在相干诱偏时,导引头天线对目标的定向由目标回波的波前法线方向确定。相干干扰要求在导引头天线口径处,两信号始终保持某一固定的相位差Δ ϕ (包括发射相位差和波程产生的相位差)。假定导引头天线的两个波束完全相同,其方向性函数分别为 F 1 ( θ ) 和 F 2 ( θ ),相对于跟踪方向(等强信号线方向)的偏角均为 θ 0 。相干干扰的空间关系如图3.7所示,图(b)中等信号轴与两个干扰源中点的夹角为 ν ,干扰源 O 2 在PRS天线口径面处场的振幅为 1,而干扰源 O 1 的为 β 。
图3.7 雷达、诱饵和反辐射武器空间角度关系
设雷达、诱饵的辐射信号分别为: ,则导引头通过波束1 收到的信号及其振幅为
通过波束2收到的信号及其振幅为
式中, θ 1 、 θ 2 分别是雷达和诱饵相对于天线跟踪方向的偏角。
天线平衡状态可由差信号为零时得出,则天线平衡条件为
当 θ 1 、 θ 2 都很小时,可做如下近似 [1][2] :
将式(3-23)、式(3-24)、式(3-26)代入式(3-25),整理得:
即:
如图3.7所示,设雷达、诱饵相对导引头天线的张角为Δ θ ,令 θ = θ 1 ,则 θ 2 =Δ θ - θ 。由式(3-27)可得:
则天线的跟踪误差角为
如果用偏差角 来描述,则有
进一步,式(3-29)可以写为
当Δ ϕ =0时,式(3-31)简化为
此时的跟踪误差角与非相干干扰时一样,即当被掩护的雷达站干扰机在导引头天线的口面处产生同相信号时,反辐射导弹瞄准雷达站-干扰机之间基线上的某个点上。
当Δ ϕ =π 时,式(3-31)简化为
此时,若 β =1,则 θ →∞ 。这意味着天线的跟踪轴将偏离雷达站-干扰机之间基线无限大的角度。显然这一结果不符合实际,它只表明反相、等幅的两点式相干干扰可以得到很大的误差偏角,使导引头天线的跟踪轴远离雷达站-干扰机之间基线。 θ →∞的理论结果是由于在上述推导过程中采用了近似公式引起的,式(3-33)只在 θ 角很小的条件下才适用。另一方面,当两个干扰源的信号保持等幅、反相时,在天线口径处的有效干扰功率为零,无法产生干扰作用。所以,在实际中,在确保必需的有效干扰功率前提下,使 β 尽可能接近于 1,且Δ ϕ 尽可能接近于π。但要在高速飞行的导引头口径面处形成稳定的相位差,是十分困难的。
若 β =0.9,Δ ϕ =π ,则 θ =10Δ θ ,而对非相干干扰来说,它的最大误差角为Δ θ (在干扰源的发射功率远远大于雷达站的发射功率时),但由此可见,相干干扰与非相干干扰相比,具有干扰效果突出的特点。相干诱偏系统通常为两点源系统。
下面以式(3-22)为对象,讨论相干诱偏时反辐射导引头瞄准误差Δ x 的分布情况 [4] 。首先把它重写在下面:
1)( K + β 2 )+ β ( K +1)c osΔ ϕ =0
此时有Δ x →∞。使Δ x →∞的 K 、 β 、Δ ϕ 的取值如图3.8所示。
图3.8 使Δ x 为无穷大的 K 、 β 、Δ ϕ 的关系曲线
由图可见,合理选择 K 、 β 、Δ ϕ 使其满足( K + β 2 )+ β ( K +1 )cosΔ ϕ =0,可使瞄准误差Δ x 为无限大。使Δ x 为无限大虽然是很好的诱偏结果,但是实现的难度也很大。远距离时两个点源在PRS口径面处的相位差为
式中, ε 为导引头测角精度。若 ε 的测角误差达到Δ ε =0.1°,则由此引起的Δ ϕ 的计算误差Δ (Δ ϕ )为
设Δ ε =0.1°, D =100m , λ =0.1m, ε =45°,代入可计算出Δ ϕ 的计算误差达 440° ,因此自动诱偏系统无法精确地控制 ϕ 0 ,使Δ ϕ 精确地满足( K + β 2 )+ β ( K +1 )cosΔ ϕ =0。
2) β >1
(1) K < β 。根据式(3-34)计算出的 同Δ ϕ 的关系如图3.9所示。
由图可见: 是以2π为周期随Δ ϕ 变化的;Δ x 始终小于零,即雷达是处于安全区内,而2 诱饵却处于危险区内;Δ x 的极大值位于Δ ϕ =180°处,极大值为 ;极小值位于( K - β )2Δ ϕ =0°处,极小值为 。
图3.9 K < β , β >1 时的误差
(2) K > β 。此时,根据式(3-34)计算出的 同Δ ϕ 的关系如图3.10所示。2
图3.10 K > β >1 时的诱偏误差曲线
由图可见: 是以2π为周期随Δ ϕ 变化的;Δ x 可能为正值,也可能为负值,但雷达永远处于安全区内,而诱饵却处于危险区内。
3) β <1
图3.11 给出了 K < β <1 时的 同Δ ϕ 的关系曲线。
图3.11 K < β <1时的诱偏误差曲线
同理,图3.12 给出了 K > β , β <1时的 同Δ ϕ 的关系曲线。
图3.12 K > β , β <1时的诱偏误差曲线
可见, β <1时雷达是不安全的。