经典雷达资料第9章电子反干扰ECCM.docx
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经典雷达资料第9章电子反干扰ECCM
第9章电子反干扰(ECCM)
A.Farina
9.1引言
自二次世界大战以来,雷达和电子战(EW)的性能已发展到了非常高的水平[1][2]。
现代军事力量在很大程度上依靠用于监视、武器控制、通信和导航的电磁系统。
电子干扰措施(ECM)很可能被敌对力量用来削弱电磁系统的效能。
它直接导致电磁系统越来越多地加装所谓的ECCM设备,以便在敌方采用电子战措施时,仍能确保自己对电磁频谱资源的有效利用。
本章专门介绍ECCM技术和雷达受ECM威胁时采用的ECCM措施的设计原则。
9.2节回顾了电子战和ECCM的定义。
雷达信号被电子战装置截获的问题在9.3节中介绍;雷达设计者首先采用的对策是努力防止雷达信号被对方电子设备截获。
9.4节分析了主要的ECM技术及策略,这对理解ECM对雷达系统的威胁,以便有效地与之对抗是很重要的。
为了便于介绍种类繁多的ECCM技术(参见9.6节~9.10节),9.5节尝试给出一种ECCM技术的分类方法。
然后,按照其应用于雷达的不同分系统,即天线、发射机、接收机和信号处理等,分别介绍这些技术。
一些不能归类于电子措施的ECCM技术也扮演着关键角色,这包括人为因素、雷达操作方法和雷达部署战术(参见9.10节)。
随后在9.11节介绍上述技术在两类最常见的雷达(即监视雷达和跟踪雷达)中的应用。
对付ECM威胁所应遵循的主要设计原则,例如发射功率的选择、频率和天线增益的选择,也在这一节中进行了相当详细的讨论。
本章最后给出一种ECCM和ECM技术效能的评估方法(参见9.12节)。
对于ECCM与ECM之间无休止的斗争,至今仍缺乏合适的度量方法。
尽管如此,一种确定ECM对雷达系统影响的常用方法是估算雷达在干扰条件下的作用距离。
使用特殊ECCM技术的得益也可通过计算雷达作用距离的恢复程度来加以评估。
9.2术语
电子战定义为利用电磁能确定、剥夺、削弱或者防止雷达使用电磁频谱的军事行动[3]~[6]。
电子战由两大部分构成:
电子支援措施(ESM)和电子干扰措施(ECM)。
基本上,电子战以减弱雷达能力为己任。
而雷达却以能在电子战条件下成功地得以运用为目标,这一目标的实现依赖于ECCM技术。
下面给出ESM,ECM,以及ECCM的定义[3][6][7]。
ESM作为电子战的一部分,是为利用敌方电磁辐射而采取的军事支援行动,包括对辐射电磁能的搜寻、截获、定位、记录和分析等。
因此,ESM是电子战的信息源,可为电子干扰、威胁检测、告警及逃逸提供所需的信息。
ECM作为电子战的一部分,其功用是阻止或削弱雷达对电磁频谱的有效运用。
ECCM是雷达采用的一系列措施,尽管敌方使用电子战,这些措施仍能确保雷达有效地运用电磁频谱。
电子战的术语是十分丰富的,其中的一些也在其他电子领域得到应用。
关于ECM和ECCM的完整术语汇编可在许多文献中找到[3][6][8]。
9.3电子支援措施(ESM)
ESM以截获接收机和告警接收机的应用为基础,而且在很大程度上依赖于预先收集和编辑好的战术和战略电子情报(ELINT)[4][9][10]。
ESM完全是无源的,仅限于对辐射信号的识别和定位。
雷达截获是本节中特别令人感兴趣的问题,它依赖于对雷达发射信号分析所得到的信息。
