电子对抗原理-课件.ppt（51页）

1、概论概论n信息对抗包括电子对抗和网络对抗信息对抗包括电子对抗和网络对抗n电子对抗是指敌对双方利用电子设备进行的电子对抗是指敌对双方利用电子设备进行的电磁斗争电磁斗争n电子对抗的目的：一是破坏或消弱敌方电子电子对抗的目的：一是破坏或消弱敌方电子设备的效能；二是保障己方电子设备免遭敌设备的效能；二是保障己方电子设备免遭敌方的破坏或干扰，充分发挥其效能方的破坏或干扰，充分发挥其效能n电子对抗种类：通信对抗、雷达对抗、光电电子对抗种类：通信对抗、雷达对抗、光电对抗、制导对抗、水声对抗、航天电子对抗对抗、制导对抗、水声对抗、航天电子对抗等等n电子对抗包含：电子侦察和反侦察、电子干电子对抗包含：电子侦察和

2、反侦察、电子干扰和反干扰、电子摧毁与反摧毁扰和反干扰、电子摧毁与反摧毁脉冲雷达发射电磁波目标反射电磁波一种典型的雷达系统原理框图一种典型的雷达系统原理框图n雷达系统从发射到接收的整个工作过程，各部分起雷达系统从发射到接收的整个工作过程，各部分起到什么作用？到什么作用？频率综合器频率综合器n 为雷达系统提供各种定时信号和相参频率信号为雷达系统提供各种定时信号和相参频率信号n 为发射机提供具有一定载频和波形的射频激励为发射机提供具有一定载频和波形的射频激励信号，为接收机提供本振和正交相位检波信号信号，为接收机提供本振和正交相位检波信号n 是雷达系统实现接收与发射相参的关键是雷达系统实现接收与发射相

3、参的关键天线天线n 天线是一个导波和辐射波的换能器。天线是一个导波和辐射波的换能器。n 在发射时，天线把发射机送来的高频电流变换成在发射时，天线把发射机送来的高频电流变换成辐射波并将辐射能量集中到所要求方向的赋形波束辐射波并将辐射能量集中到所要求方向的赋形波束内。内。n 在接收时，天线接收回波信号中所含能量，把它在接收时，天线接收回波信号中所含能量，把它转变为高频电流输送给接收机。转变为高频电流输送给接收机。接收机接收机n作用是在杂波、噪声和各种干扰中放大所作用是在杂波、噪声和各种干扰中放大所需回波信号，使输出信号与干扰功率之比需回波信号，使输出信号与干扰功率之比达到最大，并把信号到便于信号处

4、理机检达到最大，并把信号到便于信号处理机检测的电平。测的电平。n超外差式雷达接收机具有灵敏度高、增益超外差式雷达接收机具有灵敏度高、增益高、选择性好和实用性广等优点，在雷达高、选择性好和实用性广等优点，在雷达系统中得到广泛应用。系统中得到广泛应用。雷达信号处理流程雷达信号处理流程 雷达信号处理机的任务是对感兴趣的目标信号进雷达信号处理机的任务是对感兴趣的目标信号进行检测并提取出目标参数（距离、方位角、高低行检测并提取出目标参数（距离、方位角、高低角、径向速度等）角、径向速度等）雷达系统指标雷达系统指标n工作频率工作频率 波形波形 带宽带宽 n脉冲重复频率脉冲重复频率 n发射机功率和效率发射机功

5、率和效率n天线形式、增益和扫描方式天线形式、增益和扫描方式 n接收机灵敏度、动态范围、通道数接收机灵敏度、动态范围、通道数n信号处理方法信号处理方法n终端显示方式终端显示方式 n电源电源 功耗功耗n探测范围（最小、最大作用距离）高度覆盖范探测范围（最小、最大作用距离）高度覆盖范围围雷达系统指标（续）雷达系统指标（续）n精精 度：测距、测速、测角度：测距、测速、测角n分辨力：距离、速度、角度分辨力：距离、速度、角度n数据率数据率n抗干扰能力：频率、波形捷变，重频参差，副抗干扰能力：频率、波形捷变，重频参差，副瓣对消，副瓣匿影，空域滤波等瓣对消，副瓣匿影，空域滤波等n软件规范性软件规范性n可靠性：

