10. 雷达诱饵¶
10.1 引言¶
任何诱饵的目的是让传感器误以为它正在观测真实目标。当然,这取决于传感器获取信息的方式。如果传感器是光学或热成像的,诱饵必须产生正确的光学图像,包括尺寸、形状和颜色(或波长)。例如,在二战诺曼底登陆前,为了让敌方空中侦察得出登陆将发生在加来(Calais)的结论,人们在特定地点建造了假的设施。
雷达通过分析从其发射器照射到的物体反射回来的信号来识别潜在目标。因此,雷达诱饵必须产生虚假回波,使雷达认为这些回波是真实目标。
在本系列中,我们将从诱饵的作战任务、它们如何在对抗的雷达中生成虚假目标以及它们的部署方式等方面进行讨论。
10.1.1 诱饵的任务¶
雷达诱饵的三个基本任务如表 10.1 所示:饱和(saturation)、诱导(seduction)和探测(detection)。
饱和诱饵,如图 10.1 所示,会产生大量虚假目标,这些虚假目标看起来足够像真实目标,以迫使雷达花费时间和处理资源来区分真假目标。理想情况下,雷达无法完成这种区分,因此必须投入大量武器去摧毁这些虚假目标中少数真实目标。即便诱饵不能完全欺骗传感器,它也应足够难以区分,从而显著减慢探测过程。诱饵的任务是饱和敌方的信息通路,使其在交战中没有足够时间防御攻击。在这种情况下,诱饵必须足够像真实目标,以在某种程度上欺骗雷达。雷达的分析能力决定了诱饵所需的特征;雷达处理越复杂,诱饵也就越复杂。
表 10.1 诱饵任务与平台对应类型
| 诱饵类型 | 任务 | 保护平台 |
|---|---|---|
| 一次性 | 诱导和饱和 | 飞机和舰船 |
| 拖曳式 | 诱导 | 飞机 |
| 独立机动 | 探测 | 飞机和舰船 |

图 10.1 饱和诱饵产生大量虚假目标,以超载目标传感器或其控制的武器的能力。
诱导诱饵被放置在雷达的分辨单元内,与被保护的真实目标同处,如图 10.2 所示。分辨单元是雷达无法确定单个目标或多个目标存在的空间。为了简化,图中显示为二维,但实际上是三维空间。在此任务中,诱导诱饵必须比真实目标看起来更像目标。要成功,诱导诱饵必须将雷达的跟踪电路“诱导”离真实目标,转向自身。此时,雷达跟踪的是诱饵而非原本目标,并将分辨单元中心定位在诱饵上。随着诱饵远离被保护目标,它会带走分辨单元。当分辨单元不再包含真实目标时,雷达制导的武器将被引导至诱饵。

图 10.2 饱和诱饵“诱导”雷达跟踪,使其偏离原本目标并引导至其他位置。
探测诱饵看起来足够像真实目标,以使雷达获取并跟踪它们。当雷达搜索目标时,虚假目标可能促使雷达执行其设计功能。如果雷达是专用搜寻雷达,目标将传递给跟踪雷达。如第 4 章所述,防御网络中的操作理念通常是“隐藏、发射、转移”,即雷达尽可能保持关闭状态,待发射武器后迅速脱离发射地点。如果雷达诱饵看起来像可信目标,敌方将被迫启用其跟踪雷达。如图 10.3 所示,这些跟踪雷达可能成为反辐射导弹的打击目标。

图 10.3 探测诱饵使获取雷达自我获取目标,通常需要启用跟踪雷达,从而使跟踪雷达成为反辐射导弹的目标。
本章后续内容将讨论现代雷达中的复杂技术,这些技术需要制造非常详细的雷达截面,使诱饵看起来像可信的潜在目标。
10.1.2 被动与主动雷达诱饵¶
被动诱饵通过物理方式产生雷达截面。显然,如果诱饵与其模拟的真实目标在尺寸、形状和材料上相同,它将具有相同的雷达截面。然而,诱饵也有方法让自己看起来更大。一种常见技术是结合角反射器阵列。角反射器产生的雷达截面明显大于其实际尺寸。具有圆形边缘的角反射器的雷达截面公式如图 10.4 所示:
其中,\(\sigma\) 为雷达截面(平方米),\(L\) 为边长,\(\lambda\) 为照射信号的波长。
如果边长为半米且照射信号为 10 GHz(即波长为 3 cm),则雷达截面为 \(1,083 \mathrm{~m}^{2}\)。
金属箔条(Chaff)由大量半波长的铝箔或镀层玻璃纤维丝组成,可以部署成云状,具有非常大的雷达截面,因此可以作为诱饵使用。
主动诱饵,如图 10.5 所示,通过电子增益产生雷达截面。它可以是一个放大器或预置振荡器,产生强信号以模拟比诱饵本身大得多的目标物体的雷达回波,但信号频率和调制与目标雷达发出的信号相同。正如本系列后续将讨论的那样,返回雷达的信号有时必须具有复杂的调制,以避免被雷达作为虚假信号拒绝。

