雷达对抗原理与技术

雷达对抗原理与技术西安电子科技大学电子对抗研究所2008年7月主要内容1、绪论2、雷达侦察原理与技术3、雷达干扰原理与技术4、雷达攻击技术5、雷达对抗技术的发展1、绪论1.1电子战的分类1.2电子战的特点1.3雷达对抗与电子战1.4雷达对抗的信号环境1.1电子战的分类•定义电子战（EW）是一切从敌方的电子装备获取信息（电子侦察）、破坏或扰乱敌方电子装备的正常工作（电子干扰）、毁坏或杀伤敌方电子装备和人员（电子攻击）、保护己方电子装备、人员和信息安全（电子防护）的一切战术、技术措施的总称•分类1、根据电子战的定义与任务分类电子侦察、电子干扰、电子攻击、电子防护2、根据电子战装备的作战对象分类雷达对抗、通信对抗、光电对抗、网络对抗、导航对抗、遥控遥测对抗、敌我识别对抗、无线电引信对抗等1.2电子战的特点宽频段(瞬时)3KHz~300THz（波长100km~1m）雷达对抗：3MHz~300GHz（波长100m~1mm）大视场(瞬时)（宽方位、宽仰角、远距离）雷达对抗：作用距离大于雷达探测距离的1.2倍复杂、多变、快变电磁信号环境，辐射源数量多，信号密度大、时/空/频交叠严重雷达对抗：雷达辐射源数量数百，信号流密度106PPS非协作、非匹配、互对抗性信号处理雷达对抗：大量依靠先验数据库和知识库快速检测、及时反应雷达对抗：特别是导弹逼近告警和威胁告警1.3雷达对抗与电子战雷达对抗与电子战雷达对抗是电子战中发展较早，理论与技术研究较为成熟，应用最多且最有效的一部分，是电子战技术的率先突破口雷达对抗的定义雷达对抗是一切从敌方雷达辐射信号中获取信息（雷达侦察）、破坏或扰乱敌方雷达系统的正常工作（雷达干扰）、毁坏或杀伤敌方雷达装备和人员（雷达攻击）、保护己方雷达、人员和信息安全（雷达防护）的一切战术、技术措施的总称雷达对抗的技术分类雷达侦察、雷达干扰、雷达攻击、雷达防护/抗干扰1.4雷达对抗的信号环境截获的雷达发射信号通用表述（窄带信号）脉冲包络调制(n为包络种类)脉冲时间TOA调制重复间隔PRI调制(k为PRI种类，np,j为第j种包络第p种PRI的工作脉冲数)ttjtAts0expnjttaTOAtattttRPtAjjijijrr,,2,1,2,0,,,,,jiPRITOATOAjijiji,,,,1,jkpjpjjkpjpjjjkjjiLiinLLinniTPRITPRIPRI,mod,0,1,11,,1,,11.4雷达对抗的信号环境接收信号功率雷达发射脉冲功率，波长，距离，侦察接收损耗雷达天线方向图天线方位仰角指向侦察系统所在的方位仰角侦收天线方向图天线方位仰角指向雷达系统所在的方位仰角212224,,LRttGttGPRPrrrrrttLRPt,,,ttGt,,,ttrrrrrttG,rrrrtt,,1.4雷达对抗的信号环境脉冲相位调制频率调制固定单频频率分集频率编码线性调频频率捷变n为频点数，为脉宽或子脉宽，为调频斜率离散相位调制相位编码m为分相数，{ci}i为码组，q为码长niiiiniiniitttniitittttttt12110,001,10,23,2,1,0,4;1,0,21,1,2iiicmcmqiitimct1.4雷达对抗的信号环境雷达对抗信号环境是其接收到的全体雷达辐射信号：为雷达i发射的第j个信号，为该信号可被接收的概率信号环境取决于以下因素：所在环境及辐射源数量和脉冲重复频率电磁波通视条件和传播路径的影响侦收设备的时/空/频/极化/调制选择性和侦收灵敏度/动态范围等信号环境采用泊松流近似描述：在T时间内到达n个脉冲的概率：为单位时间内的平均脉冲数或脉冲流密度ijjijiPtstS,,0;,1,0,!nenPnntsji,jiP,1.4雷达对抗的信号环境在接收信道内各雷达的平均脉冲重复周期和脉宽在接收信道内各雷达信号的非重叠概率雷达数量越多、工作比越高、脉宽越大则重叠概率越高，减小重叠概率的主要措施是：减小信道空频宽度（提高信道选择性）。