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“雷達對抗是一切從敵方雷達及其武器系統獲取信息（雷達偵察）破壞或擾亂敵方雷達及其武器系統的正常工作（雷達干擾和雷達攻擊）的戰術、技術措施的總稱。雷達對抗在現代戰爭中處于舉足輕重、日益重要的地位。”
一、雷達對抗的基本原理
雷達對抗是與雷達緊密聯系在一起的。眾所周知,雷達為了獲取目標信息,必須首先將高功率的電磁波能量照射到目標上；由于目標的電磁散射特性,將對照射能量產生相應的調制和散射;雷達接收到目標調制后的一部分微弱的散射信號,再根據收發信號調制的相對關系,解調出目標信息。
雷達對抗的基本原理如下圖所示。雷達對抗設備中的偵察設備接收雷達發射的直達信號,測量該雷達的方向、頻率和其它調制參數,然后根據已經掌握的雷達信號先驗信息和先驗知識,判斷該雷達的功能、工作狀態和威脅程度等,并將各種信號處理的結果提供給干擾機和其它有關的設備。
由此可見,實現雷達偵察的基本條件是:
①雷達向空間發射信號;
②偵察接收機接收到足夠強的雷達信號;
③雷達信號的調制方式和調制參數位于偵察機信號檢測處理的能力和范圍之內。
圖1?雷達對抗的基本原理示意圖
根據雷達對目標信息檢測的過程,對雷達干擾的基本方法包括：
①破壞雷達探測目標的電波傳播路徑；
②產生干擾信號進入雷達接收機,破壞或擾亂雷達對目標信息的正確檢測；
③減小目標的雷達截面積等。
后續將陸續介紹圖中各種干擾信號的產生技術，以及它們進入雷達接收機后破壞或擾亂對目標信息正確檢測的原理。
雷達反輻射攻擊的基本原理：
①檢測識別敵方的威脅雷達輻射源信號；
②鎖定和跟蹤該輻射源，實時向攻擊武器飛行控制機構提供角度測量信息；
③導引反輻射武器不斷逼近該輻射源，直到將其摧毀。
雷達對抗的主要技術特點是：
1. 寬頻帶、大視場
雷達對抗要能夠作用于廣闊地域內各種工作頻率的雷達,對抗具有眾多威脅雷達的信號環境。因此,雷達對抗設備的工作視場往往是半空域或者全空域,工作帶寬往往是倍頻程或多倍頻程的。
2. 瞬時信號檢測、測量和高速、非匹配信號處理
由于雷達信號大多為射頻脈沖,持續時間很短。雷達偵察設備預先并不知道雷達信號的調制特性、到達的時間和空間等,在信號嚴重失配的情況下,對于射頻脈沖信號的檢測、測量等都必須在短暫的脈沖期間內完成。導彈末制導雷達、近炸引信等武器設備的發射信號時間很短,要求雷達對抗系統的信號處理必須盡快完成,及時作出有效的反應。
二、雷達偵查概述
雷達偵察的目的就是從敵方雷達發射的信號中檢測有用的信息，并且與其它手段獲取的信息綜合在一起,引導我方作出及時、準確、有效的反應。
雷達偵察主要任務分為以下5類：
1.電子情報偵察（ELINT）
雷達情報偵察是信息的重要來源,在平時和戰時都要進行,要求其獲得廣泛、全面、準確的技術和軍事情報,主要由偵察衛星、偵察飛機、偵察艦船、地面偵察站等來完成。為了保證情報的可靠性和準確性,電子情報偵察允許有較長的信號處理時間。
2. 電子支援偵察（ESM）
電子支援偵察需提供當前戰場上敵方電子裝備的準確位置、工作參數及其轉移變化等,以便指戰員和有關的作戰系統采取及時、有效的戰斗措施。一般由作戰飛機、艦船和地面機動偵察站擔任,對它的特殊要求是快速、及時,對威脅程度高的特定雷達信號優先進行處理。
3. 雷達尋的和告警（RHAW）
用于作戰平臺（如飛機、艦艇和地面機動部隊）的自身防護。雷達尋的和告警的作用對象主要是對本平臺有一定威脅程度的敵方雷達和來襲導彈,RHAW連續、實時、可靠地檢測它們的存在、所在方向和威脅程度,并且通過聲音或顯示等措施向作戰人員告警。
4. 引導干擾
