功率管理的作用是将雷达的峰值辐射功率降低到在最小可接受距离内探测感兴趣目标所需的最小值;当雷达与目标距离越来越短时,功率管理系统相应地减少发射功率。
从表面上看,雷达系统似乎不可避免地被其所能探测到的目标截获到,因为雷达探测目标所必须发射的峰值功率与目标距离的四次方成正比。然而,截获接收机能够检测到雷达的峰值功率与自己距雷达的距离的平方成正比。
然而,通过增加积累时间、频率捷变、天线增益、占空比和接收机灵敏度来降低峰值发射功率。两条线相交的距离被称为LPI设计距离,利用信号截获的单向距离方程和雷达目标检测的双向距离方程,可以计算出LPI设计距离。
雷达采用这个点上的发射功率,雷达探测距离与电子战截获距离相等。如果功率超过该点,电子战探测范围将超过雷达探测目标的范围,雷达的LPI特性将不存在。通过下面2个问题可以说明。
通过发送短脉冲,雷达的功率可以均匀地分布在一个频带上。但是,由于LPI的需要,雷达的峰值功率会很低,这将导致很低平均功率,使得雷达无法在有效距离内探测目标。解决困境的一个方便的方法是发送长持续时间的脉冲,并使用脉冲压缩编码对发射信号进行相位或频率调制。
一旦被雷达接收并解码,目标回波就被压缩成提供良好距离分辨力的短时间脉冲,并且包含几乎所有接收到的能量。然而,截获接收机由于不知道雷达所使用的脉冲压缩码,所以无法对雷达发射的脉冲进行压缩。
截获接收机所能做的就是使用非相干积累来近似于雷达使用相干积分的程度相同。非相干积分相对于雷达的相干积分有损失,然而,雷达的优势可以从脉冲压缩比近似降低到脉冲压缩比的平方根。
对于任何一种工作模式,雷达必须在立体角度内搜索空间,通过增加相干积累时间来降低峰值功率的能力受到可接收的扫描帧时间的限制。然而,在此限制范围内,可以通过在不同的频率上发射多个波束来大幅度增加驻留时间。
需要注意的是一个截获接收机的非相干积累时间的也会增加为原来的N倍。这样雷达获得的优势将从N降低为N的平方根。
在实际工作中,雷达截获接收机只有在密集信号环境中对信号进行去交错、完成参数测量、信号分选识别,才能称之为有效的截获信号。因此,除了降低雷达信号被截获接收机探测到的概率之外,雷达设计者也有机会让接收机去交错和识别过程的工作性能下降。
通常用于分选和分类的典型波形参数有到达角、射频频率、脉冲宽度、脉冲重复频率;而只用于分类的参数则有扫描速度、脉内调制、脉间调制、波束宽度、信号极化等。
除到达角外,上述所有参数从一个相干积累周期到下一个周期都可以随机变化。如果每个脉冲的连续回波不进行相干积累,雷达还可以使用脉间频率捷变。
在不降低检测灵敏度的情况下,现代机载雷达利用波形捷变可以实现雷达发射波形的变化。此外,两架或两架以上的飞机采用合作的方式(如相互交替提供目标照射)信号到达角可以改变。
任何波形参数的随机化都会干扰雷达截获接收机的分选分类过程,对于那些通过将信号的测量参数与存储在威胁表中的参数进行比较来进行信号分类的截获系统来说,情况更是如此。
雷达设计者和截获接收机设计者之间的竞争永远不会是静态的。对于LPI的每一个改进,截获接收机的肯定会相应的进行改进设计。
LPI设计者将继续利用相干处理,而截获接收机无法使用这一技术。截获接收器的设计者也将继续研究单向传播与双向传播之间的优势,以及更多地利用非相干积累。
原文始发于微信公众号(雷达通信电子战)