海上雷达干扰中的无源干扰技术探讨
【摘要】介绍了无源干扰的分类。详细论述了无源干扰技术中的箔条干扰、反射器干扰和假目标或诱饵干扰。
【关键词】无源干扰；角反射器；假目标
1.引言
利用各种对无线电波具有反射性能或吸收性能的材料做成各种干扰物，以改变雷达的回波特性，破坏和扰乱雷达正常工作状态，这种干扰称作无源干扰。干扰物本身并不主动辐射无线电波，只是对无线电波起到反射、转发或吸收的作用，故也称消极干扰。与有源干扰相比，无源干扰的特点是制造简单、价格低、使用方便、研制周期短；适应性强，对任何雷达都有干扰作用；干扰效果可靠，一般情况下可以对付各种可能应用的雷达新技术，即不会因对突然采用某些新技术而失效；能同时干扰不同方向，不同波段的多部雷达。
2.无源干扰的分类
无源干扰大致可分为三类：第一类是在空中投撒的能反射无线电波的轻飘金属物或有金属涂层的物体，如干扰丝、干扰带、干扰片、干扰绳，以及能在空中产生电离的金属化合物微粒来产生干扰回波遮盖目标或破坏雷达对目标的跟踪，其作用相当于有源干扰中的噪声干扰，具有压制干扰的效果。另一类是在被掩护目标上覆盖或涂敷能吸收无线电波的非金属性材料，如石墨、橡胶之类的吸收体，以减小RCS，隐蔽真实目标，或是利用等离子气体形成吸收雷达电磁波的空域，以掩护目标。第三类是投放假目标，如角反射器，透射反射器和介质反射器等，或施放雷达诱饵。假目标主要对付警戒雷达，大量假目标甚至使目标分配系统饱和；雷达诱饵则主要是对跟踪雷达而言，利用雷达诱饵使雷达不能跟踪真目标。这类干扰的作用相当于有源干扰中所使用的回答式干扰，具有迷惑欺骗的效果。
3.箔条（干扰丝/带/片）
3.1 箔条的用途
无源干扰中使用最早和最广的是箔条干扰，箔条通常由金属箔切割而成，或由镀金属的介质（最常用的是镀铝、锌、银的玻璃丝或尼龙丝）或直接由金属丝等制成。箔条的基本用途有两种：一种是在一定空域中（宽数公里、长数十公里）大量的投撒，形成干扰走廊，以掩护舰载战斗机群的通过；另一种是飞机或舰船自卫时投放的箔条，这种箔条要快速散开，形成比目标自身的回波强得多的回波，使雷达的跟踪转移到箔条上而不能跟踪在目标上，实际应用时，不论大规模投放或自卫时投放，通常都是做成箔条包由专门的投放器来投放。投放器主要有机电式、引爆式和气动式三种。机电式投放器是由弹射装置和数个投放干扰包的管道所组成，其控制部分能够选择投放速度和记录已投干扰包数量。引爆式投放器是用点燃火药产生的气体来投放干扰包的。气动式投放器用压缩氮将干扰包从投放箱中抛出。
3.2 箔条的技术指标
箔条干扰的'技术指标不仅有电性能指标，如箔条和箔条包的有效RCS、箔条的各种特性（频率特性、极化、频谱、衰减）及遮挡效应等；而且也有许多使用指标，如散开时间、下降速度、投放速度、结团和混合效应及体积、重量等。
箔条的有效RCS越大，干扰的效果就越好。对于波长为l的无线电波，当箔条的长度取接近l/2时，其反射能力最强，有效RCS也最大。对这种l/2的干扰箔条起名叫半波振子或偶极子。短的半波长箔条在空气中通常水平取向。当半波振子用来干扰半波雷达时，其长度可达数十米，为避免投放时相互绞缠，采用了一种弹性半波振子，其质地柔软，能绕成弹性球，投到空中以后利用本身的弹性能自行恢复成线状。在实际应用中，只带预先切割成一定尺寸的干扰箔条执行任务，是很难应付频率变换的，于是开始使用干扰箔条自动切割机，根据预警按收机测得的工作波长，切割机自动切割出与照射雷达波长相应的半波振子投放出去。