所有雷達干擾設備都需要有偵察設備提供威脅雷達的方向、頻率、威脅程度等有關的參數,以便根據所轄干擾資源的配置和能力,選擇合理的干擾對象,選擇最有效的干擾樣式和干擾時機。在干擾實施的過程中,也需要由偵察設備不斷地監視威脅雷達環境和信號參數的變化,動態地調控干擾樣式和干擾參數以及分配和管理干擾資源。
5. 引導殺傷武器
通過對威脅雷達信號環境的偵察和識別,引導反輻射導彈跟蹤某一選定的威脅雷達,直接進行攻擊。
雷達偵察的技術特點有以下三個方面：
1.作用距離遠、預警時間長
雷達接收的是目標對照射信號的二次反射波,信號能量反比于距離的四次方;雷達偵察接收的是雷達的直接照射波,信號能量反比于距離的二次方。因此,偵察機的作用距離都遠大于雷達的作用距離,一般在1.5倍以上,從而使偵察機可以提供比雷達更長的預警時間。
2.隱蔽性好
向外界產生的信號輻射,容易被敵方的信號偵收設備發現,不僅可能造成信息的泄露,甚至可能招來致命的攻擊。輻射信號越強越容易被發現,也就越危險。從原理上說，雷達偵察只接收外界的輻射信號，因此具有良好的隱蔽性和安全性。
3. 獲取的信息多而準
雷達偵察所獲取的信息直接來源于雷達的發射信號，受其它環節的影響少，信噪比高，因此信息的準確性較高。雷達信號細微特征分析技術,能夠分析同型號不同雷達信號特征的微小差異,建立雷達數據庫。雷達偵察本身的寬頻帶、大視場特點又廣開了信息的來源,使雷達偵察的信息非常豐富。
典型雷達偵察設備的基本組成如圖2所示。
測向天線陣覆蓋雷達偵察設備的測角范圍ΩAOA，并與測向接收機組成對雷達信號脈沖到達角θAOA的檢測和測量系統，實時輸出檢測范圍內每個脈沖的到達角數據（θAOA）；測頻天線的角度覆蓋范圍也是ΩAOA，它與測頻接收機組成對其它脈沖參數的檢測和測量系統，實時輸出檢測范圍內每個脈沖的載頻（fRF）、到達時間（tTOA）、脈沖寬度（τPW）、脈沖功率或幅度（AP）數據，有些雷達偵察設備還可以實時檢測脈內調制，輸出脈內調制數據（F）， 這些參數組合在一起,稱為脈沖描述字（PDW）,實時交付信號預處理器。
圖2 典型雷達偵察設備的基本組成
信號預處理的過程是:將實時輸入的脈沖參數與各種已知雷達的先驗參數和先驗知識進行快速的匹配比較,按照匹配比較的結果分門別類地裝入各緩存器,對于認定為無用信號的立即剔除。預處理中所用到的各種已知雷達的先驗參數和先驗知識可以是預先裝載的,也可以在信號處理的過程中補充修改。
信號主處理的過程是:選取預處理分類緩存器中的數據,按照已知的先驗參數和知識,進一步剔除與雷達特性不匹配的數據,然后對滿足要求的數據進行雷達輻射源檢測、參數估計、狀態識別和威脅判別等,并將結果提交顯示、記錄、干擾控制設備及其它設備。
顯示器、控制器用于偵察機的人機界面處理,記錄器用于各種處理結果的長期保存。
三、雷達干擾概述
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圖3?多無人機對組網雷達的協同干擾
雷達干擾是一切破壞和擾亂敵方雷達檢測我方目標信息的戰術、技術措施的統稱。可以采用無線電的方法,通過輻射或散射干擾信號進入雷達接收機,破壞和擾亂敵方雷達的正常工作。
雷達的干擾分類如下圖所示。
圖4?雷達干擾的分類
現代雷達干擾機的作戰對象是一個復雜的威脅雷達網。為了合理、有效地對抗各種威脅雷達,在一部干擾機中可能含有多種干擾資源（能夠按照控制命令產生干擾信號的設備稱為干擾資源）,它們在干擾決策、干擾資源管理設備的控制下協調、有序地工作。如下圖所示。
圖5 雷達偵查、干擾機機基本框圖
根據干擾信號的產生原理,干擾資源主要分為:引導式干擾資源、轉發式干擾資源和合成式干擾資源,分別如下圖（a）、（b）、（c）所示。