ESM的工作环境通常是拥挤的雷达脉冲信号,文献中常常引用的数据是5×105~106pps[4]。
交织在一起的脉冲串经过ESM接收机处理,识别出每个脉冲的中心频率、幅度、脉宽、到达时间(TOA)和指向。
然后,将这些信息送往脉冲分选处理器,该处理器将这些交织脉冲分检成适合于每一发射机的脉冲重复周期(PRI)。
再与存储的已知雷达种类进一步对比,可生成一个按战术性能分类的辐射源清单。
ESM一般用于部署ECM的使用及运行,ESM与ECM间的联系通常是自动的。
所接收的单个雷达脉冲信号由许多可测量的参数标识。
设计分检系统时,测量的可用性、分辨力和精度要加以考虑,这是因为所采用的处理方法依赖于现有的参数数据组。
显然,参数测量的分辨力和精度越高,脉冲分选处理器完成的任务越有效。
但是,从ESM系统外部(如多通道)、ESM系统内部(如定时限制、接收期间的静止时间),以及从效费比考虑,测量过程均受到了限制。
由于目标方向在脉冲间不变化,到达角大概是实现有效分检的最重要的分类参数。
旋转定向天线能用于定向(DF)。
然而,具有多个天线的干涉系统性能更好,因为其截获概率比仅有一部天线的系统更高。
载频是用于分检的第二个十分重要的脉冲参数。
普通的频率测量方法是利用搜索式超外差接收机,其优点是具有高的灵敏度和好的频率分辨力[4]。
不幸的是,与旋转定向测量系统相似,这种接收机的截获概率低。
如果发射脉冲是频率捷变的(随机变化的),或者是频率跳变的(按规则变化的),情况将更坏。
克服的方法之一是,采用一组相邻的接收通道。
目前,由于精确的声表面波(SAW)滤波器和一体式光学频谱分析仪的应用,这种处理方法是可行的,一体式光学频谱分析仪利用SAW产生的光导波束的布喇格(Bragg)折射,完成频谱分析[4]。
由于多路径传输所导致的严重恶化,脉宽是一种不可靠的分类参数。
多路径传输使脉冲包络严重畸变,如脉冲出现长的拖尾,脉峰甚至产生偏移。
脉冲的TOA可取为信号超过某一门限的瞬间,但是在有噪声和畸变存在时,这是一种结果多变的测量值。
尽管如此,TOA常用于测量雷达的重复周期。
脉冲幅度取其峰值。
动态范围至少必须按信号幅度波动和扫描波瓣起伏变化的三个数量级加以考虑。
实际上,60dB的瞬时动态范围为最小值;在许多应用场合要求更大。
幅度测量(与TOA一起)可用于获取辐射源的扫描方向图[4]。
雷达截获接收机以不同的复杂程度实现,其中最简单的是雷达告警接收机(RWR)。
用做一种机载设备时,它通过座舱显示器向飞行员通告敌导弹制导雷达之类所构成的威胁方向。
这种接收机是一种简单的低灵敏度设备,其工作带宽按可能出现的威胁预先设定,并可利用其探测距离优势,在飞机进入火力范围之前就指示出威胁的存在。
从战术的ESM到完全的ELINT,所用的雷达截获接收机的复杂程度越来越大。
现代的ELINT接收机要求具有0.01~40GHz的瞬时频率覆盖,优于-60dBm的灵敏度,大于60dB的瞬时动态范围,以及1~5MHz的频率分辨力。
这种接收机必须能以高截获概率(POI)和低虚警率(FAR)接收各种信号,如脉冲信号、连续波信号、频率捷变信号、脉冲重复频率捷变信号、脉内调制信号(线性调频、相位编码等)[4]。
RWR探测距离受其接收机灵敏度及雷达辐射功率的影响。
可以通过单程信标方程计算告警距离,在RWR处其信噪比为
(9.1)
式中,P为雷达辐射功率;R为RWR到雷达的距离;Gt为雷达发射天线增益;Gr为RWR接收天线增益;为波长;kTsB为RWR系统噪声功率;L为损耗。