miTiri,,1,,mjTPmjiirijij,,1,112、雷达侦察原理与技术2.1雷达侦察概述2.2频率测量技术2.3方向测量技术2.4TOA/PW/PA测量技术2.5侦察信号处理技术2.6辐射源定位技术2.7雷达侦察作用距离与系统设计2.1雷达侦察概述2.1.1雷达侦察的基本原理与条件2.1.2雷达侦察技术分类2.1.3雷达侦察的技术特点2.1.4雷达侦察的主要战术技术指标2.1.5雷达侦察系统的基本组成2.1.1雷达侦察的基本原理与条件基本原理处理模型侦察接收机辐空间侦侦察接收天线射传播察源调制接集矩阵收雷达发射天线传播空间合站nnk集雷达合发射机k基本条件:1、雷达发射信号进入传播空间，传播空间对雷达发射信号进行传播调制（衰减、迟延、相移/频移，混叠等）2、侦察接收机收到足够强度的雷达发射信号（高于侦察接收机灵敏度）3、雷达信号调制参数属于侦察处理能力范围内4、侦察接收机能够适应其所在的信号环境2.1.2雷达侦察技术分类按照任务分类电子情报侦察（ELINT）电子支援侦察（ESM）雷达告警（RWR）引导干扰（DJ）引导攻击（DA）按照装备平台分类星载电子侦察（ELINT/ESM）弹载电子侦察（DJ/DA）机载电子侦察（ESM/RWR/ELINT/DJ/DA）舰载电子侦察（ESM/RWR/ELINT/DJ）车载电子侦察（ESM/RWR/DJ）背负式电子侦察（ESM）投掷式电子侦察（ESM/DJ/ELINT/DA）2.1.3雷达侦察的技术特点作用距离远（一般为雷达作用距离的1.2倍以上）安全、隐蔽性好获取的信息多而准要求敌方雷达发射不能测距，所以一般不能单站定位2.1.4雷达侦察的主要战术技术指标1、适用的辐射源类型、数量与信号环境2、角度测量范围、瞬时视野、精度与分辨3、频率测量范围、瞬时带宽、精度与分辨4、脉冲重频测量范围、精度与分辨5、脉宽测量范围、精度与分辨6、截获概率与截获时间7、灵敏度和动态范围8、安装平台、工作环境条件、可靠性等2.1.5雷达侦察系统的基本组成子阵列1子阵列n宽带天线A11宽带天线A1L1宽带天线An1宽带天线AnLn接收通道R11接收通道R1L1接收通道Rn1接收通道RnLn信号处理P11信号处理P1L1信号处理Pn1信号处理PnLn信号处理与控制P1信号处理与控制Pn综合信号处理与控制P2.1.5雷达侦察子系统的基本组成（1）宽带测向天线阵宽带宽波束测频天线测向接收机测频/测时接收机/窄带数字接收机RFTOAPWPAF信号处理机显示记录设备与其它相关设备2.2频率测量技术2.2.1测频技术分类模拟测频技术频域滤波法（直接测量法）搜索频率窗（搜索超外差、射频调谐检波接收机）毗邻频率窗（多波道、信道化接收机）频域变换法（间接测量法）频率-相位变换（比相法IFM接收机）频率-时延变换（压缩接收机）频率-电压变换（鉴频接收机）频率-空间变换（声光接收机）数字测频技术频域滤波法搜索频率窗（加窗DFT、STFT）毗邻频率窗/数字信道化（加窗FFT、MFFT、周期谱分析）过零检测频域变换法频率-相位变换（瞬时相位差分算法）频率-时延变换（WVD、解