6、可靠性：MTBF 400小时小时n电磁兼容性电磁兼容性n环境适应性环境适应性n体积、重量体积、重量n机动性能（架设、撤收时间）机动性能（架设、撤收时间）雷达对抗雷达对抗n雷达对抗：雷达对抗：雷达信号侦察雷达信号侦察 反侦察（电磁、红外、声暴露）反侦察（电磁、红外、声暴露）对雷达定位对雷达定位 雷达干扰（无源、有源、欺骗式干扰）雷达干扰（无源、有源、欺骗式干扰）雷达反干扰雷达反干扰 反辐射武器摧毁及反摧毁反辐射武器摧毁及反摧毁雷达面临的四大威胁雷达面临的四大威胁n电子干扰电子干扰n反辐射武器反辐射武器：反辐射导弹、反辐射无人驾驶飞机反辐射导弹、反辐射无人驾驶飞机n超低空飞行器超低空飞行器：具有掠

7、地、掠海能力的低空、超低空飞机和巡航具有掠地、掠海能力的低空、超低空飞机和巡航导弹导弹n隐身飞行器隐身飞行器：隐身飞机、隐身无人机、隐身巡航导弹、隐身舰隐身飞机、隐身无人机、隐身巡航导弹、隐身舰船等，雷达散射面积比常规兵器小船等，雷达散射面积比常规兵器小2030dBn低截获概率低截获概率：低截获概率雷达（伪随机信号，降低发射功率）、低截获概率雷达（伪随机信号，降低发射功率）、双（多）基地雷达双（多）基地雷达 波形捷变、频率捷变、极化捷变、超低副瓣波形捷变、频率捷变、极化捷变、超低副瓣 超宽带（超宽带（UWB）雷达、毫米波雷达）雷达、毫米波雷达n对抗电子干扰对抗电子干扰：空域滤波、副瓣对消、副瓣

8、逆影：空域滤波、副瓣对消、副瓣逆影n对抗反辐射武器对抗反辐射武器：控制开关机时间、使用雷达诱饵、双（多）基地雷控制开关机时间、使用雷达诱饵、双（多）基地雷达达n对抗对抗超低空飞行器超低空飞行器：机载雷达、气球载雷达、毫米波雷达等机载雷达、气球载雷达、毫米波雷达等n对抗对抗隐身飞行器隐身飞行器：米波雷达、米波雷达、双（多）基地雷达双（多）基地雷达雷达对抗措施雷达对抗措施主要内容主要内容n 模糊函数模糊函数n 目标雷达特性目标雷达特性n 匹配滤波匹配滤波n 脉冲压缩技术脉冲压缩技术n 检测准则检测准则n 恒虚警处理技术恒虚警处理技术n 雷达距离方程雷达距离方程目标雷达特性目标雷达特性 n目标雷达特

9、性主要目标雷达特性主要取决于取决于目标尺寸目标尺寸和雷达波长间的关系和雷达波长间的关系目标结构形状目标结构形状雷达发射信号的雷达发射信号的极化极化方式方式等等n极化方式：水平、垂直、线极化、右圆极化、极化方式：水平、垂直、线极化、右圆极化、左圆极化、椭圆极化。左圆极化、椭圆极化。n目标隐身技术：吸波材料、外形隐身。目标隐身技术：吸波材料、外形隐身。匹配滤波匹配滤波n目的：使输出信噪比最大目的：使输出信噪比最大n已知接收机的输入信号波形，设计接收机的已知接收机的输入信号波形，设计接收机的传输函数，使接收机的输出信噪比最大传输函数，使接收机的输出信噪比最大0)(*)(tjieKSHn 设线性非时变

10、滤波器输入端的信号设线性非时变滤波器输入端的信号 ，其频谱为其频谱为 ，则，则白噪声背景下匹配滤波器白噪声背景下匹配滤波器 的传递函数为的传递函数为)(tsi)(iSn 匹匹配情况下滤波器输出的峰值信噪比为配情况下滤波器输出的峰值信噪比为0/2NE脉冲压缩脉冲压缩n 起源：雷达采用简单脉冲有什么问题？起源：雷达采用简单脉冲有什么问题？n 脉冲压缩主要内容脉冲压缩主要内容 如何产生大时宽带宽积信号如何产生大时宽带宽积信号 如何将大时宽带宽积信号压缩成如何将大时宽带宽积信号压缩成 窄脉冲信号窄脉冲信号大时宽带宽积信号大时宽带宽积信号1）调频信号）调频信号n 线性调频信号（线性调频信号（LFM）ch

