电子对抗作业研究生

《电子对抗》课程研讨专题《电子对抗》课程研讨专题专题1：设在8Km远处，有一地面跟踪制导雷达，主要指标如下：工作频率为10GHz～12GHz,伪随机跳频，跳频速率为1000Hz/s.脉冲重复周期10s，脉宽500ns，发射峰值功率2KW，雷达天线采用垂直线极化，主瓣增益为15dB，平均旁瓣增益为-5dB。为对其实施有效干扰，首先需对该雷达信号进行侦察和定位。(1)根据上述指标，设计一套尽可能完整的侦察接收系统，要求经适当计算后，画出侦察接收系统原理框图，并对其工作原理及工作过程进行详细描述。解：伪随机码低噪声放大器本地振荡器混频器低通滤波器中频放大器鉴频器解码器终端处理机包络检波载波频率脉冲宽度与周期接收机接收到伪随机跳频信号（假设该信号频率分别为f1和f2），我们先将该接收到的信号通过低噪声放大器，然后与本地振荡器发出的本振（信号频率为f0）（此本振频率与发射信号载频频率相差不大）混频，将混频后的信号经过低通滤波器，得到两个差频信号。经过中频放大，信号分成两路。一路经过鉴频器得到差频信号频率，再加上本振信号频率，得到雷达发射信号的两个跳频频率；另一路通过包络检波器，得到发射信号的脉冲宽度（即有频率的一段信号长度）和脉冲重复周期。其中两个跳频频率通过频率的不同，一个频率为1，另一个频率为零，将发射信号的伪随机码解调出来。最后，将这三个雷达发射信号的参数输入到终端处理机上得到雷达发射信号。我们根据题目所给的条件（雷达天线采用垂直线极化，主瓣增益为15dB，平均旁瓣增益为-5dB）知道接收天线也应该是垂直极化的。雷达天线发射出的信号具有极强的方向性，只有正对雷达的方向并且接收天线也是垂直线极化才能完整地接收到雷达的发射信号。发射平均功率500200010010mtmnsPPWTs伪随机码码元宽度为111000/msHzs不考虑损耗、噪声，侦查方程为22min4ttrriPGGRS接收机天线增益rG与天线截面积rA有关24/rrGA最小天线增益对应最大波长8max90min3100.031010cmf因为旁瓣增益为-5dB，增益非常小，与主瓣增益15dB相差巨大，所以，雷达发射天线增益只考虑主瓣增益，为15dB。侦察接收机的测向体制，原则上可分为两大类：一类是通过接收天线的波束运动，依赖检测信号的变化进行测向；另一类是通过对多个天线接收的信号比较处理进行测向。电子侦察系统对辐射源定向的基本原理是利用侦察测向天线系统的方向性，即利用测向天线系统对不同方向到达电磁波所具有的振幅或相位响应，并依此分为振幅法测向和相位法测向。依此分为搜索法、比幅法侧向、比相法侧向和时差法侧向四种。在本题中我们采用比幅法侧向。对无线电辐射源的定位技术有到达方向法，到达时差法，用炮弹对雷达进行无源测距，多普勒漂移，LBI（长基线干涉仪）和PRI（脉冲重复周期）漂移。在本题中我们可以采用到达时差法。到达时差法(TDOA)在确定辐射源位置时需要三个或三个以上在地理上分开的接收机对雷达脉冲的TOA进行测量的方法。但当TDOA测量与差分多卜勒（DD：DifferentialDoppler）测量结合在一起时就只需两个测量阵地。在TDOA方法中，每对阵地之间的到达时差给出了对应于两个阵地所组成的基线的TDOA。这个TDOA测量值在地球表面上产生一条通过辐射源位置的等延迟曲线(双曲线)。第二条基线上的第二个TDOA测量值产生同样的等延迟曲线。这两个曲线的交点就确定了辐射源的位置。（2）论述对雷达可行的干扰方式，并展开说明如何进行干扰。①压制性干扰是用噪声或类似噪声的干扰信号遮盖或淹没有用信号。噪声干扰系统是一种旨在电子系统（雷达）接收机中产生扰乱、使之不能检测目标的电子干扰装置。为使干扰有效，在敌方接收机的输出端，干扰机产生的干扰信号J必须具有遮盖有用信号S的(功率)强度，即干信比必须足够高。