式(9.1)是计算RWR性能的基础。
由于RWR的探测距离反比于R2,而雷达探测目标的距离反比于R4,因此,RWR可在远大于雷达探测距离的地方探测到雷达。
在雷达与截获接收机的对抗中,雷达的优势在于使用匹配滤波器,截获接收机却有R2的距离优势[10]。
9.4电子干扰措施(ECM)
ECM系统的目的是使雷达无法得到探测、跟踪、定位及识别目标的信息,或使有用的信息淹没在许多假目标中,以致无法提取真正的信息。
ECM战术、技术可以通过很多途径分类,例如,根据主要目的,根据本身有源或无源,根据部署与使用方法,根据所用平台的类型,根据干扰对方雷达的类型,或根据它们的组合[8][11]。
ECM战术、技术大全可以在文献中找到[8][12],这里只对最常见的做一些描述。
ECM包含干扰和欺骗。
干扰是有意或存心发射或重新发射幅度、频率、相位或其他调制的间歇或连续波及其他类噪声信号,以干扰、扰乱、剥夺、欺骗、掩盖及降低雷达系统对有用信号的接收[8]。
干扰机是可发射任何占空比信号以干扰雷达系统的ECM装置[8]。
发射特殊的无线信号以干扰或阻止雷达系统的正常运作叫有源干扰。
它们在雷达系统的输入端制造了阻碍雷达正常检测、识别及提取参数的背景。
有源噪声干扰的两种常用形式是瞄准式(点频)噪声干扰和阻塞式噪声干扰。
当目标雷达的中心频率和带宽已知且为窄带时使用点频噪声。
许多雷达采用宽带频率捷变对抗点频干扰。
如果被干扰雷达的变频速率足够慢,干扰机仍可以跟踪其频率以获得点频干扰的效果。
当目标雷达频率变化速度很快或精确的频率参数未知时,干扰机则在整个雷达工作频带范围内同时辐射以进行阻塞式宽带干扰。
干扰机的尺寸由有效辐射功率表示;ERP=GjPj,式中,Gj是干扰机发射天线增益;Pj是干扰机功率;ERP是有效辐射功率。
无源ECM与一些不需要发射能量的箔条、诱饵、或其他反射物同义。
箔条是一些可以悬浮在大气层或外大气层的单元式的无源反射器或吸收器,它可以扰乱、遮蔽或对雷达造成其他不利影响。
箔条的例子是金属箔、外敷金属的绝缘材料(最常见的是将铝、银、锌敷于玻璃纤维或尼龙之上)、线球、干扰绳和半导体材料[8]。
箔条的基本参数包括有效散射面积、箔条云的特性及形成时间、箔条云反射信号的频谱、隐匿目标的带宽[4][12]~[14]。
箔条为长度被切削成半个雷达工作波长的一种偶极子。
在实战应用中常把不同长度的偶极子箔条打包,以在宽频带内对雷达进行有效干扰。
对雷达而言,箔条与气象杂波的特性很相似,但它的频带扩展到VHF。
箔条干扰的中值多普勒频率由平均风速决定,而其频谱的宽度与风的扰动以及随不同高度而变的风速引起的切变效果有关。
诱饵是另一种类型的无源ECM。
它是一类物理尺寸很小的雷达目标,其RCS通过使用反射器及龙伯(Luneburg)透镜来增加以模拟战斗机或轰炸机。
诱饵的目的是分散防空系统的火力,以增加突防飞机的存活率。
其他主要的有源干扰有欺骗式ECM(DECM)。
欺骗是有意的发射或重新辐射幅度、频率、相位或其他调制的间歇或连续波信号,以便误导电子系统对信息的解读或使用[8]。
欺骗的种类可以分为操纵及模拟,操纵意味着改变友好电磁信号以完成欺骗,模拟使雷达收到模拟的敌意攻击。
DECM也可分为重复及转发[12]。
转发产生模拟雷达真实回波时间特性的非相参信号,重复产生试图模拟真实雷达回波幅度、频率及时间特性的相参信号。