11、irpn 非线性调频信号（非线性调频信号（NLFM）2）相位编码信号）相位编码信号（伪随机序列）（伪随机序列）n 二相码：巴克码、二相码：巴克码、m序列（最长序序列（最长序列）、列）、组合码组合码n 多相码：多相码：Frank码、码、霍夫曼码霍夫曼码、P1、P2、P3、P4码码恒虚警处理基本原理恒虚警处理基本原理n恒虚警（恒虚警（CFARCFAR）处理的目的是保持信号）处理的目的是保持信号检测时的虚警率恒定，使数据处理计算检测时的虚警率恒定，使数据处理计算机不致因虚警太多而过载，同时兼顾检机不致因虚警太多而过载，同时兼顾检测概率的要求。测概率的要求。n原因：原因：虚警率太低，会影响检测概率；虚

12、警率太低，会影响检测概率；虚警率变高，检测概率增大，但易造成虚警率变高，检测概率增大，但易造成数据处理计算机的饱和。数据处理计算机的饱和。1224max3min(4)tPGRP 24eAG噪声背景下雷达作用距离方程噪声背景下雷达作用距离方程minmin)/(ooiNSKTBFP雷达距离方程雷达距离方程1224max3min(4)tPCNPGGGRPL PCGNG为为N个脉冲积累增益个脉冲积累增益为脉冲压缩比为脉冲压缩比n考虑多脉冲积累和考虑多脉冲积累和各种损耗时各种损耗时作用距离方作用距离方程程为总为总损耗损耗雷达系统相参概念雷达系统相参概念n相参接收的目的：使目标回波相位只与目相参接收的目的

13、：使目标回波相位只与目标的延时有关，而与发射初相位无关，以标的延时有关，而与发射初相位无关，以便实现相参处理（便实现相参处理（MTI、MTD）rctft2)(雷达杂波及目标频谱雷达杂波及目标频谱n运动目标回波的频谱特性运动目标回波的频谱特性n杂波功率谱杂波功率谱n噪声谱噪声谱n 将相邻重复周期的信号相减消除固定目标回波：将相邻重复周期的信号相减消除固定目标回波：固定目标由于振幅不变而相互抵消；固定目标由于振幅不变而相互抵消；运动目标回波相减后剩下相邻脉冲变化的部运动目标回波相减后剩下相邻脉冲变化的部分。分。n 高通滤波器，作用？高通滤波器，作用？MTI原理原理 MTI和和MTD滤波器比较滤波器

14、比较 MTI滤波固定杂波气象杂波动目标回波1rTfOH(f)气象杂波动目标回波1rTO杂波剩余fH(f)n MTD与与MTI同属雷达信号的频域处理范同属雷达信号的频域处理范畴，畴，MTD是是MTI的改进的改进n采用了更有效的频域处理技术，对更多的采用了更有效的频域处理技术，对更多的相参脉冲串进行处理相参脉冲串进行处理MTD的三个改进的三个改进 n改善滤波器的频率特性，使之更接近于最佳滤改善滤波器的频率特性，使之更接近于最佳滤波（与脉冲串匹配）波（与脉冲串匹配），提高了改善因子，提高了改善因子 n不仅能抑制平均多普勒频移通常等于零的固定不仅能抑制平均多普勒频移通常等于零的固定杂波，而且还能抑制如

15、气象、鸟群等引起的运杂波，而且还能抑制如气象、鸟群等引起的运动杂波动杂波n与与MTI相比，能够检测强地物杂波中的低速目相比，能够检测强地物杂波中的低速目标甚至切向飞行的大目标标甚至切向飞行的大目标 n输出端的信噪比有相应的提高，对白噪声，理输出端的信噪比有相应的提高，对白噪声，理论最大增益为论最大增益为N（脉冲积累个数）（脉冲积累个数）电扫描雷达概述电扫描雷达概述 n 机械扫描：机械扫描：雷达在搜索目标时，需要不断改变波束的方向。雷达在搜索目标时，需要不断改变波束的方向。改变波束方向的传统方法是改变波束方向的传统方法是机械机械转动天线，使波转动天线，使波束扫过一定的空域、地面或海面束扫过一定的

