2.3.2 攻击对象的差异和不同要求

虽然原理上无源雷达导引头既可以跟踪普通脉冲辐射源，也可以跟踪噪声调频干扰源，但是两者在诸多方面还是存在差异的。下面将从攻击对象的角度把反辐射导引头分成脉冲型导引头和噪声型导引头，并比较它们的不同。

1．两类被动导引头主要区别

1）跟踪波门位置的确定方法

对于脉冲型导引头，信号检测是必要的信号处理环节，其主要目的是检测到目标信号，从而确定导引头跟踪波门的位置，并可以进一步基于其脉冲前后沿位置采用前沿跟踪或后沿跟踪等抗诱偏措施，但进行信号检测需要满足一定的信噪比条件。

对于噪声型导引头，它在噪声环境中没有必要也没有可能进行信号检测，此时它确定跟踪波门的方法主要是根据功率大小套住功率较大的某段信号进行测角处理等，或者当功率大于一定门限后随机套取某个位置进行角度测量。

2）信号分选与识别

对于雷达导引头，信号分选和识别是其信号处理的重要内容，主要是在目标信号重复频率、脉宽等细节上比较截获信号与预先装订攻击目标的信号模板，判定攻击对象。对于噪声型导引头，如果其面对的是噪声压制干扰机等，分选和识别信号的难度很大，一般不做分选与识别处理。

3）积累效果

因为噪声具有较强的随机性，功率分布在较宽的带宽内，所以噪声型导引头的积累效果比脉冲型导引头的积累效果更差。

2．两类被动导引头的测角精度

影响无源雷达导引头角跟踪精度的因素主要有接收机内部热噪声、伺服系统噪声、伺服系统机械误差、轴系误差、动态滞后误差、模数转化量化误差、标定误差等。这些对于脉冲型导引头和噪声型导引头是基本相同的，这里不做重点研究，可以参考文献[1]。

除了上述误差，在单辐射源跟踪情况下，影响无源导引头测角精度的主要误差来源于通道内信号“被污染”，接收机内部噪声可能为其带来加性噪声影响，通道幅相特性不一致可能带来乘性噪声影响，后者往往是单脉冲系统中最主要的误差源，而且它对于外部是脉冲辐射源还是噪声辐射源敏感。

1）接收机内部噪声对两类导引头影响

为了区别热噪声和外部噪声的影响，这里对热噪声的影响简要介绍一下。严格地讲，接收机内部噪声包括了热噪声、散弹效应噪声和闪烁效应噪声，泛称为热噪声，这是由器件本身决定的，因此也就决定了接收机不同接收支路之间、和差多个通道之间的热噪声是彼此相互独立的，这种加性噪声会带来测角误差 ^[1][3] ，相关研究比较成熟，这里只给出热噪声引起的角误差定量表达式 ^[5]

式中， θ 是雷达天线波束宽度； 是雷达脉冲重复频率； 为雷达伺服系统带宽； B τ 为时宽带宽积； 是信噪比； C _a 是通道信噪比较低时，由于回路功率增益降低导致信噪比损失的因子；系数 K _m =1.57。

接收机热噪声对测角精度的影响与外部信号无关，对于脉冲型无源导引头和噪声型无源导引头的影响是相同的。

2）外部噪声干扰源起伏与中放带宽有限带来的影响

由单脉冲测角的原理可知，理想情况下外部噪声辐射源幅度的起伏是不会带来测角误差的，因为所谓“幅度起伏”是指信号幅度随时间发生起伏变化，而单脉冲测角属于瞬时测角法，与被测脉冲起伏没有关系。但在实际中，由于接收机中放（包括自动增益控制AGC）带宽有限，对应响应时间不可能无限小，对于信号的归一化等存在延迟等效应，因此使得误差信号在一定程度上受到信号振幅起伏的影响 ^[3][8] 。这种效应对于噪声型导引头测角精度的影响更大。

3）通道幅相特性不一致对于两类导引头的影响

文献[3]分析了幅度-和差式单脉冲测向系统中幅相不一致的影响，下面以相位-和差式单脉冲为例，分析幅相不一致带来的测角误差。

如图2.18所示，天线1和天线2之间的波程差引起的相位差为

假设雷达天线口径处场强用复数形式表示为

式中， E _m 为场强幅度； ϕ ₀ 为初相，不妨设为零。考虑两个分开放置的天线，其方向图可以表字为

式中， F _i ( θ )和 ϕ _i ( θ ) （ i =1,2）分别为两个天线的振幅方向图和相位方向图。

如图2.19所示，在用相位法测角时，两个波束是相位中心分离但相互平行的，其对应的振幅方向图相同，以中垂线为基准，则两个天线的相位方向图可以写为 和- ，即有

所以，两个天线接收到的信号为

考虑到两个射频接收支路不可能完全一致，式（2-49）修正为

式中， k ₁ 、 k ₂ 为两个接收支路的传输系数； φ ₁ 、 φ ₂ 为两个接收支路的高频相移。

为分析方便进行简化处理，式（2-50）表达的和差变换器的输入可写为

式中，

因此，和差变换器的输出（射频和差信号）为

经过混频（射频→中频），和差支路的中频信号为

式中， ω _if 是中频频率； k _Σ 、 k _Δ 是和差支路的传输系数； γ 是和差支路的相对相位偏移。

考虑到和差支路都按照和信号进行归一化处理，经过相乘式鉴相器，输出信号为

把式（2-53）代入式（2-54），可以得到：

所以有：

式中， η = 。从上面表达式就可以得到射频接收支路幅相不一致( g ， φ )及中频和差通道幅相不一致 带来的影响。值得指出的是，( g ， φ )和 都是频率的函数。