重复器需要对微波信号进行存储以制造预期的回波;这常使用微波声学存储器或数字射频存储器(DRFM)来实现[12]。
最普通的欺骗式干扰是距离门牵引,它通过给雷达距离跟踪电路输入假目标信息,从而把雷达的距离跟踪门从真目标的距离位置牵引开。
重复干扰机把雷达信号放大后转发回去。
由于比雷达回波强,转发的欺骗干扰信号俘获了雷达距离跟踪电路。
由于在干扰机中欺骗信号通过射频存储器进行了延迟,从而牵引雷达的距离门偏离真实目标(RGPO技术)。
牵引成功后,欺骗干扰机关闭,迫使雷达进入目标重新获取方式[12]。
另一种DECM技术称为增益倒置(Inverse-gain)干扰。
它用来俘获圆锥扫描雷达的角度跟踪电路[8]。
这种技术可以复制出与目标雷达发射接收天线合成方向图相反的幅度调制接收信号。
对于圆锥扫描跟踪雷达,增益倒置的干扰信号将导致正反馈,使跟踪雷达的天线远离而不是趋向目标。
在许多场合下,同时使用增益倒置及RGPO技术来对付圆锥扫描跟踪雷达[12]。
对于监视雷达的主波束,使用另一种DECM技术。
这种技术利用宽脉冲覆盖目标回波包络,以扰乱雷达的信号处理系统,使其抑制真目标回波。
在部署使用方面,ECM可分为五类[12]。
一类是远程支援干扰(SOJ),干扰平台尽量接近但处于敌武器系统攻击范围之外,并干扰这些系统以保护攻击的飞机。
远程ECM采用大功率噪声干扰,以在远距离上渗入雷达接收天线副瓣。
随行干扰(ESJ)是另一种ECM战术,干扰平台伴随攻击飞行器编队飞行并且干扰雷达,以掩护攻击飞行器。
相互支持或协同式干扰是各个战斗单元协同采用ECM手段,对付目标截获雷达及武器控制雷达。
相对于单平台ECM,相互支持ECM的优势之一是可以从多个平台得到较大的ERP。
然而,其真正的价值是可采用协同战术。
对于跟踪雷达,常使用的战术是在雷达波束内的不同飞行器上的干扰机之间进行切换,这将在雷达跟踪电路中制造假闪烁,如果频率合适(典型值为0.1~10Hz),将使雷达角度跟踪失效。
此外,这种闪烁还可以扰乱指向干扰机辐射方向的、靠辐射寻的的导弹[12]。
自卫式干扰(SSJ)用来保护载机。
这种情形对ECM系统的功率、信号处理能力及ESM能力的要求较高。
近程干扰(SFJ)时,干扰机处于武器系统及进攻飞行器之间,它对雷达进行干扰,以保护进攻飞行器。
近程干扰机要在敌武器系统的有效防御范围内停留相当长的时间,所以使用相对低廉的遥控飞行器(RPV)是很实际的。
RPV可以通过在雷达防区内干扰,投放箔条,投放一次性雷达干扰机或诱饵,或本身作为诱饵及实施其他的ECM战术来支援进攻飞行器或导弹。
以载体平台来划分,干扰机有机载、星载、弹载、陆基及海基等种类。
以导弹为载体的ECM又叫反辐射导弹(ARM),它可以追踪及摧毁雷达。
雷达辐射信号首先被ESM系统截获及分类,然后传给ARM,ARM继续通过自身的天线、接收机、信号处理器瞄准雷达。
ARM对雷达的获取依赖于雷达脉冲到达方向、频带、载频、脉宽、脉冲重复频率、扫描速率等。
ARM靠雷达副瓣的连续辐射或主瓣的瞬时功率追踪雷达。
ARM的优势在于雷达信号的单向衰减,但它的接收机灵敏度受失配损失的影响,而定位精度受天线尺寸有限的影响。
9.5ECCM技术的目标及分类法
ECCM技术的主要目标是,当用在雷达系统中时,在与敌方ECM的对抗中保证己方雷达任务的顺利完成。
说得更详细一点,ECCM技术的优势在于:
(1)阻止雷达饱和;