16、空域、地面或海面。n 机械扫描存在什么问题？机械扫描存在什么问题？n 如何解决？如何解决？n 电扫描电扫描：利用电磁波的相干原理，通过控制天线各阵元利用电磁波的相干原理，通过控制天线各阵元电流相位的变化来改变波束的方向，同样可进电流相位的变化来改变波束的方向，同样可进行扫描。行扫描。电扫描雷达电扫描雷达相控阵雷达相控阵雷达有源相控阵雷达有源相控阵雷达频率扫描雷达频率扫描雷达数字波束形成（数字波束形成（DBF）相控阵雷达相控阵雷达n相控阵天线由许多辐射元组成，各单元之间以一相控阵天线由许多辐射元组成，各单元之间以一定的距离分开。通过对馈到各阵元上的信号的幅定的距离分开。通过对馈到各阵元上的信号的

17、幅度和相位进行控制，实现度和相位进行控制，实现波束扫描波束扫描并得到希望的并得到希望的方向图；方向图；n 阵列天线常用的两种形式是线阵列和面阵列。阵列天线常用的两种形式是线阵列和面阵列。线阵列天线示意图线阵列天线示意图 相控阵基本原理相控阵基本原理相位扫描原理图相位扫描原理图 串联馈电频扫线阵串联馈电频扫线阵 n频率扫描的优点是什么？频率扫描的优点是什么？n缺点是什么缺点是什么DBF系统的基本结构系统的基本结构 自适应波束形成（自适应波束形成（ADBF）nADBF的作用：的作用：SMIn采样采样矩阵求逆矩阵求逆 SMI 1MHiiiy kwk x kw X1optxxwR a-100-80-6

18、0-40-20020406080100-400-350-300-250-200-150-100-500dBSMI之 前 和 波 束X:50Y:-52.57 SMI处理前和波束处理前和波束 SMI处理处理后和波束后和波束-100-80-60-40-20020406080100-120-100-80-60-40-200X:50Y:-110.7dBSMI之 后 和 波 束今后雷达的发展趋势今后雷达的发展趋势n 波束捷变波束捷变，意味着电扫描，意味着电扫描n 自适应自适应，趋向于数字设计，趋向于数字设计n 低截获概率低截获概率（LPI），对波形设计、天线设计），对波形设计、天线设计均有严格要求均有严格

19、要求n 抗干扰抗干扰，意味着天线超低旁瓣，波束、频率、，意味着天线超低旁瓣，波束、频率、波形、波形、PRT捷变，自适应信号处理捷变，自适应信号处理n 高可靠性高可靠性，固态发射机，有源阵，固态发射机，有源阵n 有效成本，意味着组件可大批量生产有效成本，意味着组件可大批量生产7.1 双（多）基地雷达概述双（多）基地雷达概述n 双基地雷达双基地雷达 发射设备和接收设备分置发射设备和接收设备分置 收、发之间的基线距离：短基线、长基线收、发之间的基线距离：短基线、长基线n 最早出现的雷达形式最早出现的雷达形式n 发射机分合作式和非合作式发射机分合作式和非合作式发射站接收站目标发射站1接收站1发射站2接

20、收站2目标n 多基地雷达多基地雷达 发射站和接收站数量大于两个发射站和接收站数量大于两个 有有共同（重叠）覆盖区域共同（重叠）覆盖区域多基地雷达多基地雷达双多基地雷达的特点双多基地雷达的特点n 与单基地雷达最根本的差别是与单基地雷达最根本的差别是结构结构上的不同，上的不同，即双基地雷达收、发分置的特点即双基地雷达收、发分置的特点 n 正常工作必须满足正常工作必须满足“三大同步三大同步”，即空间同步、，即空间同步、时间同步和信号（频率、波形）同步时间同步和信号（频率、波形）同步双多基地雷达的特点（续）双多基地雷达的特点（续）n 大双基地角配置，有利于破坏外形隐身大双基地角配置，有利于破坏外形隐身

