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作者簡(jiǎn)介：高彬（1977-），男，山東濟南人，博士生，主要從事為電子對抗效能評估與輔助決策研究。
高彬1，呂善偉，郭慶豐
摘要：從雙基地雷達方程和實(shí)施壓制性噪聲干擾前后所帶來(lái)的熱噪聲的變化出發(fā)，給出了雙基地雷達探測區和干擾暴露區的計算模型，分析計算了在自衛式干擾和遠距離支援干擾條件下的雙基地雷達抗有源壓制性干擾性能,并與單基地雷達情況進(jìn)行了比較, 說(shuō)明收發(fā)分置的雙基地體制雷達具有較強的抗干擾能力。給出了仿真算例，結果驗證了這種觀(guān)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：雙基地雷達；壓制性干擾；暴露區
中圖分類(lèi)號：TN974文獻標識碼：A文章編號：1009086X（2006）01006104
Research on antijamming model for bistatic radar
GAO Bin1，Lü Shanwei1，GUO Qingfeng2
(1.School of Electronics and Information Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics,
Beijing 100083, China; 2.The 2nd Research Institute of Air force, Beijing 100085, China)
Abstract:Combined with radar equation and heat noise transformation from blanket jamming for bistatic radar, the calculation models about detection zone and exposure zone for bistatic radar are presented, and the performance of the bistatic radar in resisting the active blanket jamming is investigated under selfscreening jamming and standoff jamming situations. Then comparing the situation of bistatic radar with that of the single static radar comes into conclusion that the transmit/receive separated bistatic radar has preferable antijamming ability.This viewpoint is validated by simulation result
Key words:Bistatic radar; Blanket jamming; Exposure zone
1引言
雙基地雷達憑借其收、發(fā)設備分置的系統特性，在電子戰中有較大的優(yōu)勢和潛力，其出色的抗干擾能力、抗摧毀能力、抗超低空突防能力和抗隱形能力使其得到了迅速發(fā)展［1］。本文從雙基地雷達方程和干擾方程出發(fā)，主要分析了雙基地雷達抗干擾模型的建立，探討了雙基地雷達探測區和干擾暴露區的計算及畫(huà)法，并與單基地雷達探測區和干擾暴露區進(jìn)行比較，說(shuō)明了雙基地雷達具有較強的抗干擾能力。這里只針對采用專(zhuān)用發(fā)射機的T-R型體制雙基地雷達。
2雙基地雷達探測性能分析
考慮圖1所示的雙基地雷達組成結構，其在一定虛警概率和檢測概率下的作用距離，是其探測系統性能的重要指標，無(wú)干擾情況下的T-R型雙基地圖1T-R雙基地雷達結構組成
Fig.1The structure of bistatic radar system
