第３４卷第５期 舰船科学技术 Ｖｏ１．３４．Ｎｏ．５ ２０１２年５月 ＳＨＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｍａｙ，２０１２ 雷达杂散发射对邻舰雷达的电磁干扰 杨云生 ，张东屹 ，李仙茂。，张友兵 （１．海军工程大学科研部，湖北武汉４３００３３； ２．中国人民９２４０３自动化站，福建福州３５０００７； ３．海军工程大学电子工程学院，湖北武汉４３００３３） 摘 要： 研究雷达和干扰机带外杂散的频谱分布和信号强度，并对邻舰雷达受到干扰的程度进行预测，给出 了雷达的带外杂散和互扰方程。从仿真结果看，带外杂散对邻舰雷达的电磁干扰影响较大，特别是谐波干扰的影 响。 关键词： 辐射杂散；雷达互扰方程；电磁兼容；舰艇编队；谐波干扰 中图分类号：ＴＮ９５４ 文献标识码： Ａ 文章编号：１６７２—７６４９（２０１２）０５－００９１－０３ ｄｏｉ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－７６４９．２０１２．０５．０２１ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｎｅａｒｂｙ ｗａｒｈｉｐ ｒａｄａｒ ｏｎ ｊａｍｍｉｎｇ ｂｙ ｒａｄａｒ ｓｐｕｒｉｏｕｓ ｔｒａｎｓｍｉｔｉｎｇ ＹＡＮＧ Ｙｕｎ—ｓｈｅｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｄｏｎｇ—ｙｉ ，ＬＩ Ｘｉａｎ—ｍａｃ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｏｕ—ｂｉｎｇ （１．Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ａｕｔｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏ．９２４０３ Ｕｎｉｔ ｏｆ ＰＬＡ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００７，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｕｒｉｏｕｓ ｏｆ ｒａｄａｒ ａｎｄ ｊａｍｍｅｒ，ａｎｄ ｐｒｅｄｉｃｔｓ ｔｈｅ ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｊａｍｍｅｄ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ，ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｄｉａｔｅｄ ｓｐｕｒｉｏｕｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｆｒｏｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｆ０ｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｅｄ ｓｐｕｒｉｏｕｓ ｃａｎ ｄｉｓｔｕｒｂ ｔｈｅ ｒａｄａｒｓ ｉｎ ｎｅａｒｂｙ ｗａｒｓｈｉｐ ｉｎ ａ ｇｒｅａｔ ｄｅｇｒｅｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｂｙ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｊａｍｍｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒａｄｉａｔｅｄ ｓｐｕｒｉｏｕｓ； ｒａｄａｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ； ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ； ｗａｒｓｈｉｐ ｌｆｅｅｔ，ｈａｒｍｏｎｉｃ ｊａｍｍｉｎｇ ０ 引 言 当一部雷达的带外杂散干扰了与其主频率不相同的 另一部雷达时，这种干扰涉及的面较大，就不容易 舰上的电子装备工作时分接收和发射电磁波２ 被理清。特别是当２部雷达主波束对准时，发射增 种情况，有的只收不发，有的只发不收，但大部分是 益和接收增益都很大，且电磁波只经单程距离衰减， 又收又发。一般电子设备在发射信号时，除了发射 强大的功率可能会对被干扰雷达造成严重干扰。