21、n 接收站是静默的，不易被侦察到，不易受到干扰接收站是静默的，不易被侦察到，不易受到干扰n 多站交会，能定位干扰源的位置多站交会，能定位干扰源的位置外辐射源雷达基本概念外辐射源雷达基本概念n以民用发射设备或我方、敌方雷达作为以民用发射设备或我方、敌方雷达作为双（多）基地雷达系统的随机照射源，双（多）基地雷达系统的随机照射源，利用专门设计的接收设备与其配合工作，利用专门设计的接收设备与其配合工作，完成对被监视区域内目标的探测和跟踪。完成对被监视区域内目标的探测和跟踪。n 也称为机会照射源（也称为机会照射源（illuminator of opportunity）雷达。）雷达。外辐射源雷达配置示意图

22、外辐射源雷达配置示意图美国的美国的“静默哨兵静默哨兵”n洛克西德洛克西德马丁公司的被动雷达马丁公司的被动雷达“静默哨兵静默哨兵”n被动相干定位（被动相干定位（PCL）技术，即运用信号）技术，即运用信号的到达角（的到达角（DOA）、到达时间差（）、到达时间差（TDOA）及多普勒频率确定目标位置。及多普勒频率确定目标位置。外辐射源雷达的特点外辐射源雷达的特点 n 无发射机，系统结构紧凑，研制成本和无发射机，系统结构紧凑，研制成本和维护费用较低维护费用较低n 可利用辐射源种类繁多，如调频广播、电可利用辐射源种类繁多，如调频广播、电视、视、GSM、GPS、广播卫星信号等，这些、广播卫星信号等，这些辐射

23、源空域覆盖范围大，遍及全国辐射源空域覆盖范围大，遍及全国n隐蔽性好，战场生存能力强，反辐射导弹隐蔽性好，战场生存能力强，反辐射导弹不易确定其位置不易确定其位置n 很多民用辐射源工作频率较低，对于探测很多民用辐射源工作频率较低，对于探测隐身飞机比较有利。隐身飞机比较有利。n大双基地角配置有利于探测隐身目标大双基地角配置有利于探测隐身目标外辐射源雷达的特点外辐射源雷达的特点 n双基地体制可以增强雷达抗有源压制干双基地体制可以增强雷达抗有源压制干扰的能力，由于较难判定雷达接收机的扰的能力，由于较难判定雷达接收机的位置，有源欺骗式干扰难以奏效位置，有源欺骗式干扰难以奏效n 利用空间早已存在的信号，所以

24、不用从利用空间早已存在的信号，所以不用从拥挤的电磁频谱中专划分出一个频段拥挤的电磁频谱中专划分出一个频段外辐射源雷达的特点外辐射源雷达的特点 外辐射源雷达劣势外辐射源雷达劣势n受辐射源覆盖范围、工作时间的限制受辐射源覆盖范围、工作时间的限制n作用距离不够远作用距离不够远n探测精度不够高探测精度不够高直达波直达波和目标回波信号模型和目标回波信号模型p 直达波接收通道信号：辐射源直接照射到接收站信直达波接收通道信号：辐射源直接照射到接收站信号，可作为参考信号，可能有多径成分号，可作为参考信号，可能有多径成分p 目标回波接收通道信号：包含直达波干扰和目标目标回波接收通道信号：包含直达波干扰和目标反射

25、的信号反射的信号dNj2 f2i 0()()te()tTi SiT STx tKx tK xw t（）)()()()(1M1itwtxGtxtxiSiSD外外辐射源雷达辐射源雷达 直达波直达波抑制与获取抑制与获取空域滤波、通道均衡等空域滤波、通道均衡等（2 2）参考信号提取参考信号提取（1 1）直达波干扰抑制直达波干扰抑制从接收站配置、空域滤波、射频对消、视频对消等从接收站配置、空域滤波、射频对消、视频对消等方面采取措施。方面采取措施。外辐射源雷达关键技术外辐射源雷达关键技术 微弱微弱目标回波检测目标回波检测 （2）长时间相参积累（）长时间相参积累（CAF）提高信噪比）提高信噪比（1）大动态范围接收机，关键是）大动态范围接收机，关键是AD信噪比要高信噪比要高外辐射源雷达关键技术外辐射源雷达关键技术 201(,)()*()dTjf tdtdMfx t xtedtT