對空雷達靶場標準化復雜電磁環境試驗系統構建?

韋 卓 杜劍英 李鵬勃

（中國兵器工業試驗測試研究院 華陰 714200）

1 引言

在復雜電磁環境試驗領域，一直存在一個悖論，即“沒有干擾不了的設備，也沒有抗不住的干擾”。信息化設備在對抗某一種干擾時表現優越，并不能說明該設備在對抗其他干擾時同樣優越［1～3］?？陀^定量地對信息化設備的抗干擾性能進行評估，是提高這類設備實戰能力的重要保證。但是由于國內目前缺乏統一公認的標準試驗系統與評估準則，給這些設備抗干擾性能評價帶來巨大困難［4～6］。按照接受影響的電子信息系統類型分類，戰場信息系統包括以下類型:雷達設備、雷達對抗設備、通信設備、通信對抗設備、光電設備、光電對抗設備、導航設備、導航對抗設備、敵我識別設備、敵我識別對抗設備、引信、引信對抗設備。對這么多電子信息系統構建統一的標準化試驗與評估系統是不現實的，因為這些裝備的作用方式是有明顯差別的，本文僅選取較有代表性的對空雷達設備，研究針對防空雷達的標準化干擾電磁環境與評估方法，構建功能一體化、運用體系化、平臺標準化的模擬設備，根據試驗要求，能夠靈活改變輻射源信號頻率、樣式和工作狀態，并且減少設備數量，降低構建復雜電磁環境試驗條件的成本。

2 復雜電磁環境構建原則

雷達由于其用途的不同，采取了不下于十種以上的制式，例如單脈沖雷達、脈沖多普勒雷達、相控陣雷達、MIMO 雷達等，每一種制式因其探測對象的不同，面對的干擾環境會大為不同，其采取的抗干擾原理也大有所不同，例如有全相參、全固態、超低副瓣天線、數字波束形成、脈沖壓縮、捷變頻等技術。針對這么多制式和抗干擾措施一一構建復雜電磁環境試驗條件，不但繁雜，而且也會大量重復建設，浪費資源，因此應該從頂層設計出發，構建一個可以普遍滿足所有雷達的復雜電磁環境適應性試驗要求的標準電磁環境。針對特定的雷達開展復雜電磁環境適應性試驗的要求，從這個標準電磁環境的“貨架”上，選取滿足特定雷達抗干擾試驗需要的電磁信號環境。

雷達復雜電磁環境逼真構建=背景電磁環境逼真構建+威脅電磁環境逼真構建+目標特性逼真構建。由于復雜電磁環境要以電磁信號的形式表現出來，構建復雜電磁環境的實質就是生成滿足要求的各種電磁信號［7～10］，因此，需要從理論源頭梳理所有雷達復雜電磁環境適應性試驗的電磁信號參數，采用多臺套雷達模擬器和雷達干擾模擬器相組合的方式，覆蓋所有這些信號參數，并且在信息傳輸設備支持下，控制各信號模擬設備聯合生成樣式靈活、分布可調、功率動態可變的電磁信號環境。隨著先進脈沖發生器（APG）和高速直接數字合成器（DDS）技術的發展，使得電磁環境模擬器具備靈活生成多種雷達的電磁環境，再通過實時IR/EO 場景模擬器（RISS）和信號測量系統（SMS）相結合，可以無縫協作，提供完整的寬頻段電磁模擬環境。通過對其作用空間、工作時間、工作頻率和輻射功率實施管理和控制，實現雷達復雜電磁環境適應性試驗條件。另外為了對雷達的抗干擾性能進行評估，還需要構建能夠反映雷達探測對象參數的飛行目標。

復雜電磁環境構建陣地要選擇在性能優良、配套齊全的試驗靶場。一般選擇沒有人煙、背景電磁環境單一、地域空曠平坦、地面多徑反射小、具備飛行條件的場地，還要確保在試驗陣地附近無大功率電臺等電磁干擾源。

3 復雜電磁環境構建

3.1 干擾電磁場參數分析

雷達在戰場上面臨的電磁環境主要有民用電子設備的輻射以及自然電磁現象、雷達信號的互擾和敵方的威脅電磁環境。民用電子設備及自然電磁輻射產生的影響相對較弱而且不易控制，本文主要分析己方多部雷達在有限空間的互擾電磁環境，以及敵方威脅電磁環境兩個方面。

對己方多部雷達在有限空間的互擾電磁環境主要采用雷達信號模擬設備進行構建，一般要求具有以下功能:針對被試雷達具有產生雷達信號的能力，可以產生多種體制雷達信號，同時產生多目標的能力。

敵方威脅電磁環境主要采用雷達干擾信號模擬設備進行構建，一般要求具有以下功能:針對被試雷達具有產生雷達干擾信號的能力，具有干擾引導能力，能設置干擾優先級，能設置保護頻率。

雷達信號模擬器信號樣式可細分為連續波信號（非調制、頻率調制、相位調制）、常規脈沖信號、脈沖重復頻率參差信號、脈沖重復頻率捷變信號、脈沖重復頻率抖動信號、頻率捷變（脈內捷變、脈間捷變、脈組捷變）信號、頻率分集信號、脈沖壓縮信號（線性調頻、非線性調頻及相位編碼）信號和脈沖編碼信號。其信號參數主要考慮工作頻率、脈沖寬度、脈沖重復頻率、輸出信號樣式、最大輻射源數目、輸出信號功率、天線特性、掃描方式、連續工作時間。