噪声干扰发射一种似噪声信号，使敌方接收机的信噪比大大下降，难以检测出有用信号或产生误差，若干扰功率过大，接收机会出现饱和，有用信号完全被淹没，实现电磁压制作用。产生的噪声若与敌方接收机的热噪声极相似，则可实现理想的干扰，此时敌方接收机既不可能发现目标，也不可能发现干扰信号。此时的信号是具有一定带宽的噪声，带宽的中心位于欲干扰信号的频率上。如果接收与发射天线之间相互未被隔离，则接收机的调谐就得在“瞬间观察”期间进行。在这期间，干扰信号的发射被中断以使接收机能正确接收敌雷达信号。这样会使效率产生一定的损失，所以必须仔细确定“瞬间观察”周期的长短。②欺骗干扰是利用干扰设备发射或转发与目标反射信号或敌辐射信号相同(但相位不同或时间延迟)或相似的假信号，使对方测定的目标并非真目标，达到以假乱真的目的。常见的对付雷达的欺骗性干扰有角度欺骗、距离欺骗和速度欺骗。a角度欺骗是人为地发射一种模拟敌方雷达角度信息的特征，但与真正的角度信息不同的干扰信号，用于破坏敌方雷达角跟踪电路的正常工作。倒相干扰就是一种比较典型的角度干扰，这种干扰专门用来对付圆锥扫描体制的雷达。b距离欺骗干扰用于干扰雷达的测距电路，以使敌方雷达得出错误的信息。当干扰机接收到雷达信号时，便回答出一个在时间上比雷达信号提前或落后的强干扰信号，致使雷达距离自动跟踪系统的距离波门跟踪干扰信号造成测距误差，甚至丢失目标。c速度欺骗干扰用来干扰利用多普勒原理进行工作的雷达设备。通过改变雷达回波的多普勒频率造成雷达的测速误差。（3）在干扰作用下，探讨雷达可行的抗干扰方法。针对不同的干扰情况,雷达有着不同的抗干扰措施。具体的抗干扰技术可以从以下几个方面说明：①功率对抗常用的技术手段是增加发射功率、提高天线增益、提高接收机灵敏度和提高发射信号的占空比(即增加发射脉冲宽度和提高发射脉冲重复频率)②空间对抗空间对抗是利用干扰源和目标空间位置的差异,来选择目标回波信号的抗干扰方法,它要求雷达窄波束、窄脉冲工作,减小雷达的空间分辨单元体积,从而降低从目标邻近方位进入雷达的干扰信号的概率,以提高信干比。③频域对抗频域对抗是争夺电子频谱优势的重要手段。常用的技术措施是频率分集、捷变频、自适应捷变频和开辟新的雷达工作频段。捷变频能有效的抗瞄准式干扰,迫使对方施放宽带阻塞干扰,从而分散了干扰功率密度,相对提高了信干比。其缺点是对全频段的干扰机没有任何效果(通常雷达的宽带为10%左右)。④极化对抗极化对抗是使信号与干扰的极化方式正交,抑制干扰信号进入接收机,从而提高接收机的信干比。该技术容易实现,但由于干扰信号一般为斜极化方式,其效果不甚理想。⑤接收机和信号处理抗干扰接收机抗干扰方法分为三大类:防止保护过载、对干扰信号的选择和分离及干扰对消。在对抗无源杂波干扰方面,雷达数字信号处理有很大的潜力。当雷达要探测的是运动目标时,可以利用杂波与目标在速度上的差别,首先采用固定目标对消处理,然后再利用动目标显示(MTI)以及动目标检测(MTD)来抑制杂波。⑥综合对抗在复杂电磁场干扰环境中,仅适用某种对抗干扰技术是不够的,为了保证对抗的胜利,应当研究和发展综合抗干扰手段,综合抗干扰包括以下三个方面:1)多种抗干扰技术相结合。综合采用抗干扰措施,能有效地提高雷达抗干扰能力。2)多制式雷达组网。采用多制式雷达组网能获得很强的抗干扰能力。多制式雷达网形成一个十分复杂的雷达信号空间,占据很宽频段,而且通过数据传递和情报综合联成一个有机的整体,其抗干扰能力不仅仅是各部雷达抗干扰能力的代数和,而是有质的变化[4]。3)灵活的战术动作。采取灵活多变的战术动作,往往能发挥相当有效的抗干扰效果。一般干扰机都是对一个频段的东西去干扰，但是跳频之所以抗干扰强，是因为频率在跳变而且它用位码把频率扩展了。针对伪随机跳频码我们可以：1、提高载频，可能会提高定距系统的抗干扰性能，因为频率越高，干扰的难度也就越大。但是这也给信号处理技术带来困难。