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海上雷達(dá)干擾中的無(wú)源干擾技術(shù)探討
【摘要】介紹了無(wú)源干擾的分類。詳細(xì)論述了無(wú)源干擾技術(shù)中的箔條干擾、反射器干擾和假目標(biāo)或誘餌干擾。
【關(guān)鍵詞】無(wú)源干擾；角反射器；假目標(biāo)
1.引言
利用各種對(duì)無(wú)線電波具有反射性能或吸收性能的材料做成各種干擾物，以改變雷達(dá)的回波特性，破壞和擾亂雷達(dá)正常工作狀態(tài)，這種干擾稱作無(wú)源干擾。干擾物本身并不主動(dòng)輻射無(wú)線電波，只是對(duì)無(wú)線電波起到反射、轉(zhuǎn)發(fā)或吸收的作用，故也稱消極干擾。與有源干擾相比，無(wú)源干擾的特點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單、價(jià)格低、使用方便、研制周期短；適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)任何雷達(dá)都有干擾作用；干擾效果可靠，一般情況下可以對(duì)付各種可能應(yīng)用的雷達(dá)新技術(shù)，即不會(huì)因?qū)ν蝗徊捎媚承┬录夹g(shù)而失效；能同時(shí)干擾不同方向，不同波段的多部雷達(dá)。
2.無(wú)源干擾的分類
無(wú)源干擾大致可分為三類：第一類是在空中投撒的能反射無(wú)線電波的輕飄金屬物或有金屬涂層的物體，如干擾絲、干擾帶、干擾片、干擾繩，以及能在空中產(chǎn)生電離的金屬化合物微粒來(lái)產(chǎn)生干擾回波遮蓋目標(biāo)或破壞雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，其作用相當(dāng)于有源干擾中的噪聲干擾，具有壓制干擾的效果。另一類是在被掩護(hù)目標(biāo)上覆蓋或涂敷能吸收無(wú)線電波的非金屬性材料，如石墨、橡膠之類的吸收體，以減小RCS，隱蔽真實(shí)目標(biāo)，或是利用等離子氣體形成吸收雷達(dá)電磁波的空域，以掩護(hù)目標(biāo)。第三類是投放假目標(biāo)，如角反射器，透射反射器和介質(zhì)反射器等，或施放雷達(dá)誘餌。假目標(biāo)主要對(duì)付警戒雷達(dá)，大量假目標(biāo)甚至使目標(biāo)分配系統(tǒng)飽和；雷達(dá)誘餌則主要是對(duì)跟蹤雷達(dá)而言，利用雷達(dá)誘餌使雷達(dá)不能跟蹤真目標(biāo)。這類干擾的作用相當(dāng)于有源干擾中所使用的回答式干擾，具有迷惑欺騙的效果。
3.箔條（干擾絲/帶/片）
3.1 箔條的用途
無(wú)源干擾中使用最早和最廣的是箔條干擾，箔條通常由金屬箔切割而成，或由鍍金屬的介質(zhì)（最常用的是鍍鋁、鋅、銀的玻璃絲或尼龍絲）或直接由金屬絲等制成。箔條的基本用途有兩種：一種是在一定空域中（寬數(shù)公里、長(zhǎng)數(shù)十公里）大量的投撒，形成干擾走廊，以掩護(hù)艦載戰(zhàn)斗機(jī)群的通過；另一種是飛機(jī)或艦船自衛(wèi)時(shí)投放的箔條，這種箔條要快速散開，形成比目標(biāo)自身的回波強(qiáng)得多的回波，使雷達(dá)的跟蹤轉(zhuǎn)移到箔條上而不能跟蹤在目標(biāo)上，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不論大規(guī)模投放或自衛(wèi)時(shí)投放，通常都是做成箔條包由專門的投放器來(lái)投放。投放器主要有機(jī)電式、引爆式和氣動(dòng)式三種。機(jī)電式投放器是由彈射裝置和數(shù)個(gè)投放干擾包的管道所組成，其控制部分能夠選擇投放速度和記錄已投干擾包數(shù)量。引爆式投放器是用點(diǎn)燃火藥產(chǎn)生的氣體來(lái)投放干擾包的。氣動(dòng)式投放器用壓縮氮將干擾包從投放箱中拋出。
3.2 箔條的技術(shù)指標(biāo)
箔條干擾的技術(shù)指標(biāo)不僅有電性能指標(biāo)，如箔條和箔條包的有效RCS、箔條的各種特性（頻率特性、極化、頻譜、衰減）及遮擋效應(yīng)等；而且也有許多使用指標(biāo)，如散開時(shí)間、下降速度、投放速度、結(jié)團(tuán)和混合效應(yīng)及體積、重量等。