线调算法、小波分析）2.2.2搜索式超外差接收机LNABPFMIXIFAMPDET信号处理LO主要特点1、瞬时带宽窄，测频精度/分辨与测频范围/截获概率/截获时间的矛盾十分突出，因此不适于宽带工作2、适于频率引导下的窄带精测频和信号脉内调制分析，在雷达侦察系统中大量辅助使用频率搜索方式频率慢可靠搜索（对机扫雷达）在雷达波束照射时间内搜索全频段，在带宽驻留时间内收到足够(z)的雷达脉冲频率快速可靠搜索实际应用为频率慢速可靠搜索RAsfTTTrfsTFfT1,ZZTFfTrrf2.2.3模拟信道化测频技术LNLA/BPF1/m1分路器超外差纯信道化测频接收机m1路本振/变频/中放组fi1F/2，fr1=F/m1m1个m2分路器m2路本振/m1m2变频/中放组fi2fr1/2，fr2=fr1/m2m1m2路DLVA与综合检测处理f=F/(m1m2)测频输出或f=F/(2m1m2-1)2.2.3模拟信道化测频技术模拟信道化测频的关键部件—SAW滤波器组典型输入信号频率[f1,+fr]：250—650MHz典型毗邻滤波器数量m：20—40单路滤波器带宽fr/m：10—20MHz特点：瞬时带宽大(m1m2fr)响应速度快(200ns)同时信号分辨力好(fr/m)2.2.4比相法/IFM测频技术组成功分器迟延线组相关器组相位细划极性量化频率编码器相关器输入：输出：相位细化输出：极性量化输出：频率编码量化：特点多路相关器并用，短延迟保证无模糊测频范围，长延迟保证精度瞬时带宽大（16GHz），测频速度快（250ns），测频精度较高（35MHz）,不能同时测量多信号，灵敏度低（-60dBm）8,4,,2,1,cos,cosnkinttikinisnicii,2,1,sin0,,cos0,kinaicisisnaisicicii,2,1,4sin0,0,4,4cos0,0,4,mknf2114,0,,2,1,,sgn,,sgnkiisicIFM典型应用系统限幅放大功分微波相关器组测频输出DLVA门限检测/时序控制同时信号检测DLVA/门限检测决定灵敏度前沿触发单次测量，形成载频描述字RF前沿触发多次测量，形成RF及脉内调频标志F同时信号检测，确定测量是否有效2.2.5过零检测测频技术过零检测测频（计数测频）S(t)功分器计数器综合RF、TOADLVA/检测/闸门测频PW输出特点：简便直观，瞬时带宽较大(2GHz)，闸门取PW或，测频精度高(1/PW或1/)，无同时信号分辨能力。2.2.6数字信道化测频组成S(t)LNLABPFMIXIFAMPADCLO信号处理测频处理：为窗函数，m为信道数，p为滑动时间频率估计：特点：测频范围(600MHz),精度高分辨好sF,1,0,;1,,0,102qpqnmjeknSkwjnSmkmkjjio10mkkwToLVjnSmjmjjjjfff,,2,,mFs2mFs2.2.7瞬时相位差分测频技术组成同数字信道化测频测频处理瞬时相位变换：各阶相位差分计算：单载频估计：chirp调频斜率估计:相位编码信号检测:特点：测频精度高(KHz)，处理速度快，不适于同时多信号和低信噪比(10dB)nnInQn,,arctan03,2,1,,,111innnniiiNnsNnnNFnN11122ˆ,01相位越变点相位连续点,02nNnsNnnNTFnN122332ˆ,012.3方向测量技术2.3.1测向技术分类振幅法测向波束搜索法单脉冲比幅法毗邻多波束法宽带DBF相位法测向线阵干涉仪圆阵干涉仪时差法测向2.3.2波束搜索法组