干擾信號模擬器信號樣式可分為壓制式干擾和欺騙式干擾。壓制式干擾信號又可細分為射頻噪聲、噪聲調幅、噪聲調頻、噪聲調相、組合調制等幾種信號形式。欺騙干擾信號可細分為距離欺騙干擾，包括距離波門拖引干擾信號、距離假目標干擾信號；速度欺騙干擾信號，包括速度波門拖引干擾、假多普勒頻率干擾和多普勒頻率閃爍干擾等信號；自動增益控制電路干擾，包括通斷調制干擾、工作比遞減干擾等信號；還有密集多假目標欺騙干擾和組合欺騙干擾信號形式。其信號參數主要有偵察頻率范圍、接收靈敏度、接收動態范圍、適應信號樣式、干擾信號頻率、干擾信號帶寬、頻率瞄準誤差，干擾信號功率、角度覆蓋范圍、干擾信號樣式、干擾信號數目、干擾持續時間、干擾反應時間、連續工作時間、天線特性、天線掃描方式。

雷達信號模擬設備和干擾信號模擬設備，根據其天線特性，又細分為線極化（水平極化、垂直極化、斜極化）、圓極化（左旋圓極化和右旋圓極化）和變極化三類。為了簡化設計，可以采用全極化天線，滿足所有極化方式。

3.2 目標特性參數分析

合作目標主要包括無人機、運輸機、戰斗機、直升機、飛艇等。目標特性參數描述主要考慮目標以雷達為參照物，描述其相對雷達的姿態、目標散射特性、距離、飛行速度、加速度、高度等參數。

3.3 試驗系統構建

雷達復雜電磁環境試驗系統由被試雷達、雷達信號模擬器、雷達干擾信號模擬器、合作目標、電磁環境監測系統、高精度彈道跟蹤雷達、姿態測量跟蹤經緯儀、氣象參數測量系統以及整系統的時間統一裝置構成。雷達復雜電磁環境試驗系統如圖1所示，小圓圈內部分為被試雷達所處的復雜電磁場。

圖1 雷達復雜電磁環境試驗系統

在雷達立項時，需要根據其作戰場景想定，明確提出其抗干擾性能和指標。根據雷達的抗干擾性能指標，使用雷達信號模擬設備和雷達干擾信號模擬設備，生成雷達復雜電磁環境適應性試驗需要構建的電磁場信號。根據雷達的探測對象，選擇合適的空中合作目標。

電磁環境監測系統在試驗前及試驗過程中對試驗區域進行監測，保證沒有未知電磁信號進入試驗區域，并且對營造的干擾電磁場進行監測和分析，保證電磁信號營造的準確性；高精度彈道跟蹤雷達用于測量合作目標的彈道、速度、加速度等參數；姿態測量跟蹤經緯儀用于測量合作目標在空中的姿態，對被試雷達來說，不同姿態下目標的RCS是不同的，對其跟蹤精度和距離都有影響；氣象參數測量系統用于測量試驗過程中的各類氣象參數；時間統一裝置將整個試驗系統的時間統一到一個標準上，方便雷達抗干擾性能評估時對各測量參數進行比較和計算。

4 評估技術

在典型戰場電磁環境下，不同的雷達肩負的職責不同，因此需要根據其設計指標進行細化評估。對雷達進行抗干擾性能評價時，必須根據雷達的使命任務及其工作的背景環境確定雷達的各種工作方式及其性能，即必須確定一套可行的系統級技術指標，以說明雷達要實現的全部功能。通過對雷達靶場試驗測試結論進行統計分析，包括雷達所處的干擾環境、雷達的合作目標參數等。

復雜電磁環境試驗場提供雷達試驗的干擾電磁信號，采用電磁環境監測系統，測量電磁信號的密度特征、強度特征、分布特征。密度特征反映了電磁環境中信號的疏密程度，強度特征決定了復雜電磁環境的功率大小，分布特征主要從時域、頻域、空域和能域四個方面描述了電磁信號在時空中的分布特點。

合作目標參數特性主要采用靶場外測設備進行測量。依靠雷達測出目標的彈道、速度、加速度參數；姿態測量跟蹤經緯儀測量目標的實時姿態，并換算成目標相對于被試雷達的姿態，從而查表得出在被試雷達觀測點時目標的RCS值。

將雷達在干擾條件下的戰術性能與系統設計指標相比較，可直觀地反映雷達的抗干擾性能。主要從以下指標進行評估:相對探測距離、相對速度探測、相對角度分辨力、相對速度分辨力、相對距離分辨力、相對角度精度、相對速度精度、相對距離精度、真目標跟蹤概率及假目標剔除概率［11～12］。

5 結語

靶場復雜電磁環境構建一直是軍工行業研究的熱點，但是到目前為止，有關復雜電磁環境構建、指標體系建立、考核方法的標準還不完備，在信息化裝備靶場復雜電磁環境適應性試驗方面，至今還沒有形成行業公認的鑒定定型考核試驗國家軍用標準。本文獨辟蹊徑，提出了從信號層級構建標準干擾電磁場的構想，為信息化裝備復雜電磁環境適應性試驗與評估提供了一種新的思路。