箔條的有效RCS越大，干擾的效果就越好。對(duì)于波長(zhǎng)為l的無(wú)線電波，當(dāng)箔條的長(zhǎng)度取接近l/2時(shí)，其反射能力最強(qiáng)，有效RCS也最大。對(duì)這種l/2的干擾箔條起名叫半波振子或偶極子。短的半波長(zhǎng)箔條在空氣中通常水平取向。當(dāng)半波振子用來(lái)干擾半波雷達(dá)時(shí)，其長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十米，為避免投放時(shí)相互絞纏，采用了一種彈性半波振子，其質(zhì)地柔軟，能繞成彈性球，投到空中以后利用本身的彈性能自行恢復(fù)成線狀。在實(shí)際應(yīng)用中，只帶預(yù)先切割成一定尺寸的干擾箔條執(zhí)行任務(wù)，是很難應(yīng)付頻率變換的，于是開始使用干擾箔條自動(dòng)切割機(jī)，根據(jù)預(yù)警按收機(jī)測(cè)得的工作波長(zhǎng)，切割機(jī)自動(dòng)切割出與照射雷達(dá)波長(zhǎng)相應(yīng)的半波振子投放出去。
從理論上講，增大箔條的直徑（或?qū)挾葁），可使帶寬有所增寬，然而這將使箔條的重量和體積增大，導(dǎo)致箔條下降速度增大，單位重量和單位體積箔條有效RCS減小等一系列弊病；增大箔條帶寬的另一條途徑是采用長(zhǎng)度不同的半波長(zhǎng)箔條混合包裝，能使箔條干擾具有很寬的帶寬。所以實(shí)際上都是采用很細(xì)的箔條，并利用多種長(zhǎng)度不同的箔條以得到寬的頻帶。同時(shí)由于采用了細(xì)箔條，其單位重量（或體積）的箔條數(shù)也可增多，也有利于得到大的有效RCS。此外，還可以采用將成捆的箔條絲斜切割的方法來(lái)獲得寬頻段特性，這種寬頻帶箔條的頻率響應(yīng)均勻，但不易達(dá)到更寬的頻帶。若采用長(zhǎng)而非諧振型的箔條（或干擾繩）可以獲得很寬的頻率響應(yīng)。
箔條的極化應(yīng)盡可能與其有效反射面積無(wú)關(guān)。箔條投放在空中后，為使它能對(duì)任何極化的雷達(dá)都能進(jìn)行有效的干擾，希望其平均有效RCS與極化無(wú)關(guān)。然而，由于箔條的形狀，材質(zhì)、長(zhǎng)短不同，使其在大氣中的運(yùn)動(dòng)特性也存在差異，例如對(duì)小于10cm的均勻短箔條，都將趨于水平取向且旋轉(zhuǎn)地下降，所以對(duì)水平極化雷達(dá)回波強(qiáng)、干效效果好，而對(duì)垂直極化雷達(dá)的干擾效果就差得多。為了干擾垂直極化的雷達(dá)，可以將箔條的一端配重；使箔條的外形和材質(zhì)不完全對(duì)稱也能使其運(yùn)動(dòng)趨于垂直取向。雖然上述兩項(xiàng)措施能使箔條干擾垂直極化雷達(dá)，但箔條的下降速度快了，應(yīng)折衷考慮。長(zhǎng)箔條在空中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可認(rèn)為是隨機(jī)的，若同時(shí)使用長(zhǎng)達(dá)數(shù)十來(lái)以至百米的干擾帶和干擾繩，就能達(dá)到干擾各種極化雷達(dá)的目的。
此外，還要求箔條的遮擋效應(yīng)要�。ㄅ灤M(jìn)行自衛(wèi)而投放箔條的期間，是一種重要的影響），投放速度和散開時(shí)間和下降速度要合適等。
3.3 箔條在海上雷達(dá)對(duì)抗中的應(yīng)用實(shí)例
箔條在海上雷達(dá)對(duì)抗中最典型的應(yīng)用實(shí)例是作為艦船自衛(wèi)。一種是大面積投放，形成箔條云來(lái)掩護(hù)艦船，不但箔條用量大而且還需使用遠(yuǎn)程箔條火箭等專門的投放設(shè)備，其價(jià)格昂貴。不過因艦船的速度慢，相對(duì)的掩護(hù)時(shí)間就長(zhǎng)得多。艦船自衛(wèi)中用得最多的是用箔條作為雷達(dá)誘餌，以干擾敵攻擊機(jī)及導(dǎo)彈的雷達(dá)對(duì)艦船的瞄準(zhǔn)攻擊。實(shí)戰(zhàn)表明，箔條對(duì)飛航式反艦導(dǎo)彈的干擾特別有效，而且更經(jīng)濟(jì)、更靈活，已成為現(xiàn)代艦艇廣泛采用的雷達(dá)對(duì)抗設(shè)備。