从理论上讲，增大箔条的直径（或宽度w），可使带宽有所增宽，然而这将使箔条的重量和体积增大，导致箔条下降速度增大，单位重量和单位体积箔条有效RCS减小等一系列弊病；增大箔条带宽的另一条途径是采用长度不同的半波长箔条混合包装，能使箔条干扰具有很宽的带宽。所以实际上都是采用很细的箔条，并利用多种长度不同的箔条以得到宽的频带。同时由于采用了细箔条，其单位重量（或体积）的箔条数也可增多，也有利于得到大的有效RCS。此外，还可以采用将成捆的箔条丝斜切割的方法来获得宽频段特性，这种宽频带箔条的频率响应均匀，但不易达到更宽的频带。若采用长而非谐振型的箔条（或干扰绳）可以获得很宽的频率响应。
箔条的极化应尽可能与其有效反射面积无关。箔条投放在空中后，为使它能对任何极化的雷达都能进行有效的干扰，希望其平均有效RCS与极化无关。然而，由于箔条的形状，材质、长短不同，使其在大气中的运动特性也存在差异，例如对小于10cm的均匀短箔条，都将趋于水平取向且旋转地下降，所以对水平极化雷达回波强、干效效果好，而对垂直极化雷达的干扰效果就差得多。为了干扰垂直极化的雷达，可以将箔条的一端配重；使箔条的外形和材质不完全对称也能使其运动趋于垂直取向。虽然上述两项措施能使箔条干扰垂直极化雷达，但箔条的下降速度快了，应折衷考虑。长箔条在空中的运动规律可认为是随机的，若同时使用长达数十来以至百米的干扰带和干扰绳，就能达到干扰各种极化雷达的目的。
此外，还要求箔条的遮挡效应要小（舰船进行自卫而投放箔条的期间，是一种重要的影响），投放速度和散开时间和下降速度要合适等。
3.3 箔条在海上雷达对抗中的应用实例
箔条在海上雷达对抗中最典型的应用实例是作为舰船自卫。一种是大面积投放，形成箔条云来掩护舰船，不但箔条用量大而且还需使用远程箔条火箭等专门的投放设备，其价格昂贵。不过因舰船的速度慢，相对的掩护时间就长得多。舰船自卫中用得最多的是用箔条作为雷达诱饵，以干扰敌攻击机及导弹的雷达对舰船的瞄准攻击。实战表明，箔条对飞航式反舰导弹的干扰特别有效，而且更经济、更灵活，已成为现代舰艇广泛采用的雷达对抗设备。
箔条对飞航式反舰导弹进行干扰的基本原理是：当舰船上的雷达侦察机或探测设备发现来袭导弹后，立即从舰上向导弹来袭方向发射快速离舰散开的箔条弹（弹体飞行1-2s，箔条快速散开的时间约需2-3s），使之和舰船都处于导弹寻的雷达的分辨单元内，从而使导弹跟踪到比舰艇回波强得多的箔条云团的回波上（若要掩护中轻型舰艇，要求箔条弹的有效RCS能达数千平方米甚至一万多平方米），并使散开后的停空时间要确保对导弹的整个飞行过程都能干扰（一般停空时间有60s就能满足要求了）。箔条发射之后，舰艇应立即根据导弹的方向、舰艇的航向舰速以及风向风速等进行快速的机动，以避开导弹对舰艇的跟踪。而箔条云团是在导弹和舰艇之间，弹上的逻辑系统将首先截获距离近的箔条信号，从而达到诱骗导弹保护舰艇之目的。 4.反射器
在雷达无源干扰中，还可以使用多种型式不同的反射器来产生强烈的雷达回波以达到干扰之目的。对反射器的主要要求是：以小的尺寸和重量，获得尽可能大的有效RCS；要具有足够宽的方向图。
使用较多的反射器是角反射器、龙伯透镜反射器、介质反射器和金属网等。
4.1 角反射器
最简单的角反射器是由三个相互严格垂直的平整而光滑的金属平板制成。常用的形状有三角形、圆形、矩形和方形。在角反射器的内角范围内，从任何方向入射的高频能量，绝大部分能返回该方向。因此尺寸不大的角反射器有效RCS却相当大。如一个边长为1m的角反射器所反射的雷达电波和一艘中型的军舰相似。
用于海上的角反射器通常用于模拟舰艇。反射面用镀金属的织物或尼龙网制式，被装在一个可以透过雷达波的气球里。一端用连接绳同一个浮体相连，另一端通过单向阀门与一个自动充气装置连接，如图8-4所示。在充气装置内装有氢化锂、氢化钙之类的活性化学物质。整个系统可装在一个不大的容器里。使用时，将容器投入水中，经一段时间反应，气球便能悬于水面一定高度上随风飘动。其中的反射器使敌方雷达荧光屏上显示出一艘军舰那样的光标。