(2)提高信干比;(3)辨别定向干扰;(4)抑制假目标;(5)维持目标跟踪;(6)对抗ESM;(7)提高雷达系统生存能力[3]。
ECCM可以分为两大类:
(1)电子技术(参见9.6~9.9节);
(2)操作原则(参见9.10节)。
电子技术用于雷达的主要分系统如天线、发射机、接收机、信号处理机中。
如9.11节讨论的,这些技术可混合使用在监视及跟踪雷达中。
以下内容限于主要的ECCM技术。
读者可以在有关文献中找到按字母排序的150种ECCM技术及ECCM战术的百科全书[3][15]。
许多其他参考材料中讨论了ECCM技术,其中参考资料13,16和17值得注意。
9.6与天线有关的ECCM技术
因为天线是雷达和环境之间的传感器,所以它处于电子反干扰的第一线。
利用天线发射和接收方向性的空间滤波可以作为ECCM策略。
空间滤波技术包括波束及扫描控制、窄主瓣宽度、低副瓣、副瓣对消、副瓣消隐及自适应阵列系统。
这些技术的一部分发射时有用,另一些只在接收阶段使用。
此外,一些用于对抗主瓣干扰,另一些有利于对抗副瓣干扰。
当雷达扫描到有干扰机的方位区时,关掉接收机或减少扫描扇区可以防止雷达照射干扰机。
许多干扰机要靠对波束扫描的预知或测量天线扫描速率来工作。
随机电扫可以有效地阻止这类干扰机与天线扫描速率同步,从而战胜之。
使用高增益天线集中照射目标可以烧穿(胜过)干扰机。
多波束天线也能用于去掉有干扰机的波束,并利用剩余波束保持探测能力。
采用谱分析算法可提高主瓣内干扰源的角分辨力,这通常被称为超分辨技术。
虽然它们增加了天线的复杂度和造价,可能还有重量,但主瓣宽度的减少和对覆盖与扫描区域的控制对任何雷达来说都是值得为其付出代价的ECCM特性。
如果一部对空警戒雷达工作于严重的ECM环境中,由于从副瓣中进入的干扰的影响,其探测距离将会下降。
发射时,辐射于主瓣外的能量会被敌方的RWR或ARM接收。
由于这些原因,低副瓣在接收和发射两个方面都是需要的[18]。
有时,低副瓣会使主瓣宽度增加,从而加大了主瓣干扰问题。
因此,在确定天线方向图时,这些后果都应仔细考虑。
副瓣的指标一般为一个数,例如-30dB,表示最大副瓣峰值比主瓣峰值低30dB,平均或者均方根副瓣电平更重要一些。
例如,如果副瓣中包含有10%的辐射功率,平均副瓣电平就是-10dB,此处的分贝数是指平均副瓣电平比一个全向辐射源的增益低的分贝数。
从理论上讲,极低的副瓣可以通过适当锥削的孔径照射函数得到。
这导致了众所周知的在增益、波束宽度和副瓣电平之间的折中[19]。
为了在保证低副瓣的情况下使主瓣尽量窄,一个更大且更贵的天线是必需的。
其他关于低副瓣天线设计的原理还有:
天线结构周围的雷达吸波材料的应用;地面设备上电子栅栏的应用;极化网和反射器的应用。
这意味着同具有类似增益和波束宽度的传统天线相比,超低副瓣天线在尺寸和复杂度方面造价很高。
其次,当设计副瓣被压得越来越低时,散射能量导致的较小误差(随机误差)或有方向性的误差(系统误差),就会变得严重。
在实际中,副瓣峰值电平介于-35~-30dB之间(平均副瓣电平介于-20~-5dB之间),容易用电扫的相控阵天线实现。
要得到低于主瓣-45dB以下的副瓣(平均副瓣电平低于-20dB),总体的均方根相位误差要小于5。
这在电扫阵列中是非常困难的,这是因为应将移相器、有源器件,还有馈电元件所导致的误差都要考虑。
实际阵列天线副瓣峰值电平已接近-45dB,然而这些一般是机械扫描的。