箔條對(duì)飛航式反艦導(dǎo)彈進(jìn)行干擾的基本原理是：當(dāng)艦船上的雷達(dá)偵察機(jī)或探測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)來(lái)襲導(dǎo)彈后，立即從艦上向?qū)梺?lái)襲方向發(fā)射快速離艦散開的箔條彈（彈體飛行1-2s，箔條快速散開的時(shí)間約需2-3s），使之和艦船都處于導(dǎo)彈尋的雷達(dá)的分辨單元內(nèi)，從而使導(dǎo)彈跟蹤到比艦艇回波強(qiáng)得多的箔條云團(tuán)的回波上（若要掩護(hù)中輕型艦艇，要求箔條彈的有效RCS能達(dá)數(shù)千平方米甚至一萬(wàn)多平方米），并使散開后的停空時(shí)間要確保對(duì)導(dǎo)彈的整個(gè)飛行過程都能干擾（一般�？諘r(shí)間有60s就能滿足要求了）。箔條發(fā)射之后，艦艇應(yīng)立即根據(jù)導(dǎo)彈的方向、艦艇的航向艦速以及風(fēng)向風(fēng)速等進(jìn)行快速的機(jī)動(dòng)，以避開導(dǎo)彈對(duì)艦艇的跟蹤。而箔條云團(tuán)是在導(dǎo)彈和艦艇之間，彈上的邏輯系統(tǒng)將首先截獲距離近的箔條信號(hào)，從而達(dá)到誘騙導(dǎo)彈保護(hù)艦艇之目的。 4.反射器
在雷達(dá)無(wú)源干擾中，還可以使用多種型式不同的反射器來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)烈的雷達(dá)回波以達(dá)到干擾之目的。對(duì)反射器的主要要求是：以小的尺寸和重量，獲得盡可能大的有效RCS；要具有足夠?qū)挼姆较驁D。
使用較多的反射器是角反射器、龍伯透鏡反射器、介質(zhì)反射器和金屬網(wǎng)等。
4.1 角反射器
最簡(jiǎn)單的角反射器是由三個(gè)相互嚴(yán)格垂直的平整而光滑的金屬平板制成。常用的形狀有三角形、圓形、矩形和方形。在角反射器的內(nèi)角范圍內(nèi)，從任何方向入射的高頻能量，絕大部分能返回該方向。因此尺寸不大的角反射器有效RCS卻相當(dāng)大。如一個(gè)邊長(zhǎng)為1m的角反射器所反射的雷達(dá)電波和一艘中型的軍艦相似。
用于海上的角反射器通常用于模擬艦艇。反射面用鍍金屬的織物或尼龍網(wǎng)制式，被裝在一個(gè)可以透過雷達(dá)波的氣球里。一端用連接繩同一個(gè)浮體相連，另一端通過單向閥門與一個(gè)自動(dòng)充氣裝置連接，如圖8-4所示。在充氣裝置內(nèi)裝有氫化鋰、氫化鈣之類的活性化學(xué)物質(zhì)。整個(gè)系統(tǒng)可裝在一個(gè)不大的容器里。使用時(shí)，將容器投入水中，經(jīng)一段時(shí)間反應(yīng)，氣球便能懸于水面一定高度上隨風(fēng)飄動(dòng)。其中的反射器使敵方雷達(dá)熒光屏上顯示出一艘軍艦?zāi)菢拥墓鈽?biāo)。
為了使角反射器以小的尺寸和重量來(lái)獲得盡可能大的有效反射面積，通過研究與有效RCS有關(guān)的各種因素就可找出獲得盡可能大的有效RCS的方法。首先，與角反射器本身的尺寸有關(guān)，即與其垂直邊長(zhǎng)的4次方成正比，增加邊長(zhǎng)可以得到很大的有效RCS；與形狀有關(guān)，在邊長(zhǎng)相等的情況下，三角形反射器的有效反射面積最小，圓形次之，方形最大可達(dá)三角形的9倍，然而由于它對(duì)板面平正度的要求更高，且不如三角形堅(jiān)固以及方向覆蓋也比三角形的差，所以仍不如三角形反射器使用得廣；與制造精度有關(guān)，如果三個(gè)面的夾角不是90°（相關(guān)1°，其有效RCS縮小到原來(lái)的1/5）或反射面凹凸不平（要求不平整度小于2-4mm）都將引起有效RCS的顯著減�。慌c電波入射方向有關(guān)，從法線方向垂直入射的有效RCS最大；與波長(zhǎng)入的平方成反比。