为了使角反射器以小的尺寸和重量来获得尽可能大的有效反射面积，通过研究与有效RCS有关的各种因素就可找出获得尽可能大的有效RCS的方法。首先，与角反射器本身的尺寸有关，即与其垂直边长的4次方成正比，增加边长可以得到很大的有效RCS；与形状有关，在边长相等的情况下，三角形反射器的有效反射面积最小，圆形次之，方形最大可达三角形的9倍，然而由于它对板面平正度的要求更高，且不如三角形坚固以及方向覆盖也比三角形的差，所以仍不如三角形反射器使用得广；与制造精度有关，如果三个面的夹角不是90°（相关1°，其有效RCS缩小到原来的1/5）或反射面凹凸不平（要求不平整度小于2-4mm）都将引起有效RCS的显著减小；与电波入射方向有关，从法线方向垂直入射的有效RCS最大；与波长入的平方成反比。
角反射器的缺点之一是电磁波反射方向张角小。根据龙伯透镜原理制成的透镜反射器，可得到较宽的反射方向。
4.2 龙伯透镜反射器
龙伯透镜反射器是在龙伯透镜的局部表面上加上金属反射面构成的。龙伯透镜是一个介质球，球体外层的介电常数接近于空气的介电常数，在里边几层的介电常数逐渐增大。由于龙伯透镜反射器能将截获的电磁波聚集在一起，并以很强的增益反射出去，因而具有较大的RCS。与各种角反射器相比，在同样尺寸条件下，龙伯透镜反射器的有效RCS最大，它比三角形角反射器的约大30倍（实际的要比理论值小1.5dB左右）。例如一个直径24in（英寸）的龙伯透镜反射器，对3cm波长的有效RCS将超过1000m2，可以模拟一艘中小型舰艇。
5.假目标或诱饵
海上假目标通常指对敌舰载防空系统的警戒指挥雷达而言，一般在构造上较复杂，但性能比较逼真，如带有发动机的假目标（火箭式或无人机）可以在目标反射信号的强度、速度、加速度，甚至更多的信号特征上模拟真目标，并可实现长时间（达几十分钟）的飞行。若敌舰载防空系统不能区别真假目标，就只能在真或假目标中任意确定一个或几个目标实施射击，必然会降低对真目标的命中概率。这类假目标通常包括三部分即发动机、飞行控制系统和干扰设备。
海上雷达诱饵则常指舰载机和军舰为了破坏敌雷达或导弹的跟踪系统而发射或投放的假目标，使上述跟踪系统转而跟向雷达诱饵。雷达诱饵可分为可控式、拖曳式和投掷式三类。可控式诱饵外形象载有无源转发器和有源转发器的导弹，在其被投放时，被掩护目标常常应进行速度和方向上的机动。这种诱饵的初速度必须保证把雷达（或寻的导弹制导系统）跟踪支路的选通门引诱到诱饵上。拖曳式诱饵有角反射器和金属网形两种，其有效RCS要大于被掩护舰载机或军舰的有效RCS。投掷式诱饵通常由箔条、角反射器等廉价的无源二次辐射器材制成。其中箔条是当前最重要且使用最广的一种投掷式诱饵。由于它价格低、效果好、携带量大、使用简便、已被广泛地用于舰载机和舰船的自卫。箔条用作投掷式诱饵，除了必须满足投掷式诱饵都应满足的有效RCS应大于被掩护目标的有效RCS及作用时间应大于或等于角度、速度和距离跟踪系统的时常数外，在投放时间、散开时间、停空时间等方面还有其特殊的要求。
6.结束语
介绍了无源干扰的分类。详细论述了无源干扰技术中的箔条干扰、反射器干扰和假目标或诱饵干扰。除了上述的一些无源干扰技术方法和手段外，还有一些无源干扰技术和方法，其中一种就是反雷达涂层。由于雷达是依靠目标的回波来发现目标的，因此，在目标上涂上反雷达涂层，以减小目标对雷达波的有效RCS，是一种带根本性的雷达对抗技术。
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