而且用的全是无源馈电元件。
未来的电扫天线也将达到-45dB的低副瓣[12]。
另外两种可以阻止干扰通过副瓣进入的技术是副瓣消隐(SLB)和副瓣对消(SLC)。
文献[17]中介绍了一种副瓣消隐和副瓣对消的装置的实用有效的例子,文中PPI显示器显示在电子对抗环境下,雷达装备有和未装备副瓣对消和副瓣消隐系统的情况。
其他对抗方法是以极化为基础的。
雷达的极化特性可以以两种方式应用于ECCM技术。
第一,天线的交叉极化(与主极化正交的极化)方向图应尽可能保持与雷达成本相一致的低增益。
雷达天线方向图任一处的同极化主瓣峰值增益与交叉极化增益之比要大于25dB,以防止一般的交叉极化干扰。
这被认为是一种ECCM技术,实际上只不过是一种好的天线设计。
交叉极化的干扰攻击设计的缺陷。
在设计中对雷达天线系统良好交叉极化性能的要求也扩展到了各种辅助ECCM天线。
如果交叉极化增益太高,那么像副瓣对消和副瓣消隐这样的ECCM技术在对抗交叉极化噪声和转发干扰中就不会有效[15]。
极化的第二个应用是,在雷达天线系统中除了接收雷达波的同类极化成分外还故意接收交叉极化部分。
这两种相互正交的极化成分可以用来根据其极化信息的不同来分辨处于箔条和干扰中的有用目标[20]。
然而,即使是具有成倍的接收、信号处理系统和非常复杂的天线系统(例如,具有能够分别发射和接收雷达波的两种极化成分的相控阵天线),也只能得到有限的益处(只有几个分贝的对消比)。
副瓣消隐(SLB)系统
副瓣消隐系统的目的是阻止强目标和干扰脉冲通过天线副瓣进入雷达接收机[21]~[24]。
一种实现方法是,设置一个耦合到并行接收通道的辅助天线对来自同一信号源的两个信号进行比较。
通过选择合适的天线增益,可以分辨出进入主瓣的信号和进入副瓣的信号,于是后者便可以被抑制掉。
图9.1(a)为主天线和低增益的辅助天线辐射方向图。
副瓣处理器的一种实现方法示于图9.1(b),两个通道相同的平方律检波器输出进行比较,它们的天线方向图是不一样的。
两个通道所接收和处理的每一距离单元的脉冲都要进行比较。
这样,副瓣消隐设备在一次扫描和每一距离单元的基础上决定是否对主通道进行消隐。
处于主瓣中的目标A在主通道中会产生一个大信号,在辅助通道中产生一个小信号,合适的消隐逻辑电路会允许这个信号通过。
存在于副瓣中的目标或干扰或二者同时在主通道中产生小信号,但在辅助通道中产生大信号,于是这些信号被消隐逻辑电路抑制掉。
以上分析中假设辅助天线的增益GA比雷达天线副瓣的最大增益Gsl高。
副瓣消隐的性能可以通过考察所得到的不同输出来分析,这两个输出是一对处理后信号的序列(u,v),如图9.1(b)所示。
要进行三个假设检验:
(1)对应于两个通道内存在噪声的零假设H0;
(2)主波束内目标的H1假设;(3)对应于副瓣区内的目标和干扰的H2假设。
H0和H1假设分别相当于通常的“没有检测到目标”和“检测到目标”的判决。
当检测为H2时发出消隐命令。
图9.1SLB系统:
(a)SLB的主、辅助天线方向图;
(b)SLB系统的方案(引自参考资料21)
副瓣消隐的性能可用如下的概率来表示:
(1)消隐雷达副瓣干扰的概率PB,即当H2为真时,接收信号(u,v)与H2的联合概率。
PB是干扰噪声比(JNR)、消隐门限F和辅助天线与雷达天线副瓣增益比(=GA/Gsl)的函数。
(2)虚警概率PFA,它是当H0为真时,接收信号(u,v)与H1的联合概率;PFA是对噪声功率电平归一化的检测门限和消隐门限F的函数。