2、跳频的频率差越小，频谱混叠的越厉害，提取出的低频信号或者差频信号失真越大。3、码元宽度码元宽度越小，尖峰的宽度也越小，距离的分辨率也越好。但是不能一味地减小码元宽度。首先，码元宽度越小，低频信号和差频信号的频谱越宽，频谱的混叠也越严重，低频信号或差频信号的提取也越加困难。专题2：通过本课程的学习，谈谈你对电子对抗的认识，根据你的经验，你认为在哪些方面可以进一步开展电子对抗技术的研究工作，你有什么好的设想？解：电子对抗就是敌对双方为削弱、破坏对方电子设备的使用效能、保障己方电子设备发挥效能而采取的各种电子措施和行动，又称电子战。电子对抗分3个方面：电子进攻、电子防护(EP)和电子战支援(ES)。电子对抗按电子设备的类型可分为雷达对抗、无线电通信对抗、导航对抗、制导对抗、光电对抗和水声对抗等；按配置部位又可分为外层空间对抗、空中对抗、地面(包括海面)对抗和水下对抗。机载电子对抗系统是现代电子对抗的主要手段。随着弹道导弹和卫星的发展，外层空间是一个新的战场，电子对抗在未来的现代化战争中，将对战略攻防起到重要作用。电子对抗的一体化、智能化、网络化程度不断提高，基于电子战的网络战手段正在得到稳步发展。电子对抗装备发展的一个重要趋势是从单一功能设备向多功能一体化方向发展。新一代战斗机F-22和F-35的综合一体化电子对抗系统就是其典型代表。F-22装备的AN/AI,R-94和F-35装备的AN/ASq230综合电子战系统集雷达告警、导弹告警、电子侦察、干扰引导等多种功能于一体，数字化程度很高，设备体积重量大大减小，充分体现了先进多功能射频(AMRFC)的技术趋势。与此同时，微电子技术、微机电系统技术和纳米技术的发展，分机级甚至系统级功能的产品也己经可以由系统集成组件或者模块来实现，这将使得多功能一体化的对抗系统逐步成为现实。电子对抗系统网络化是电子对抗技术发展的另一个重要趋势。网络中心协同目标瞄准(NCCT)技术使美国空军的网络中心战前进了一大步。其根本目的是将作战情报监视侦察(ISR)传感器或诸如RG135“铆接”(RivetJoint)“联合星”(JSTARS)空中预警指挥控制飞机(AWACS)、全球鹰(UlobeHawk)无人机、U2侦察飞机和海军的EP-3侦察飞机这样的平台连成网络，大大改进了对时间敏感目标(例如敌防空系统)的探测、识别和定位能力。这己成为电子对抗网络化趋势的典型代表。提高数字化、软件化程度成为电子对抗技术发展的又一趋势。电磁环境日趋密集，辐射源信号日趋复杂，利用现代信号处理手段对辐射源信号的分选、特征分析与利用是电子侦察技术的发展方向。美军全数字化宽带雷达告警接收机AN/AI,R-69A(V)和全数字化自卫干扰系统AN/AI,q903代表着这一技术走向。电子战系统采用软件驱动的开发模式己成为主流，这就是硬件部分采用开放式模块化结构，通过安装不同的应用软件，使系统完成不同的对抗功能，并通过开发新软件来对抗新威胁。多体制和智能化是反辐射硬杀伤装备技术发展的主要趋势，新一代反辐射导弹末端制导己经采用了毫米波雷达和无源被动寻的等多体制复合导引头技术，频率覆盖范围大大增加，具有远距离发射、自主搜索、锁定目标及巡逻能力。美军2003年开始研发的新一代反辐射导弹AUM-88E于2010年11月形成初始作战能力，采用了全球定位系统(UPS)/惯}h}导航，能更好地对付关机的辐射源，并能提供先进的目标地理识别能力，将成为美军未来对敌防空压制(DEAD)的主要武器。新概念电子战武器的研制是电子攻击技术发展的趋势之一。它已能应对不对称战争的威胁，也是实施信息威慑战略的有效武器。其中，高效能、灵巧化的高功率射频武器技术发展尤其引人注目。借助这一技术，既能针对关键的指挥控制节点、通信节点、网络节点等实施扰乱性电磁攻击，也可以对之实施永久性功能毁伤的硬摧毁攻击，最终达到体系攻击的目的。