圖6 雷達干擾資源的基本組成
（a）引導式干擾資源;（b）轉發式干擾資源；（c）合成式干擾資源
引導式干擾資源的信號來自于自身的壓控射頻振蕩器（VCO）,干擾技術產生器根據干擾決策命令中的載頻設置命令,控制VCO振蕩的中心頻率;根據調頻參數的設置命令,產生相應的交變波形和波形參數,使VCO的振蕩頻率在中心值附近產生相應的變化;根據調幅參數的設置命令,干擾技術產生器輸出相應的調幅波形和波形參數,通過幅度調制器,產生干擾信號的幅度變化;功率合成與干擾波束形成網絡可能是多個干擾資源所共用的,它可根據決策命令在指定的時間里、在指定的方向上輻射出大功率的干擾信號。
轉發式干擾資源主要用于自衛干擾,它的信號來自接收到的雷達照射信號,經過射頻信號存儲器（RFM）,將短暫的雷達射頻脈沖保存足夠的時間,再經過時延、幅度和相位的干擾調制,由功率合成與干擾波束形成網絡轉發給雷達接收天線和接收機。干擾技術產生器的作用是根據時延、幅度和相位的干擾決策命令,產生相應的時延、幅度和相位調制信號。
合成式干擾資源主要采用數字合成技術，在干擾資源有限的條件下，以最合理的干擾樣式同時干擾多部雷達。干擾技術合成產生器按照控制中心的命令，首先生成對雷達i的最佳正交干擾波形數據，并保存在波形存儲器中。R(t)控制波形的輸出，然后將各雷達的正交干擾波形數據按照時間、功率比的關系合成為基帶干擾波形數據，再將合成后的波形數據交送數模轉換器（DAC），生成基帶干擾信號，與調諧本振信號變頻到指定的頻段F(t)，通過功率放大器和發射天線，輻射到指定的θ(t)方向。
“雷達偵察系統的使命在于確定敵方雷達的存在與否，并測定其各種特征參數。在雷達的各種特征參數中，頻域參數是最重要的參數之一，它反映了雷達的功能和用途，雷達的頻率捷變范圍和譜寬是度量雷達抗干擾能力的重要指標。”
一、測頻系統的主要技術指標
1、頻率測量范圍、瞬時帶寬、頻率分辨力、頻率測量精度
頻率測量范圍：是指測頻系統最大可測的雷達信號頻率范圍；
瞬時帶寬：是指測頻系統在任一瞬間可以測量的雷達信號頻率范圍；
頻率分辨力：是測頻系統所能分開的兩個同時到達信號的最小頻率差。（寬開式晶體視頻接收機的瞬時帶寬與測頻范圍相等，因此對單個脈沖的頻率截獲概率為1，可是頻率分辨力卻很低。而窄帶掃頻超外差接收機，瞬時帶寬很窄，其頻率分辨力等于瞬時帶寬，對單個脈沖截獲概率雖很低，但其頻率分辨力卻很高，可見，傳統的測頻接收機在頻率截獲概率和頻率分辨力之間存在著矛盾。目前，信號環境中的信號日益密集、頻率跳變的速度與范圍越來越大，這就迫切要求研制新型的測頻接收機，使之既在頻域上寬開，截獲概率高，又要保持較高的分辨力）。
測頻誤差：是指測量得到的信號頻率值與信號頻率的真值之差，常用均值和方差來衡量測頻誤差的大小。按起因，可將測頻誤差分為兩類:系統誤差和隨機誤差。系統誤差是由測頻系統元器件局限性等因素引起的，它通常反映在測頻誤差的均值上，通過校正可以減小；隨機誤差是噪聲等隨機因素引起的，它通常反映在測頻誤差的方差上，可以通過多次測量取平均值等統計方法減小。一般，把測頻誤差的均方根誤差稱為測頻精度，測頻誤差越小，測頻精度越高。對于傳統的測頻接收機，最大測頻誤差主要由瞬時頻帶Δfr決定，即
可見，瞬時帶寬越寬，測頻精度越低。對于超外差接收機來說，它的測頻誤差還與本振頻率的穩定度、調諧特性的線性度以及調諧頻率的滯后量等因素有關。
2、無模糊頻譜分析范圍、頻譜分辨力、頻譜分析誤差
無模糊頻譜分析范圍：是指頻譜分析系統最大可無模糊分析的信號頻譜范圍；
頻譜分辨力：是指輸出相鄰譜線的最小頻率間隔；
