雷达主瓣和副瓣的灵巧极化干扰技术

《雷达主瓣和副瓣的灵巧极化干扰技术》以雷达主瓣和副瓣的交叉极化干扰机理和应用为目标，系统地研究了天线特性、目标去极化效应，交叉极化干扰、不同干扰时序可能给雷达定向性能、副瓣对消、副瓣匿影等空域抗干扰性能带来的影响。研究了雷达和对抗双方具备极化信息处理能力，基于极化融合单脉冲处理模型设计了干扰反干扰数学仿真实验。部分研究成果有一定的理论基础和量测数据作为支撑，有助于推进雷达极化域自适应干扰技术的研究进展，具有重要的理论意义与应用价值。
　　《雷达主瓣和副瓣的灵巧极化干扰技术》系统性强、理论推导翔实，数据验证丰富，可供从事雷达系统工程、雷达对抗、雷达导引头、新体制雷达信息处理、雷达极化技术、多传感器信息融合等领域的科研人员和工程及书人员参考，也可作为高等院校相关专业高年级本科生、研究生教材。

现有雷达干扰技术普遍在时域、频域和空域进行，极化信息在雷达对抗中的作用和潜力尚未被充分重视和挖掘，现有各种干扰样式在设计和战术使用中对极化都考虑甚少，往往是单一的斜极化或是圆极化。极化是电磁波除时域、频域和空域信息以外的又一可资利用的重要信息，充分挖掘电磁波和天线中的极化特性，为改善雷达对抗系统性能开辟了新的技术途径。如果雷达对抗系统具备极化域测量和极化调制干扰能力，就能够利用雷达的某些特性或者缺陷，则有望取得显著的干扰效果。
　　据报道：Northrop Grumman公司在F-16 CD/Block60战斗机的干扰吊舱上装备了交叉极化干扰，可以对一些地对空的跟踪制导雷达、空空制导雷达导引头进行有效的自卫式的角度欺骗干扰；美军新一代干扰机AN/ALQ-167、美军航空兵机载威胁仿真模拟器上面都具备极化调制的干扰样式；美国Argo System Inc研制生产的APECS-II水面舰艇电子战系统，采用了相控阵多波束天线，可覆盖方位360°和高低角30°的范围，能够以脉冲和连续波方式辐射大功率干扰，可同时对付16个目标，与传统的相控阵天线比，此系统可以变极化，是世界上第一部以极化分集干扰为主要手段、以单脉冲主动雷达导引头为作战对象的ECM系统，该系统已经出口了包括葡萄牙、荷兰、希腊、巴基斯坦等多个国家，美国海军的SLQ-32（Ⅴ）电子战系统、法国的ARBB33干扰机和以色列的SEWS电子战系统也采用了类似技术，俄罗斯的多个型号的机载自卫电子干扰系统也具备交叉极化干扰的干扰能力。
　　从国际电子战发展趋势来看，极化诱偏、极化分集干扰等干扰技术在美军主战电子战装备上已经成熟应用，新一代干扰机（NGJ）挂载的干扰吊舱ALQ249就具备了窄波束、相控阵、变极化的能力，并完成了飞行试验，公布了变极化的测试结果。有理由相信，这是美军为应对全球范围内广泛使用的低副瓣、旁瓣匿影、旁瓣对消等雷达抗干扰措施，尝试使用极化分集干扰技术进行电子攻击的一种创新尝试。由此可以看出，在雷达抗干扰手段层出不穷的背景下，雷达干扰技术向极化域拓展可以丰富干扰样式的选择空间，也是雷达对抗技术发展的一种趋势。
　　本书中灵巧极化干扰的实质是对干扰信号进行极化域调制，可以是实时跟踪雷达极化变化的“极化瞄准”干扰，也可以是和雷达完全正交的“交叉极化”信号，还可以是按一定时序变化的“极化分集”干扰或类似噪声的“随机极化”干扰。灵巧极化干扰拓宽了干扰样式变化的维度，从时域、空域、频域、能量域四个维度拓展到了时、空、频、能量、极化域五个维度。灵巧极化干扰固然可能造成能量上的损失，但是却带来一些新的干扰效果，具有两个鲜明特点：一是巧妙利用了雷达天线主瓣内的寄生交叉极化特性，对单脉冲雷达跟踪测角产生干扰；二是激励了雷达天线旁瓣的寄生交叉极化特性，降低了雷达主、辅接收通道的相关性、阵列单元的一致性，对雷达空域抗干扰措施形成反制，对无源测向精度造成消极影响。

第1章 雷达导引头天线极化特性的分析与电磁仿真
1．1 馈源天线的极化特性
1．1．1 典型等效口径分布天线的极化特性
1．1．2 矩形口径的辐射场
1．1．3 圆形口径的辐射场
1．1．4 矩形波导口的辐射场
1．1．5 圆形波导口的辐射场
1．2 单脉冲天线模型及电磁特性分析
1．2．1 天线模型
1．2．2 天线罩模型
1．3 基于矩量法的天线电磁特性分析
1．3．1 极化特性
1．3．2 馈源的影响
1．3．3 未加天线罩的单脉冲雷达天线
1．3．4 加天线罩后的单脉冲雷达天线
1．3．5 加天线罩后指向角为10°的情形
1．3．6 天线罩不同介电常数和厚度的情形

第2章 单脉冲雷达的交叉极化干扰机理
2．1 目标极化调制引起的回波极化失真效应分析
2．1．1 目标极化散射调制
2．1．2 天线交叉极化特性的影响
2．2 目标交叉极化散射特性实测数据的分析
2．2．1 暗室测量数据
2．2．2 某极化雷达的测量数据分析
2．3 交叉极化角度欺骗干扰数学建模
2．3．1 回波交叉极化分量引起的定向误差模型
2．3．2 基于回波与干扰交叉极化分量的定向误差模型
2．3．3 基于极化估计偏差的定向误差改进模型
2．3．4 对相位和差单脉冲雷达交叉极化干扰分析
2．4 交叉极化干扰的工程边界条件分析
2．4．1 交叉极化干扰的工程难点
2．4．2 工程实现边界条件分析

第3章 雷达发射极化参数的自适应测量与跟踪技术
3．1 基于极化相干矩阵的雷达极化参数自适应估计算法
3．1．1 相干极化矩阵的估计
3．1．2 接收天线极化优化
3．1．3 递推算法
3．1．4 仿真算例
3．2 基于卡尔曼滤波的极化状态估计算法
3．2．1 交互多模（IMM）算法
3．2．2 交互多模算法实施步骤
3．2．3 雷达极化状态估计建模
3．2．4 仿真算例
3．3 基于矢量和差处理的极化参数自适应测量方法

第4章 基于极化变换的交叉极化干扰生成技术
4．1 虚拟匹配变极化发射
4．2 基于反向极化变换的正交极化干扰生成

第5章 交叉极化千扰仿真试验与评估
5．1 干扰效果评估指标定义
5．2 测角曲线分析
5．2．1 波束宽度4．78°
5．2．2 波束宽度10°
5．3 跟踪过程动态仿真分析
5．3．1 波束宽度4．78°
5．3．2 波束宽度10°
5．4 干扰试验评估
……

第6章 交叉极化干扰原理验证试验
第7章 对双极化单脉冲雷达系统的干扰性能分析
第8章 对雷达旁瓣的交叉极化干扰技术
第9章 雷达天线交叉极化方向图建模方法

参考文献