因 所需信号外，还会出现无意的带外附加电磁波信号， 此，研究和预测雷达杂散发射对编队友邻舰艇雷达 称之为带外杂散。２部工作频段相同或有交叠的雷 干扰的强度和频率很有必要。 达，其中一部雷达发射的电磁波可能会被另一部雷 为确定雷达杂散干扰的强度，行业内常采用实 达接收，从而干扰其正常工作。这种情况一般可通 地测量干扰功率的方法。但由于产生干扰的实际情 过错开２部雷达的工作频率来实现电磁兼容。但是， 况和干扰的强度是变化的，在很多情况下又不完全 收稿日期：２０１１－０３—０３；修回日期：２０１１—１０—０９ 作者简介：杨云生（１９７３一），男，高级工程师，从事雷达对抗研究及装备技术保障工作。 ・９２・ 舰船科学技术 第３４卷 具备实地测量的条件，因此，可根据２部雷达的技术 式中，Ｐ （ ）为寄生辐射平均功率；Ａ 和Ｂ 为发射机 决定的参数。 产生寄生辐射的因素比较多，大都表现为无规 律性和随机性。 参数，采用雷达互扰方程对于扰功率进行预测，从 而对雷达受干扰的程度做出判断。 文献［１—２］对干扰电磁波的传播和衰减做了较 多研究，但没有涉及到杂散发射的计算和干扰预测。 本文定量分析了杂散发射对邻舰雷达的干扰强度， 并给出杂散干扰的预测方法和计算公式。对于研究 ２ 杂散发射对编队友邻舰艇雷达的干扰预测 综合考虑各种因素，杂散干扰信号被邻舰雷达 和解决舰艇编队的电磁兼容问题具有重要意义。 ｌ 雷达带外杂散分析 雷达、有源干扰装备等的带外杂散主要的发射 功率集中在一次谐波和二次谐波。 雷达是舰上发射强功率的主要装备，雷达的发 射波形一般是脉冲式的。脉冲雷达发射机常采用矩 形脉冲，理想的矩形发射脉冲具有ｓｉｎ（ ）／ 射频频 谱。波瓣宽度为２／ｒ的主瓣功率占总功率的 ９０．４％，宽度为１／ 的第一、第二副瓣在上下边频中 成对出现，分别含２．２５％和０．８５％功率，主瓣和第 一、第二副瓣所含功率占了９６．６％ 。很多行业标 准对发射电平提出了指标要求，对寄生频谱也 进行了定量 。下面重点对谐波辐射和寄生辐 射进行分析。 １．１谐波辐射功率 谐波功率Ｐ（Ｎｆ）可由下式表示： Ｐ （ ）＝Ｐ （ｆｏ）＋ＡｌｇＮ＋Ｂ。 （１） 式中：Ｐ （．厂ｎ）为雷达主工作频率的发射功率；Ｎ为谐 波次数；Ａ为斜率，ｄＢ／１０倍频；Ｂ为响应与基波幅度 高点，ｄＢ。表１列出了４和 的典型值以供参考。 表１ 不同频段Ａ和Ｂ的典型值 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ Ａ ａｎｄ Ｂ ａｔ ｄｉｆｅｒｒｅｎｔ Ｂａｎｄｓ 以脉冲雷达发射机频谱控制的原理和方法为例， 工作在ＧＨｚ波段发射机二次谐波功率的计算公式 为： Ｐ （＾ ）＝Ｐ （ｆｏ）～６０１ｇ２—４０＝Ｐ （ｆｏ）一５８， （２） 其余各次谐波功率的计算依此类推。 １．２寄生辐射功率 寄生辐射的功率一般可由下式表示： Ｐ：（ｆｏ）＝Ｐ （ｆｏ）＋Ａ ｌｇ ｌ ｌ＋Ｂ 。 （３） 接收到，其干扰功率可用下式 表示： Ｐｊ（ｄＢｍ）＝Ｐ （ ）（ｄＢｍ）＋Ｇ （ ， ， ）一 （ ，ｄ）～Ｌ（Ｌ，ｄ，Ｌ ）一Ｌ （０ ）＋ Ｇ （ｆｒ， ， ，）一 （ ，ｆｒ，卢 ， ）。 （４） 式中各参数的具体含义及计算方法如下所述。 １）Ｐ （ ）（ｄＢｍ）为发射功率。 ２）Ｇ （ ， ， ）和Ｇ，（ｆｒ， ，， ）为发射和接收 天线各个方向的增益。 ３） （． ，ｄ）为电波自由空间衰减。 各向同性天线间在自由空间的空间衰减可由式 （５）或式（６）得出 ： ，Ｊ，（ ，ｄ）（ｄＢ）：３７．７３＋２０１ｏｇｆ（ＭＨｚ）＋ ２０１ｏｇｄ（ｋｎ）， （５） （ ，ｄ）（ｄＢ）＝３２．４４＋２Ｏｌｏ￣（ＭＨｚ）＋ ２０１ｏｇｄ（ｋｍ）。 （６） ４） （ ，ｄ，Ｌ ）为传播损耗，由大气损耗 和 收发２部装备的系统损耗Ｌ 与 组成 。设电波 大气传播衰减系数为６ ｄＢ／ｋｍ，则： 。（ ，ｄ）＝６（ ）・ｄ（ｋｍ）＝１．Ｓ４２６（ｆ，）・ｄ（ｋｎ）。（７） 在海平面处，每千米大气吸收损耗与频率的关 系参见文献［５］。因为同一编队中舰与舰之问的距 离较小，大气损耗一般很小，但在特殊天气条件下 （雨、雪天气），大气损耗可能较大。系统损耗一般 包括馈线损耗、天线罩损耗、天线波束形状损耗、滤 波器损耗、ＣＦＡＲ损耗（电子战装备无）、积累损耗 等。一般雷达或电子战装备在低重频工作时系统损 耗为１１．２８ ｄＢ，高重频工作时大于６．７ ｄＢ Ｌ ６ｊ。 因此，传播损耗可由下式计算： （ ，ｄ，Ｌ…Ｌ ）＝Ｌ （ ，ｄ）＋Ｌ ＝ １．８４２６（ ）・ｄ（ｋｎ）＋，Ｊ ＋ 。 （８） ５） （０ ）为极化损耗。 