頻譜分析誤差：是指分析值與頻譜真值之間的誤差。
3、靈敏度和動態范圍
靈敏度：是指頻率測量和頻譜分析系統正常工作時所需要的最小輸入信號功率，是測頻接收機檢測弱信號能力的象征。正確地發現信號是測量信號頻率的前提，要精確地測頻，特別是數字式精確測頻，被測信號必須比較干凈，即有足夠高的信噪比。如果接收機檢波前的增益足夠高，則靈敏度是由接收機前端器件的噪聲電平確定的，通常稱之為噪聲限制靈敏度。如果檢波器前的增益不夠高，則檢波器和視放的噪聲對接收機輸出端的信噪比影響較大，這時接收機的靈敏度稱為增益限制靈敏度。
動態范圍：是指在保證精確測頻條件下輸入信號功率的變化范圍。在測頻接收機中，被測信號的功率變化會影響測頻精度，信號過強會使測頻精度下降，過弱則被測信號信噪比低，也會使測頻精度降低。我們把這種強信號輸入功率和弱信號輸入功率之比稱為噪聲限制動態范圍。如果在強信號的作用下，測頻接收機內部所產生的寄生信號遮蓋了同時到達的弱信號，這就會妨礙對弱信號的測頻。這時，強信號輸出功率與寄生信號的輸出功率之比稱為瞬時動態范圍。它的數值的大小，也是測頻接收機處理同時到達信號能力的一種量度。
4、最小測頻和頻譜分析脈寬、頻譜分析時間、時頻分辨力
最小測頻和頻譜分析脈寬：是指系統可以進行測頻和頻譜分析的最小輸入信號脈寬；
頻譜分析時間：是指完成一次頻譜分析所需要的時間；
時頻分辨力：是指相鄰兩次頻譜分析之間的最小時間間隔。
5、測頻時間、頻域截獲概率、頻域截獲時間
測頻時間：是指信號輸入到輸出測頻結果所需要的時間；測頻時間是接收機從截獲信號到輸出測頻結果所用的時間。對偵察接收機來說,一般要求瞬時測頻。對于脈沖信號來說,應在脈沖持續時間內完成測頻任務,輸出頻率測量值fRF。為了實現這個目標,首先必須有寬的瞬時頻帶,如一個倍頻程,甚至幾個倍頻程;其次要有高的處理速度,應采用快速信號處理。測頻時間直接影響到偵察系統的截獲概率和截獲時間。
頻域截獲概率：是指在給定的時間內正確地發現和識別給定信號的概率。截獲概率既與輻射源特性有關，也與電子偵察系統的性能有關。如果在任一時刻接收空間都能與信號空間完全匹配，并能實時處理，就能獲得全概率，即截獲概率為1，這種接收機是理想的電子偵察接收機。實際的偵察接收機的截獲概率均小于1。頻域的截獲概率，即通常所說的頻率搜索概率。對于脈沖雷達信號來說，根據給定時間不同，可定義為單個脈沖搜索概率、脈沖群搜索概率以及在某一給定的搜索時間內的搜索概率。單個脈沖的頻率搜索概率為
式中，Δfr為測頻接收機的瞬時帶寬；f2-f1為測頻范圍，即偵察頻段。譬如Δfr=5MHz，f2-f1=1GHz，則PIF1=5×10-3，可見是很低的。若能在測頻范圍內實現瞬時測頻，即Δfr=f2-f1，于是PIF1=1。
頻域截獲時間：是指達到給定截獲概率所需要的時間。它也與輻射源特性及偵察系統的性能有關。對于脈沖雷達信號來說，在滿足偵察基本條件的情況下，若采用非搜索的瞬時測頻，單個脈沖的截獲時間
式中，Tr為脈沖重復周期；tth為電子偵察系統的通過時間，即信號從接收天線進入到終端設備輸出所需要的時間。
6、對大同時到達信號的頻率測量和頻譜分析能力
對同時到達信號的頻率測量和頻譜分析能力是指在有兩個或者兩個以上不同頻率的信號同時到達測頻系統時，系統能夠按照指標同時測量這些信號的能力和性能。
對于脈沖信號來說，兩個以上的脈沖前沿嚴格對準的概率是很小的，因而理想的同時到達信號是沒有實際意義的。這里所說的同時到達信號是指兩個脈沖的前沿時差Δt<10ns或10ns<Δt<120ns，稱前者為第一類同時到達信號，后者為第二類同時到達信號。由于信號環境的日益密集，兩個以上信號在時域上重疊概率日益增大，這就要求測頻接收機能對同時到達信號的頻率進行分別精確測量，而且不得丟失其中弱信號。