图 10.4 角反射器可以产生远大于其物理尺寸的雷达截面。

图 10.5 主动诱饵通过放大并重发从目标雷达接收的信号,产生大的雷达截面。
10.1.3 雷达诱饵的部署¶
雷达诱饵必须与其保护的平台在物理上分离,以防雷达制导武器攻击。如图 10.6 所示,这种分离可以通过从被保护平台释放诱饵、在平台后方拖曳诱饵,或使诱饵独立机动来实现。后续将讨论每种部署技术的重要诱饵实例。正如你所看到的,现代雷达的特性和能力对每种类型的诱饵都有重大影响。

图 10.6 诱饵可以通过释放、拖曳或独立机动与被保护平台分离。
10.2 饱和诱饵¶
饱和诱饵通过向敌方武器提供虚假目标来保护友军资产。这些诱饵可以是空中、海上或地面部署的。在每种情况下,诱饵都必须被敌方武器系统的传感器视为可信目标。如果敌方传感器不够先进,诱饵可能只需产生与被保护资产同数量级的雷达截面。然而,许多现代武器传感器已经变得更加复杂,并且在可预见的未来,这种复杂度还将继续提高。
在本章中,我们不会局限于现有系统,而是考虑在可预测的技术水平下所有实用的武器和诱饵技术。这里的理念是:如果某项技术尚未开发,它很快就会出现。因此,我们应该思考如何应对。
10.2.1 饱和诱饵的可信度¶
为了有用,饱和诱饵必须创造出可信的虚假目标。考虑雷达如何区分真实目标与诱饵。首先是目标平台的尺寸和形状。诱饵通常比其模拟的飞机或舰船小得多,因此必须增强其雷达截面(RCS)。这可以通过增加角反射器或其他高反射形状特征来机械实现。然而,通常最实用的方法是通过电子方式增强雷达截面,即提供增益以增加返回照射雷达的信号。敌方雷达感知的 RCS 由以下公式给出(代数形式):
其中,\(\sigma\) 为诱饵产生的雷达截面(平方米),\(\lambda\) 为雷达信号的波长(米),\(G\) 为诱饵接收天线、发射天线及内部电子系统的总增益,如图 10.7 所示。
以下是相同公式的分贝形式:
其中,\(\sigma\) 为雷达截面(dBsm),\(F\) 为雷达频率(MHz),\(G\) 为诱饵的总增益(dB)。

图 10.7 主动诱饵的接收天线增益、发射天线增益及处理增益之和决定了其模拟的雷达截面。
例如,如果雷达信号为 8 GHz,诱饵的接收和发射天线增益均为 0 dB,其内部电子增益为 70 dB,则诱饵将模拟 \(1,148.2 \mathrm{~m}^{2}\) 的雷达截面: $$ \sigma(\mathrm{dBsm})=38.6 \mathrm{~dB}-20 \log (8,000)+70 \mathrm{~dB}=38.6-78+70=30.6 \mathrm{dBsm} $$ $$ antilog (30.6 / 10)=1,148.2 \mathrm{~m}^{2} $$
10.2.2 空中饱和诱饵¶
图 10.1 展示了大量空中目标,包括一个真实目标和若干诱饵。为了使敌方雷达认真对待这些诱饵,它们必须在雷达看来与真实目标非常相似。这意味着它们必须具有大致相同的雷达截面(RCS)。然而,还有其他考虑因素。
第 4 章讨论了脉冲多普勒雷达,这类雷达在现代威胁雷达中广泛存在。脉冲多普勒雷达的处理电路包括一个时间与频率矩阵,如图 10.8 所示,其中捕获了多个目标的到达时间和接收频率。对于每个目标,到达时间表示到目标的距离,接收频率由接收信号的多普勒频移决定。由于多普勒频移是目标距离变化率的函数,该图可被视为距离-速度矩阵。频率数据来自一组滤波器,通常在软件中实现。注意,这组滤波器也可以分析接收信号的频谱。
由于飞机速度较大,它们会产生显著的多普勒频移。如果诱饵从飞机上释放,它们会由于大气阻力而迅速减速。这会使多普勒频移发生显著变化,因此重新发射的雷达信号必须进行补偿。敌方雷达可能会拒绝返回时间变化信号频率、具有大气阻力减速曲线特征的诱饵。这意味着诱饵可能需要返回带有适当频移的雷达信号,以模拟真实目标的正确多普勒频移。图 10.9 展示了从移动飞机释放的物体(例如诱饵)的速度随时间变化,以及为了让雷达认为释放物体具有与释放它的飞机相同速度所需的频率变化。