雷達接收目標回波信號功率［2］為PR＝PTGTGRλ2σB（β）〖〗（4π）3R2TR2RLs（1）或（RTRR）2max＝PTGTGRλ2σB（β）〖〗（4π）3PR minLs，（2）式中：PR min＝kTsBn（S/N）min；PT為發(fā)射機輸出的功率；GT為發(fā)射機天線(xiàn)的增益；GR為接收機天線(xiàn)的增益；λ為雷達的工作波長(cháng)；σB（β）為目標的雙基地雷達截面積函數表達式；RT為發(fā)射機到目標之間的距離；RR為接收機到目標之間的距離；Ls為系統損耗；PR min為接收機的最小可檢測信號功率；k為波爾茲曼常數，1.38×10-23 W·s/（°）；Ts為接收機的噪聲溫度；Bn為接收機檢波前的噪聲帶寬；（S/N）min為正常檢測時(shí)接收機輸入端所需的最小信噪比。
現代防御技術(shù)·探測跟蹤技術(shù)高彬，呂善偉，郭慶豐：雙基地雷達抗干擾模型的研究現代防御技術(shù)2006年第34卷第1期假設目標雙基地雷達截面積為常數，這樣在自由空間中，當回波功率為最小可檢測功率時(shí)，可以得到雙基地雷達最大距離積kB，也就得到了雙基地最大卡西尼卵形線(xiàn)表達式［3］：（RTRR）max＝kB （3）卡西尼卵形線(xiàn)定義為對邊長(cháng)度不變與相鄰的兩邊乘積為常數的三角形頂點(diǎn)的軌跡。為了畫(huà)出雙基地雷達探測區，建立如圖2所示的極坐標系。從而乘積表達式RTRR可用基線(xiàn)中心為原點(diǎn)的極坐標值來(lái)表示：（RTRR）2＝（r2＋L2/4）－r2L2cos2θ （4）綜合式(3)和(4)，整理可得關(guān)于r的一元四次方程：
r4＋1〖〗2－cos2θL2r2＋L4〖〗16－k2B＝0 （5）
圖2雙基地雷達極坐標圖
Fig.2The polar coordinates plot of bistatic radar
對于給定的雙基地雷達，其最大距離積已知，據上式就可以得到雙基地探測區邊界。
對方程式(5)根的情況進(jìn)行討論，可以得出雙基地雷達探測區的3種不同形狀：
(1)當L＞2kB且－45°＜θ＜45°或135°＜θ＜225°時(shí)，雙基地的探測區為分裂的卵形線(xiàn)，極點(diǎn)附近各一個(gè)，分別位于發(fā)射站和接收站附近(如圖3所示)；
圖3分裂的卵形線(xiàn)圖
Fig.3Divided ovate plot
(2)當L＝2kB時(shí)，雙基地探測區的邊界經(jīng)過(guò)極點(diǎn)，探測區為雙紐線(xiàn)(如圖4所示)；
(3)當L＜2kB時(shí)，對給定的θ值，只有一個(gè)對應的r值，此時(shí)雙基地的探測區為近似橢圓的卵形線(xiàn)(如圖5所示)。
3抗干擾模型解算
這里就雙基地雷達對抗阻塞式噪聲干擾的效果進(jìn)行評估。根據干擾機和雷達的相對作戰態(tài)勢，有4種主要的空中位置關(guān)系（如圖6~9）。雷達干擾暴露區從能量的角度直觀(guān)地描述了雷達在有源干擾條件下探測目標的能力。下面從實(shí)施干擾前后雙基地雷達接收機內部熱噪聲的變化出發(fā)，給出雙基地主瓣干擾和副瓣干擾暴露區的計算模型。
圖4雙紐線(xiàn)圖
Fig.4Double ties plot
圖5近似橢圓卵形線(xiàn)
Fig.5Approximate ovate plot of ellipse
圖6干擾機主瓣對單基地雷達主瓣干擾
Fig.6The jamming for jammer′s mainlobe pointing
to monobase radar′s mainlobe
圖7干擾機主瓣對單基地雷達副瓣干擾
Fig.7The jamming for jammer′s mainlobe pointing
to monobase radar′s sidelobe
圖8干擾機副瓣對雙基地主瓣干擾
Fig.8The jamming for jammer′s sidelobe pointing
to bistatic radar′s mainlobe
圖9干擾機副瓣對雙基地副瓣干擾
Fig.9The jamming for jammer′s sidelobe pointing
to bistatic radar′s sidelobe
壓制性噪聲干擾的作用是以噪聲功率阻塞雷達接收機使其失去工作能力，干擾機對雷達接收機形成的干擾功率密度J0為J0＝PjGjGRF2jλ2〖〗（4π）2BjR2jLjLs，式中：Fj為干擾機方向圖傳播因子；GR為雷達接收天線(xiàn)的功率增益；Lj為干擾機的系統損耗。Fj＝F′jfjRfRj，式中：fjR為以雷達接收站為基準的干擾機天線(xiàn)方向圖因子；fRj為以干擾機為基準的雷達接收機天線(xiàn)方向圖因子；F′j為考慮多路徑、繞射和折射的傳播因子。