极化损耗是由２部雷达或电子战装备信号极化 方式的差异引起的损耗。若２部装备天线极化方向 夹角为０ ，则极化损耗可按下式计算 ： （０ ）＝一１０ｌｏｇ Ｊ ＣＯＳ Ｊ。 （９） ６） （ ， ，』Ｂ。， ）为带宽匹配损耗。 第５期 杨云生，等：雷达杂散发射对邻舰雷达的电磁干扰 ・９３・ 设装备Ａ和装备曰重叠的工作频宽为 ，装备 Ａ工作带宽为 ，装备 对装备Ｂ干扰时的带宽匹配 损耗为 Ｄ （卢）＝一１０ｌｏｇ 。 （１０） ｐＡ 将数值代入式（４），即可求出进入被干扰设备接 收机的干扰功率。 设被干扰设备接收机灵敏度为Ｐ ，被干扰设 备接收到典型反射截面积目标的回波功率为Ｐ 接收机饱和功率为Ｐ 。根据杂散干扰功率的大小， 有以下几种情况： １）当干扰信号功率Ｐｊ＜Ｐ 时，干扰信号不会 引起接收机响应，不会产生干扰。 ２）当Ｐ… ≤Ｐ，＜Ｐ 时，干扰信号会对敏感设 备产生干扰，但设备仍能工作。 ３）当Ｐ ≤Ｐ，＜Ｐ 时，干扰信号会对敏感设 备造成严重干扰，收到的假目标很多，设备无法正 ∞ｐ，瓣 譬 啦端 ＜制 常工作。 ４）当Ｐ，≥Ｐ 时，干扰信号会对敏感设备造成 饱和干扰，设备无法工作，甚至瘫痪。 ３ 仿真及结果分析 设编队内３艘舰艇上的雷达间存在杂散干扰， 各舰所配置的雷达及其主要性能参数如表２所示。 表２各舰雷达及主要参数 Ｔａｂ．２ Ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｒａｄａｒｓ ｉｎ ｅｖｅｒｙ ｓｈｉｐ 由表２可知，１号舰ＡＮ／ＳＰＳ一４８Ｅ的２倍频杂 散会干扰到２号舰ＳＰＳ一１０雷达，其干扰强度与两舰 距离的关系仿真结果如图ｌ所示。同样，１号 舰ＡＮ／ＳＰＳ一４８Ｅ的３倍频杂散会干扰到３号舰ＨＲ一 ７６雷达，其干扰强度与两舰距离的关系仿真结果如 图２所示。 ＡＮ／ＳＰＳ一４８Ｅ多次谐波的干扰功率与编队舰间 距离的关系仿真结果对比如图３所示。 通过上述实例分析可知，ＡＮ／ＳＰＳ一４８Ｅ的二次 谐波可在１６０ ｋｍ距离内对ＳＰＳ一１０形成干扰，其三 次谐波可在５３ ｋｍ距离内对ＨＲ一７６形成干扰。根据 图３的仿真结果可知，当舰艇编队的舰间距离在２０ 图１ 二次谐波对邻舰雷达造成的干扰强度 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｊａｍｍｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｗｏ ｄｅｇｒｅｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｗａｖｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒａｄａｒｓ ｏｆ ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ ｓｈｉｐｓ ∞Ｐ／料 譬 衄 猷＜ ∞ｐ，倚 珈 枷 瑚 珈 啪 珈枷枷枷 Ｏ ２Ｏ ４０ ６１）８Ｏ １００ ｉ２０ １４０ １６０ １８Ｏ ２００ 两舰间的距离，ｋｒｆｌ 图２三次谐波对邻舰雷达造成的干扰强度 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｊａｍｍｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｅｇｒｅｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｗａｖｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒａｄａｒｓ ｏｆ ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ ｓｈｉｐｓ ０ ２Ｏ ４Ｏ ６０ ８Ｏ １００ １２０ １４０ １６０ １８０ ２ｏｏ 两舰间的距离／ｋｍ 图３ 二次至五次谐波干扰强度对比 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｊａｍｍｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒａｓｔ ａｍｏｎｇ ｔｗｏ ｄｅｇｒｅｅ ｔｏ ｆｉｖｅ ｄｅｇｒｅｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｗａｖｅｓ ｋｍ左右时，舰艇编队内二次、三次和四次谐波的杂 散干扰强度均可达到干扰编队内典型同频雷达的 程度。 （下转第９７页） 蓝 妞 瑚 珈