7、測頻的信號形式
現代雷達的信號種類很多，可分為兩大類：脈沖信號和連續波信號。在脈沖信號中，有常規的低工作比的脈沖信號、高工作比的脈沖多普勒信號、重頻抖動信號、各種編碼信號以及各種擴譜信號；強信號頻譜的旁瓣往往遮蓋弱信號，引起頻率測量模糊，使頻率分辨力降低。對于擴譜信號，特別是寬脈沖線性調頻信號的頻率測量和頻譜分析，不僅傳統測頻接收機無能為力，而且有些新的測頻接收機也有困難，這有待于新型的數字化接收機來解決。
允許的最小脈沖寬度τmin要盡量窄。被測信號的脈沖寬度上限通常對測頻性能影響不大,而脈沖寬度的下限往往限制測頻性能。脈沖寬度越窄，頻譜越寬，頻率模糊問題越嚴重，截獲概率和輸出信噪比越小。
二、雷達信號測頻技術
對于雷達信號頻率測量技術的基本分類如下圖所示。
對雷信號頻率的測量可以采用模擬接收機、數字接收機和模擬/數字混合接收機以及信號處理技術實現。
第一類測頻技術是直接在頻域進行，叫頻域取樣法，其中包括搜索頻率窗和毗鄰頻率窗。
搜索頻率窗為搜索法測頻，是通過接收機的頻帶掃描，連續對頻域進行取樣的，是一種順序測頻。其主要優點是：原理簡單，技術成熟，設備緊湊。其嚴重缺點是頻率截獲率和頻率分辨力的矛盾難以解決。
毗鄰頻率窗為非搜索法測頻，較好地解決了截獲概率和頻率分辨力的矛盾，但為了獲得足夠高的頻率分辨力，須增加信道路數。現代集成技術的發展使信道化接收機得到了迅速推廣并具有較好的前景。
第二類測頻技術不是直接在頻域進行的，是將信號頻率單調變換到相位、時間、空間等其它物理域（其中包括相關/卷積器和傅立葉變換），在通過對變換域信號的測量得到原信號頻率。這些方法的共同特點是：既能獲得寬瞬時帶寬，實現高截獲概率，又能獲得高頻率分辨力,較好地解決了截獲概率和頻率分辨力之間的矛盾。由于對信號的載波頻率的測量是在包絡檢波器之前進行的,這就對器件的工作頻率和運算速度提出了苛刻要求。這類接收機主要包括用Chirp變換處理機構成的壓縮接收機，用聲光互作用原理和空間傅立葉變換處理機構成的聲光接收機，它們不僅解決了截獲概率和頻率分辨力之間的矛盾，而且對同時到達信號的分離能力很強。
在時域利用相關器或卷積器也可以構成測頻接收機。其中利用微波相關器構成的瞬時測頻接收機，成功地解決了瞬時測頻范圍和測頻精度之間的矛盾，使得傳統的測頻接收機大為遜色。由于能夠單脈沖測頻，故稱為瞬時測頻接收機。
隨著超高速大規模集成電路的發展，數字式接收機已經成為可能。它通過對射頻信號的直接或間接采樣，將模擬信號轉變成數字信號，實現信號的存貯和再現,能夠充分利用數字信號處理的優點，盡可能多地提取信號的信息。比如，利用FFT算法組成的數字式快速傅立葉變換處理機構成高性能測頻接收機，不僅能解決截獲概率和頻率分辨力之間的矛盾，對同時到達信號的濾波性能也很強，而且測頻精度很高，使用靈活。
三、雷達信號頻譜分析技術
對雷達信號的頻譜分析主要采用數字接收機和信號處理技術實現，所以對雷達信號頻譜分析技術能力比較受采樣率和數字信號處理速率的影響。
下圖為雷達信號頻譜分析數字接收機的基本組成，接收天線收到的雷達信號經過低噪聲放大器和帶通濾波器后送到混頻器，與頻率為fL的調諧本振信號混頻，輸出固定中頻頻率的基帶中頻信號，分別送到包絡檢波/對數視放電路和ADC采樣電路，最后送給數字信號機進行調制分析。
編輯：黃飛
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工商網監
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