无论外部辐射源发射的是脉冲信号还是噪声信号，接收机幅相不一致对于测角的影响都是存在的，只是影响程度不同。幅相不一致影响测角精度的本质是不一致性破坏了多通道信号之间的对应关系（本应具有严格的和差对应关系），也就是说，信号之间的相关性下降，“类热噪声”特性增加（热噪声在不同通道是完全独立的）。对于脉冲还是噪声信号的区别在于：当外部辐射源是噪声源时，它对于通道的幅相不一致性，尤其是相位不一致性更加敏感，也就是说，相对于脉冲信号，噪声信号下测角算法的鲁棒性较差，和差通道特性之间较小的差别将导致相关性更快速衰落，带来了更大的测角误差，下面进行详细分析。

如图2.20所示，四个子波束的中心指向分别为 O ₁ 、 O ₂ 、 O ₃ 和 O ₄ ，原点 O 为天线的中心指向，在这一方向上各子波束接收到的回波信号幅度相等（等信号轴）。四个子波束的天线方向图与波束指向天线中心指向时的单波束方向图形状差别非常微小，仅仅是四个子波束的指向不同而已。四个子波束可以通过加、减运算获得和波束与差波束。

设四个子波束的方向图分别为 F _i ( α ， β )( i =1,2,3,4)，其中( α ， β )为信号方向在子波束指向方位坐标系（该坐标系定义参见第11章）的坐标，即在方位通道和俯仰通道中辐射源角度位置与波束指向之间的偏角。进一步，和波束方向图 F _Σ ( α ， β )为

方位差波束方向图 F _A ( α ， β )为

在测角线性区可以写为 F _A ( α ， β )= K _A α ， K _A 为对应斜率。

俯仰差波束方向图 F _E ( α ， β )为

在测角线性区可以写为 F _E ( α ， β )= K _E β ， K _E 为对应斜率。

因此方位差通道信号 s _A ，俯仰差通道信号 s _E 与和通道信号 s _Σ 之比为

由于 α 、 β 较小时有 F _Σ ( α ， β )≈ F _Σ (0,0)，且某确定时刻外部信号方向在波束指向坐标系中的方位和俯仰坐标( α ， β )也是确定的，所以由式（2-61）、式（2-62）得到差通道信号与和通道信号之间存在确定的关系，即：

所以，不失一般性以方位差通道与和通道为例，在幅相不一致条件下，差通道与和通道内“被污染”的信号为

式中，( k ₁ ， ωτ ₁ )和( k ₂ ， ωτ ₂ )分别是差通道与和通道内增益和相位延迟的特性，则和差信号的互相关性为

式中， R _A (·)表示 s _A ( t )的自相关函数。

由于单脉冲测角是同时测角法，所以 τ =0，式（2-66）可以写成：

为清晰对比，暂时不考虑热噪声影响，图2.21 给出了典型参数设置下的仿真结果，其中图2-21（a）所示为外部辐射源是发射脉冲时接收机和差三通道的信号，图2-21（b）所示为外部辐射源是发射噪声时接收机和差三通道的信号，图2-21（c）上下分别是图2-21（a）、（b）中外部辐射源是脉冲和噪声时差通道信号自相关函数。从中可以看出，同样大小的输入误差（ τ ₂ - τ ₁ )对于接收噪声时测角精度的影响大于接收脉冲时的影响。

由图2.21（c）可以看出，外部辐射源发射噪声信号时，接收机内部和差信号之间的相关性相对于外部辐射源发射脉冲时更加脆弱，对于相同程度的幅相不一致性，其对应的角跟踪误差更大。因此可以得到如下结论：多个通道幅相不一致会带来测角偏差；无论对于脉冲辐射源还是噪声辐射源，这种偏差都存在；当外部辐射源发射噪声信号时，导引头对于通道幅相不一致，尤其是相位不一致性更加敏感，偏差更大。

综上所述，由于对于多通道幅相不一致更加敏感、外部噪声辐射源幅度起伏和中放带宽有限等原因，当外部辐射源是噪声辐射源时，被动导引头相对应的角跟踪精度要比跟踪脉冲辐射源时相对更差。

参考文献

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[2] 王德纯，丁家会，程望东．精密跟踪测量雷达技术[M]．北京：电子工业出版社，2006.

[3] 司锡才，赵建文.宽频带反辐射导弹导引头技术基础[M]．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1996.

[4] 侯印鸣．综合电子战：现代战争的杀手锏[M]．北京：国防工业出版社，2000.

[5] 常虹．反辐射导弹对地面噪声干扰机的命中概率分析[D]．太原：中北大学硕士学位论文，2006，3.

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