旁瓣消隐技术:雷达抗干扰的利器

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雷达在现代战争中具有至关重要的作用,它能够帮助军队迅速发现并锁定敌人目标。但在实际使用中,雷达会受到众多因素的影响,导致其效能大打折扣。若是没有雷达抗干扰技术的支持,雷达将失去其应有的发现与测定敌人目标的能力。
 
在众多干扰中,有源干扰是雷达面临的一大难题。这种干扰不仅可以从雷达的主瓣方向进入,还能通过旁瓣方向对雷达进行干扰。通常,当雷达处于搜索状态时,干扰信号很难直接从主瓣照射进来,更多时候是通过旁瓣进入雷达接收机,这使得雷达在接收目标信号的同时,也接收到了干扰信号,导致无法准确判断目标。
雷达
 
为了有效应对这一问题,雷达抗干扰技术中主要采用了旁瓣对消技术和旁瓣消隐技术。旁瓣对消器在有一个辅助天线的情况下,对于抑制单一干扰源的效果非常显著。但遗憾的是,它并不能抑制虚目标转发式干扰。因此,我们还需要采用另一种电子反干扰技术,即雷达旁瓣消隐技术。
 
雷达旁瓣消隐技术的核心目的是降低旁瓣方向的干扰影响。为此,超低旁瓣天线的设计至关重要。这种天线能使雷达在旁瓣方向上被探测的概率最小化,从而实现空间选择,将干扰限制在主瓣区间。这样,在其他角度范围内,雷达就可以正常工作,并能测定干扰机的角度信息。通过多站交叉定位技术,我们甚至可以测出干扰机的距离数据,为后续的干扰应对和作战决策提供有力支持。
 
旁瓣消隐技术的核心思想是利用一部增益介于主天线主瓣和旁瓣之间的辅助天线来识别和消除旁瓣干扰。这一技术采用主通道和副通道的双通道系统,其中主通道负责接收目标回波信号,而副通道则通过辅助天线接收并检测潜在的旁瓣干扰信号。
 
在实际应用中,主通道天线连续扫描360度的方位角,形成高增益的主瓣和多个增益递减的旁瓣。目标回波信号通常通过主瓣进入雷达系统,而旁瓣则可能接收到来自其他方向的干扰信号。辅助天线通常采用弱方向性的全向天线,其增益设计得大于主天线旁瓣的增益,但小于主天线主瓣的增益。
 
旁瓣消隐技术的工作原理是通过对主、辅通道接收到的回波信号进行幅度比较来实现干扰消除。如果主通道接收到的信号幅度大于辅助通道接收到的信号幅度,说明信号来自目标回波,将被送入信号分析电路进行进一步处理;反之,如果辅助通道接收到的信号幅度更大,则表明存在旁瓣干扰,此时会触发消隐脉冲,关闭选通器,从而消除干扰信号。
 
需要注意的是,旁瓣消隐技术虽然能有效降低虚警概率,但在某些情况下可能会导致对小目标检测显示的丢失。例如,当主天线接收到的弱小回波信号幅度小于辅助天线接收到的干扰信号幅度时,选通器可能会被错误地关闭,导致雷达丢失对小目标的检测机会。然而,这种情况发生的可能性相对较小,因为主波束目标和旁瓣产生源通常位于雷达的不同位置。
 
低副瓣天线和旁瓣消隐技术,作为新体制雷达中的关键抗干扰措施,显著提升了雷达在复杂环境下的性能。低副瓣天线通过精心设计的加权方式,有效降低了发射波束的副瓣水平。在仰角方向上的加权处理,使得雷达波束的能量更加集中,主瓣更窄,副瓣更低。这不仅可以提高雷达对主目标的探测精度,更能有效对抗反辐射导弹等威胁。反辐射导弹往往通过截获雷达的副瓣信号进行定位攻击,低副瓣天线技术的应用使得雷达在面对此类威胁时具有更高的生存能力。
 
旁瓣消隐技术则是针对副瓣进入的干扰信号进行抑制的有效手段。通过实时监测和处理接收到的信号,当检测到副瓣方向存在强干扰时,旁瓣消隐系统会产生消隐脉冲,关闭主接收通道,从而避免干扰信号进入后续处理单元。这种技术对于提高雷达的抗干扰能力和目标探测精度具有重要作用。
 
然而,旁瓣消隐技术的使用也会引入新的问题,特别是与动目标显示(MTI)技术的兼容性问题。MTI技术通过多脉冲对消的方式抑制固定杂波干扰,提高雷达对动目标的探测能力。但当旁瓣消隐脉冲产生时,会导致雷达主接收通道关闭,丢失一个或多个周期的回波信号,这可能导致MTI滤波器无法有效抑制固定杂波干扰,甚至产生假目标。
 
为了解决这一问题,需要在旁瓣消隐与MTI兼容设计时考虑两个关键问题:一是当产生旁瓣消隐脉冲时,应连续产生n+1个周期的消隐脉冲,确保MTI滤波器能够正常工作;二是消隐脉冲出现时,仅对应那个距离单元被连续闭锁n+1个周期,其他距离单元不受影响,以保证雷达对其他目标的正常探测。
 
旁瓣消隐系统对于防止从雷达天线副瓣进入的干扰信号有着显著的效果。它的工作原理在于,通过副天线接收到的信号与主天线接收到的信号进行比较,当检测到副天线接收到的信号强度超过某个阈值时,系统就会判定这是来自副瓣的干扰信号,并对其进行消隐。如果副天线的增益选择得当,那么它在消除干扰的同时,不会显著降低主瓣检测目标的能力。
 
然而,旁瓣消隐系统并非万能。对于从主瓣进入的干扰信号,它就无法进行有效消隐。此外,在存在噪声和波程差的情况下,系统可能只能消隐部分干扰信号,其改善效果可以通过改善因子来量化评估。信噪比和固定相移等因素都会对改善因子产生影响。
 
当面对连续波或噪声干扰时,旁瓣消隐技术就显得力不从心。这时,我们需要采用旁瓣对消技术。这种技术通过引入一个或多个辅助通道来接收和处理来自副瓣的信号,并通过与主通道的信号进行相减,达到消除副瓣干扰的目的。
 
雷达之所以能够在复杂的电磁环境中保持强大的抗干扰和抗杂波能力,关键在于其天线设计。低旁瓣电平的天线能够减少从副瓣进入的干扰信号,而旁瓣消隐或旁瓣对消的附加通道则能够进一步提高抗干扰能力。此外,通过对干扰源的跟踪,雷达还可以实现天线方向图的自适应调零,即根据干扰信号的方向自动调整天线的辐射方向图,使其在干扰方向形成零陷,从而有效抑制干扰。
 
相控阵雷达是现代雷达技术的一个重要分支。它利用大量的独立辐射单元或子阵列来组成天线阵列,通过控制每个单元的相位和幅度,可以实现天线方向图的快速变化。这使得相控阵雷达在电子对抗环境下能够得到最佳的自适应天线方向图,即根据干扰和目标的实时情况,自动调整天线的辐射方向图,以达到最佳的检测和抗干扰效果。
 
相控阵雷达的数字波束形成接收机是实现其高性能的关键部件。它采用数字技术实现瞬时多波束及实时自适应处理,能够在形成多个波束的同时,对干扰源自适应调零,并得到超高分辨率和超低旁瓣的性能。这使得相控阵雷达能够非常有效地对付先进的综合性电子干扰。

 

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