(3)主瓣中目标的检测概率PD,它是H1为真时,接收信号(u,v)与H1的联合概率,PD与信噪比SNR,PFA,消隐门限F有关。
(4)通过雷达副瓣进入的干扰产生的假目标的检测概率PFT,它是H2为真时,(u,v)与H1的联合概率。
PFT是JNR,门限和F,以及增益比的函数。
(5)消隐主瓣中目标的概率PTB,它是H1为真时,(u,v)与H2的联合概率。
PTB与SNR,F和相对于主瓣增益Gt归一化后的辅助增益w=GA/Gt有关。
为了衡量副瓣消隐的性能所要考虑的最后一个参数是对主瓣中目标的检测损失L。
这可以通过比较有和没有副瓣消隐系统的情况下雷达系统为达到一定的PD所需的SNR值而得到。
L是许多参数的函数,这些参数包括PD,PFA,F,GA,JNR和。
对这些参数中一部分的数值估计可在参考资料21和24中找到。
副瓣消隐的设计要求适当地选择以下的参数:
(1)增益比和辅助天线增益w。
(2)消隐门限F和归一化检测门限。
已知的参数是雷达副瓣电平Gsl和SNR,JNR的值。
设计参数可以按照使PB和PFA保持指定的值的同时,使PD尽可能大和使PFT,PTB,L尽可能小来进行选择。
副瓣对消(SLC)系统
副瓣对消系统的目的是,抑制通过雷达副瓣进入的具有高占空比和类似噪声的干扰(例如SOJ)。
其实现方法是,雷达具有一辅助天线阵列,它用来自适应地估计干扰的方向和功率,随后,调节雷达天线接收方向图,将零点置于干扰方向。
副瓣对消技术由P.Howells和S.Applebaum发明[25][26]。
副瓣对消系统的概念示于图9.2。
辅助天线提供雷达天线副瓣中的干扰信号的副本。
为此,辅助方向图要和雷达接收方向图的副瓣平均电平近似。
另外,辅助天线要放置得离雷达天线相位中心足够近,以保证它们所获得的干扰样本与雷达干扰信号统计相关。
还要注意的是,要抑制多少干扰源就需要多少个辅助天线。
在实际中,为了在主天线接收方向图中在N个方向上置零,至少要有N个幅度和相位适当控制的辅助天线方向图。
辅助天线可以是分列的天线,也可以是相控体天线的一组接收单元。
N个辅助天线所传送的信号的幅度和相位受一组适当大小的权值控制,这组权值可表示为一个N维的矢量W=(W1,W2,…,WN)。
干扰通过来自辅助天线和主天线的信号的线性组合对消掉。
问题是寻找合适的方法控制线性组合的权值以最大程度地对消干扰。
由于雷达中的干扰信号和辅助天线中的干扰信号以及假设的信号线性组合的随机性,采用随机过程线性预测理论是合理的[27]。
用VM表示某一距离单元的雷达信号,用N维矢量V=(V1,V2,…,VN)表示同一距离单元来自辅助天线的一组信号。
假设所有的信号均具有带通频谱,那么这些信号可以用它们的复包络表示,该包络调制一个不以显式表示的载频。
各通道中的干扰信号可以看做均值为零且具有某种时间自相关函数的随机过程的采样值。
对于线性预测问题,样本组V完全可由它的协方差矩阵M=E(V*VT)描述,此处E(.)表示统计期望,星号“*”表示复共轭,VT是V的转置矢量。
数学上,VM与V之间的统计关系通过N维协变矢量
来表示。
图9.2SLC的工作原理(连线a只出现在闭环实现技术中)
最佳加权矢量
根据使均方预测误差为最小的准则确定,均方预测误差等于输出剩余功率,即
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