角反射器的缺點(diǎn)之一是電磁波反射方向張角小。根據(jù)龍伯透鏡原理制成的透鏡反射器，可得到較寬的反射方向。
4.2 龍伯透鏡反射器
龍伯透鏡反射器是在龍伯透鏡的局部表面上加上金屬反射面構(gòu)成的。龍伯透鏡是一個(gè)介質(zhì)球，球體外層的介電常數(shù)接近于空氣的介電常數(shù)，在里邊幾層的介電常數(shù)逐漸增大。由于龍伯透鏡反射器能將截獲的電磁波聚集在一起，并以很強(qiáng)的增益反射出去，因而具有較大的RCS。與各種角反射器相比，在同樣尺寸條件下，龍伯透鏡反射器的有效RCS最大，它比三角形角反射器的約大30倍（實(shí)際的要比理論值小1.5dB左右）。例如一個(gè)直徑24in（英寸）的龍伯透鏡反射器，對(duì)3cm波長(zhǎng)的有效RCS將超過1000m2，可以模擬一艘中小型艦艇。
5.假目標(biāo)或誘餌
海上假目標(biāo)通常指對(duì)敵艦載防空系統(tǒng)的警戒指揮雷達(dá)而言，一般在構(gòu)造上較復(fù)雜，但性能比較逼真，如帶有發(fā)動(dòng)機(jī)的假目標(biāo)（火箭式或無(wú)人機(jī)）可以在目標(biāo)反射信號(hào)的強(qiáng)度、速度、加速度，甚至更多的信號(hào)特征上模擬真目標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間（達(dá)幾十分鐘）的飛行。若敵艦載防空系統(tǒng)不能區(qū)別真假目標(biāo)，就只能在真或假目標(biāo)中任意確定一個(gè)或幾個(gè)目標(biāo)實(shí)施射擊，必然會(huì)降低對(duì)真目標(biāo)的命中概率。這類假目標(biāo)通常包括三部分即發(fā)動(dòng)機(jī)、飛行控制系統(tǒng)和干擾設(shè)備。
海上雷達(dá)誘餌則常指艦載機(jī)和軍艦為了破壞敵雷達(dá)或?qū)椀母櫹到y(tǒng)而發(fā)射或投放的假目標(biāo)，使上述跟蹤系統(tǒng)轉(zhuǎn)而跟向雷達(dá)誘餌。雷達(dá)誘餌可分為可控式、拖曳式和投擲式三類。可控式誘餌外形象載有無(wú)源轉(zhuǎn)發(fā)器和有源轉(zhuǎn)發(fā)器的導(dǎo)彈，在其被投放時(shí)，被掩護(hù)目標(biāo)常常應(yīng)進(jìn)行速度和方向上的機(jī)動(dòng)。這種誘餌的初速度必須保證把雷達(dá)（或?qū)さ膶?dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)）跟蹤支路的選通門引誘到誘餌上。拖曳式誘餌有角反射器和金屬網(wǎng)形兩種，其有效RCS要大于被掩護(hù)艦載機(jī)或軍艦的有效RCS。投擲式誘餌通常由箔條、角反射器等廉價(jià)的無(wú)源二次輻射器材制成。其中箔條是當(dāng)前最重要且使用最廣的一種投擲式誘餌。由于它價(jià)格低、效果好、攜帶量大、使用簡(jiǎn)便、已被廣泛地用于艦載機(jī)和艦船的自衛(wèi)。箔條用作投擲式誘餌，除了必須滿足投擲式誘餌都應(yīng)滿足的有效RCS應(yīng)大于被掩護(hù)目標(biāo)的有效RCS及作用時(shí)間應(yīng)大于或等于角度、速度和距離跟蹤系統(tǒng)的時(shí)常數(shù)外，在投放時(shí)間、散開時(shí)間、�？諘r(shí)間等方面還有其特殊的要求。
6.結(jié)束語(yǔ)
介紹了無(wú)源干擾的分類。詳細(xì)論述了無(wú)源干擾技術(shù)中的箔條干擾、反射器干擾和假目標(biāo)或誘餌干擾。除了上述的一些無(wú)源干擾技術(shù)方法和手段外，還有一些無(wú)源干擾技術(shù)和方法，其中一種就是反雷達(dá)涂層。由于雷達(dá)是依靠目標(biāo)的回波來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的，因此，在目標(biāo)上涂上反雷達(dá)涂層，以減小目標(biāo)對(duì)雷達(dá)波的有效RCS，是一種帶根本性的雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)。
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