无人机自保护电子战系统对抗频率捷变雷达的噪声干扰技术应用研究

本文针对现代防空系统中雷达面临的电子战威胁，研究了无人机(UAV)搭载自保护电子战(SPEW)系统对抗频率捷变雷达的噪声干扰技术。通过建立转发器噪声干扰器模型和频率捷变单稳态脉冲雷达架构，模拟了多种自保护干扰场景下的对抗效果。结果表明，采用扫频点干扰(Sweep Spot Jamming)技术可有效压制线性步进频率调制(SFM)雷达信号，而随机初始频率和扫频带宽的啁啾SFM(SCFM)波形能显著降低干扰效率。该研究为无人机电子战系统设计提供了理论支撑，对提升未来战场电子对抗能力具有重要意义。

　　

在现代军事科技飞速发展的背景下，防空系统已成为新一代战场不可或缺的组成部分。雷达作为防空系统的核心，多年来一直是敌方攻击编队的主要目标和威胁。与此同时，高度先进的电子战(EW)装备不断发展，旨在提高生存能力和持续作战能力。然而，无论电子攻击方法多么有效，都不可避免地会危及飞行员和先进战斗机的安全，特别是在高风险和危险任务中。这一挑战催生了一个新兴概念——战斗机无人机(UAV)，为解决这一问题提供了新思路。

传统上，无人机主要用于民用领域，但在过去几十年中，无人机已成为军事监视的重要工具。近年来，无人机在军事用途中的应用逐渐兴起，全球冲突的加剧进一步凸显了其在侦察和进攻行动中作为战术资产的有效性。研究表明，现有的无人机平台通过简单改装即可配备先进的电子战设备。然而，面对配备先进干扰系统的无人机，雷达技术是否准备就绪仍是一个亟待解决的问题。

为评估这一概念的有效性，研究人员开展了一项多方面的研究，通过建立转发器噪声干扰器系统模型，结合发射机和接收机组件、天线设计参数和信号特性，模拟了多种自保护干扰场景下的对抗效果。作为对抗措施，还建立了基于步进频率调制(SFM)的频率捷变单稳态脉冲雷达架构。相关研究成果发表在《Franklin Open》期刊上。

研究采用了几个关键技术方法：1) 建立自保护电子战(SPEW)系统架构模型，包括中央控制计算机(CCC)、相控阵天线和信号处理器；2) 设计步进频率调制(SFM)和步进啁啾频率调制(SCFM)波形；3) 开发脉冲重复频率(PRF)捷变技术；4) 通过信号功率密度分析计算干扰信号比(J/S)；5) 模拟不同干扰场景下的雷达信号接收效果。

在理论计算部分，研究人员详细推导了步进频率调制波形的数学表达式。对于静止单目标，通过相位旋转分析和复基带信号采样，建立了脉冲压缩处理的理论框架。针对啁啾SFM波形，研究了瞬时频率变化与扫频速率的关系，提出了通过分频段处理实现超宽带应用的方法。

研究结果显示，在仿真1中，针对固定频率4GHz的单稳态雷达，点干扰(Spot Jamming)能完全压制雷达信号，JSR值达到显著优势。而在仿真2中，当雷达采用线性或随机模式的步进频率调制(SFM)时，扫频点干扰(Sweep Spot Jamming)展现出最佳对抗效果，而阻塞干扰(Barrage Jamming)因功率分散而失效。

仿真3探讨了啁啾SFM(SCFM)波形的抗干扰性能。结果表明，随机初始频率和扫频带宽的SCFM波形能有效降低扫频点干扰的效率，但会导致雷达有效功率下降。当干扰机改用阻塞干扰时，又能成功压制这种雷达信号。

仿真4研究了脉冲重复频率(PRI)捷变技术的影响。虽然交错式(Staggered)和抖动式(Jittered)PRI模式能部分降低干扰效果，但欺骗干扰(Deception Jamming)仍能通过精确计算的时间延迟产生虚假目标，干扰雷达的跟踪能力。

研究结论指出，将自保护干扰(SPJ)概念应用于无人机具有显著优势。噪声干扰转发器对脉冲压缩雷达特别有效，尤其是当干扰机能准确处理发射信号的变化模式时。此外，无人机电子战系统可轻松实现多频段扩展，既可在单平台上集成多个干扰系统，也可由不同无人机分担不同频段任务。

该研究的现实意义在于，随着喷气发动机和集成电子战系统的更强大无人机的出现，它们可能在简单任务中表现优于传统战斗机。由于没有人类的身体限制，无人机在所有方向和加速度条件下的决策行为保持一致，这有助于减轻飞行员压力，提高任务成功率。随着人工智能技术的进步，无人机有望自主完成部分任务，为飞行员提供辅助和保护，特别是在枯燥、肮脏和危险的任务中。

这项研究为未来无人机电子战系统设计提供了重要理论依据，对提升战场电子对抗能力、优化军事资源配置具有重要指导意义。研究结果不仅适用于军事领域，其技术原理还可拓展至民用电子对抗、频谱管理等多个应用场景。