合成孔徑雷達壓制干擾效果分析

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一種二維成像雷達，它利用雷達與目標的相對運動把尺寸較小的真實天線孔徑用數(shù)據(jù)處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達，具有全天時、全天候、強透射性、高分辨率等優(yōu)點。干擾效果是衡量干擾模式有效性以及雷達干擾設(shè)備性能的一項重要綜合性指標。定量地評估干擾效果非常重要，但目前對SAR干擾效果的評估，定量的方法和標準很少。本文把保護距離概念引入對SAR干擾效果的評估，進行了計算機仿真，對上述評估準則和指標體系進行了初步仿真驗證，得出了SAR壓制干擾效果的定量評估方法。

1 SAR干擾原理

SAR干擾就是一切用電子的方法破壞和擾亂敵方SAR檢測我方目標信息的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)措施的統(tǒng)稱，包括掩蓋目標和制造假目標。其中SAR干擾設(shè)備中的偵察設(shè)備接收SAR發(fā)射的直達信號，測量其方向、頻率和其他調(diào)制參數(shù)，然后根據(jù)已經(jīng)掌握的信號先驗信息和知識，判斷該SAR的功能、工作狀態(tài)和威脅程度等，并將各種信號處理的結(jié)果提供給干擾機和其他有關(guān)的設(shè)備。這樣，干擾機就可以按照控制命令產(chǎn)生多種合適的干擾或噪聲信號進入對方SAR接收機，從而使對方難以從回波信號中檢測出目標信息，達到干擾的目的。所謂壓制性干擾就是產(chǎn)生噪聲或噪聲樣的干擾信號進入敵方SAR接收機去壓制或淹沒有用信號(目標回波)，使之對其偵察區(qū)域的成像質(zhì)量下降甚至變得模糊不清，從而使對方難以從SAR圖像中檢測到足夠的目標信息。壓制性干擾技術(shù)就是使強干擾功率的噪聲進入對方SAR接收機，盡可能降低信噪比，造成雷達對目標檢測的困難。

SAR通過對接收到的回波信號進行二維相關(guān)處理來重構(gòu)目標場，即通過距離向的脈沖壓縮技術(shù)和方位向的合成孔徑天線原理，對發(fā)射的一系列相干信號的回波進行距離維壓縮和方位維壓縮，從而實現(xiàn)距離維和方位維的高分辨率。SAR所獲得的圖像本質(zhì)上是地面目標的雷達反射特性的二維記錄，即距離一方位圖像。其中分辨單元與圖像像素相應(yīng)，像素的亮度對應(yīng)于分辨單元回波經(jīng)距離維和方位維壓縮后的信號強度。因此，SAR干擾方程的推導是從對分辨單元的回波的壓制出發(fā)。

干擾機、SAR、成像條帶的空間位置如圖1所示。A為干擾發(fā)射機位置，B為SAR位置，C為SAR到地面的垂直點。

設(shè)分辨單元的有效散射截面為σ，收到分辨單元的回波功率：

式中：pt為雷達發(fā)射功率；Gt為雷達天線增益；λ為雷達工作波長；σ為分辨單元的有效散射面積；Ld為雷達各種損耗；Rt為雷達到回波分辨單元的直線距離；N=Na?Nr為雷達方位向與距離向處理增益的乘積。

SAR收到的干擾功率為：

式中：Pj為干擾機發(fā)射功率；Gj為干擾機天線增益；Rj為雷達到干擾機的直線距離；λ為雷達工作波長；Gt(θ)為SAR在干擾進入方向的天線增益；Lj為干擾機各種損耗；γj為極化失配損耗；Nj為干擾信號處理增益；Br為雷達帶寬；Bj為干擾機工作帶寬。

2 干擾模型

通過上面對SAR的干擾原理的分析，可以建立雷達壓制干擾的數(shù)學模型，如圖1所示，其干擾模型的內(nèi)容包括分辨單元RCS的計算，雷達到分辨單元的距離計算和干擾機到雷達距離的計算。具體如下：

2.1 分辨單元RCS計算

式中，σ為分辨單元的RCS；k1，k2分別為距離向和方位向的加權(quán)系數(shù)，在此都取0.8；lr，la分別為距離向和方位向的分辨率；σ0為分辨單元的后向散射系數(shù)；φ為分辨單元處的入射余角。

2.2 雷達到分辨單元的距離計算

當分辨單元取在SAR偵察條帶的近點、中點和遠點處時，容易看出遠點處Rt最大，且回波進入SAR天線為-3 dB處，回波功率最?。唤c的Rt最小，但回波進入SAR天線為-3 dB處；中點Rt稍大，但回波進SAR天線為0 dB處。故可將分辨單元位置取在中點處，設(shè)SAR海拔高度為H，側(cè)視角為β，距離向波束寬度βr，則：

式中：ae為平均地球曲率半徑，6 378 km。

2.3 干擾機到雷達距離的計算

假設(shè)干擾機處于SAR偵察條帶的中軸線上，設(shè)SAR海拔高度為H，側(cè)視角為β，距離向波束寬度為βr，干擾進入角為θ，則：

式中l(wèi)等于雷達到分辨單元的距離Rt；y為雷達分辨單元到干擾機的距離。

2.4 二維處理增益的計算

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