一般情況下F′j取為1，關(guān)鍵問(wèn)題集中在參數fjR和fRj的確定：主瓣干擾（干擾機主瓣對雷達天線(xiàn)主瓣）：fjR＝fRj＝1 ；副瓣干擾（干擾機主瓣對雷達天線(xiàn)副瓣）：fjR＝1，fRj＜1；雙基地主瓣干擾（干擾機副瓣對雙基地接收天線(xiàn)主瓣）：fRj＝1，fjR＜1 ；雙基地副瓣干擾（干擾機副瓣對雙基地接收天線(xiàn)副瓣）：fRj＜1，fjR＜1；當有多個(gè)干擾機同時(shí)對一部雷達實(shí)施干擾時(shí)，按照下式計算總的干擾功率譜密度：∑J0＝∑n〖〗i＝1（J0）i。
在噪聲干擾作用下，雷達接收機的噪聲溫度為T(mén)′s＝Ts＋∑J0/k，式中：T′s為存在干擾下的噪聲溫度；Ts為沒(méi)有干擾下的熱噪聲溫度；k為波爾茲曼常數。用T′s代替雷達方程中的Ts，對單基地雷達有（RM）j＝RMkTs〖〗kTs＋∑J01/4;（6）對雙基地雷達有(RTRR)j＝kBkTs〖〗kTs＋∑J01/2＝kBj,（7）式中：（RM）j為干擾下單基地雷達的最大作用距離；（RTRR）j為干擾下雙基地雷達的作用距離積；RM為無(wú)干擾下單基地雷達的最大作用距離；kB為無(wú)干擾下雙基地雷達的作用距離積。
4算例分析
取干擾機參數為干擾功率Pj＝600 W，Gj＝20 dB，Bj＝600 MHz，Lj＝3 dB；雷達的技術(shù)參數為λ＝01 m，GR＝30 dB，kTs＝6×10-21 W/Hz，RM＝100 km，kB＝10 000 km2，Rj＝90 km，雙基地基線(xiàn) L＝100 km。
（1） 單基地主瓣干擾暴露區的計算fjR＝fRj＝1，J0＝35×10-16 W/Hz，
（RM）j＝006 RM(2) 單基地副瓣干擾暴露區的計算fjR＝1，f 2Rj＝-36 dB；J0＝884×10-20 W/Hz，
（RM）j＝050 RM (3) 雙基地主瓣干擾暴露區的計算fRj＝1，f 2jR＝-22 dB；J0＝223×10-18 W/Hz，
（RTRR）j＝0061 3 kB，這時(shí)，根據前面畫(huà)暴露區的判決條件，知道L＞2kBj時(shí)，雙基地雷達的觀(guān)察范圍分裂為接收機和發(fā)射機附近的兩個(gè)小卵形?；€(xiàn)的長(cháng)短關(guān)系到雙基地雷達的受干擾損失程度。
(4) 雙基地副瓣干擾暴露區的計算f 2Rj＝-36 dB；f 2jR＝-22 dB；J0＝56×10-22 W/Hz，
（RTRR）j＝0968 kB，這時(shí)，雙基地雷達的作用范圍基本不變，也就是說(shuō)干擾基本上不起作用，雙基地雷達有強的抗干擾能力。
從算例中可以看出：在自衛式干擾時(shí)，單、雙基地雷達暴露區都較小，這是因為干擾機和目標配置在一起，干擾功率始終從收站接收天線(xiàn)的主瓣進(jìn)入接收機，導致雷達的檢測信號能力下降，探測區變得較小，雙基地雷達的受損失程度還與基線(xiàn)長(cháng)短有關(guān)；在遠距離支援干擾時(shí)，雙基地雷達遠距離支援干擾暴露區與探測區相差不多，這是因為干擾機始終用主瓣對準發(fā)站，干擾功率只能從收站接收天線(xiàn)旁瓣進(jìn)入接收機，經(jīng)過(guò)兩次旁瓣壓制，最后進(jìn)入接收機的干擾功率很小，所以雙基地雷達的探測性能受影響不大，干擾暴露區仍為近似橢圓，而單基地雷達的探測區域相比雙基地減小很多。由此可以看出，雙基地雷達的探測區具備特殊的戰術(shù)用途，其干擾暴露區比單基地雷達大，因此雙基地雷達具有很好的抗干擾能力。
5結束語(yǔ)
本文對雙基地雷達抗壓制性干擾與單基地雷達進(jìn)行了比較計算,得出了在自衛干擾和遠距離支援干擾下的暴露區算法，說(shuō)明了雙基地雷達抗干擾的優(yōu)越性。有一點(diǎn)要指出：以上結論均是在假定目標雷達散射截面積為定值情況下得到的，實(shí)際中目標雷達散射截面積與雙基地雷達夾角有關(guān)。雖然如
（下轉第80頁(yè)）2006年2月〖〗第34卷第1期現代防御技術(shù)〖〗MODERN DEFENCE TECHNOLOGYFeb. 2006〖〗Vol.34No.1
