中,雷达的最大作用距离RRmax 可写为:()R32Rt Rt 4RmaxS 4πλσG P R ⨯⨯⨯⨯=(6)同样,侦察设备最大截获距离可写为:()ES 4πλG P R 22Re Rt 2Emax⨯⨯⨯= (7)由(6)、(7)式得:2Rmax Rt E Re RmaxEmax R σG S G 4πR R ⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛R S 2定义 为截获因子,并考虑到在时,有:RtReGG = RmaxEmax PR R C =σR S S 4πC 2RmaxE R 2P⨯⨯=(8)当CP <1时,截获距离小于雷达对目标的探测距离,这时雷达工作在低截获状态。
第五章雷达作用距离作用距离是雷达的重要性能指标之一,它决定了雷达能在多大的距离上发现目标。
作用距离的大小取决于雷达本身的性能,其中有发射机、接收系统、天线等分机参数,同时又和目标的性质及环境因素有关。
第一节雷达方程雷达作用距离方程,表征雷达作用距离和发射机、接收系统、天线分机参数以及目标的性质、环境因素等的关系距离R 处任一点的雷达发射信号功率密度:考虑到定向天线增益G:§5.1.1 基本雷达方程目标散射截面积设为σ,则其接收的功率为σS1以目标为圆心,雷达处散射的功率密度:雷达收到功率:Ar:雷达天线接收面积rr雷达接收到的回波功率反比于目标与雷达站间距离R的四次方►收发不同天线时►收发同天线时►收发不同天线时,最大作用距离►收发同天线时,最大作用距离雷达实际作用距离受目标后向散射截面积σ、S imin 、噪声和其他干扰的影响,具有不确定性,服从统计学规律。
当接收功率为接收机最小检测功率S imin时,可得:R max ∝1/λ2R max ∝λ2天线面积不变时,波长λ增加天线增益下降,R max 下降;天线增益不变时,波长λ增加要求天线面积增加,天线有效面积增加→R max 增加。
►总结:◆雷达方程虽然给出了作用距离和各参数间的定量关系,但由于未考虑设备的实际损耗和环境因素,且目标有效反射面积σ和最小可检测信号S imin不能准确预定,因此仅用来作估算的公式,考察各参数对作用距离的影响。
◆雷达在噪声和其他干扰背景下检测目标,同时,复杂目标的回波信号本身存在起伏,因此,接收机输出的是一个随机量。
雷达作用距离也不是一个确定值而是统计量,通常只在概率意义上讲,当虚警概率(如10-6)和发现概率(如90%)给定时的作用距离是多大。
§5.1.2 目标的雷达截面积►目标的雷达截面积定义:►实际测量:返回接收机每单位立体角内的回波功率在远场条件(平面波照射的条件)下,目标处每单位入射功率密度在接收机处的单位立体角内产生的反射功率乘以4π习题►设目标距离为R0,当标准金属圆球(截面积为σ)置于目标方向离雷达R0/2处时,目标回波的平均强度正好与金属球的回波强度相同,试求目标的雷达横截面积。