图 10.8 脉冲多普勒雷达处理包括距离-频率单元矩阵,可确定每个接收回波信号的频率。

图 10.9 从飞机释放的诱饵会因大气阻力减速而减速。为了模拟释放诱饵的飞机速度,该诱饵发射的频率必须随时间变化增加。
喷气发动机调制(JEM)是由喷气发动机内部运动部件产生的复杂幅度和相位调制。它随观测角变化,在雷达可检测的飞行路径偏离飞机方向 \(60^{\circ}\) 内的机身回波中均可检测到。如果敌方雷达能够检测到 JEM 调制,它将注意到没有喷气发动机的诱饵不会具有这一调制特征,从而很容易将其区分。因此,诱饵的模拟机身回波可能需要加入 JEM 调制。
在第 8 章中,我们讨论了数字射频存储器(DRFM)如何模拟战术飞机的复杂雷达截面。如图 10.10 所示,如果敌方雷达具有分析机身回波频谱的能力,它将发现诱饵返回的波形比飞机返回的波形简单得多,从而可以快速将诱饵排除为潜在目标。为了克服先进雷达的这一能力,诱饵必须调制其输出信号,以产生复杂、逼真的雷达截面特征。
10.2.3 雷达分辨单元¶
在此,我们花一点时间讨论雷达分辨单元。这是雷达无法确定是存在单一目标还是多个目标的空间体积。图 10.11 为简化起见展示了二维示意,实际上它是三维的,由天线波束宽度内锥形体的距离切片组成。分辨单元的尺寸通常按如下公式计算:

图 10.10 飞机的雷达截面受多种因素影响。它们共同产生具有复杂幅度和相位分量的 RCS。

图 10.11 雷达分辨单元是雷达无法判断其中只有一个目标还是多个目标的空间体积。
- 横向分辨率 \(=R \times 2 \cos (\mathrm{BW} / 2)\),其中 \(R\) 为雷达到目标的距离,BW 为雷达天线的 \(3-\mathrm{dB}\) 波束宽度。
- 纵向分辨率 \(=c \times \mathrm{PW} / 2\),其中 \(c\) 为光速,PW 为雷达脉冲宽度。
对于连续波(CW)雷达,纵向分辨率用相同公式计算,但将雷达的相干处理间隔代替脉冲宽度。
在第 4 章中,讨论了两种提高距离分辨率的技术(调频脉冲和巴克码)。此时需要注意,这些技术以及某些多脉冲技术可以减小分辨单元的有效尺寸。
10.2.4 船载饱和诱饵¶
主动或被动诱饵可用于保护舰船免受反舰导弹攻击。如图 10.12 所示,可将与受保护舰船 RCS 大致相当的诱饵布置在舰船周围形成图案。当从飞机、舰船或陆基发射反舰导弹攻击舰船时,导弹将通过惯性制导到检测到舰船的位置。然后,当导弹进入雷达探测范围,其机载雷达将获取目标,如图 10.13 所示。获取距离取决于导弹类型和目标类型,但通常为 10 到 25 公里。理想情况下(从导弹角度看),导弹机载雷达将获取其期望目标,并将导弹制导至目标中心。然而,如果导弹无法区分目标和诱饵,它可能获取的是诱饵而非舰船。如果有 \(n\) 个诱饵,获取舰船的概率将降低为:\(n / (n+1)\)。

图 10.12 干扰诱饵创造多个假目标,以超载目标传感器或其控制武器的能力。

图 10.13 从远程发射的反舰导弹通过惯性制导抵达舰船大致位置——进入雷达探测范围后,其机载雷达引导导弹至目标。
与飞机饱和诱饵类似,舰船防护饱和诱饵必须呈现与舰船大致相当的 RCS。由于诱饵比受保护舰船小得多,其 RCS 必须增强。可通过加入角反射器或电子生成大信号回波来实现。注意,与飞机类似,舰船的 RCS 相当复杂。如果反舰导弹能够区分舰船 RCS 与诱饵的特征,它可以快速排除诱饵作为目标。对于这种导弹,诱饵必须呈现复杂的 RCS 模式,如上文飞机防护诱饵所讨论。注意,生成复杂、多面 RCS 需要大量处理能力,通常由多个数字射频存储器(DRFM)在本地可编程门阵列(LPGA)上实现。
如图 10.14 所示,干扰箔云也可用作干扰诱饵。每个干扰箔云的 RCS 约为受保护舰船的 RCS,并放置在雷达分辨单元附近但在其外侧。如果攻击导弹在看到舰船之前看到干扰箔云且无法区分,它将制导至箔云。
注意,干扰诱饵或箔云的布置不得将导弹指向另一艘友军舰船,如图 10.15 所示。导弹具有延迟接触引信,因此不会被诱饵或箔云引爆。如果导弹离开箔云(或越过诱饵),它将重新进入获取模式,如果随后获取另一艘舰船作为目标,新目标舰船将没有时间采取有效对策。

图 10.14 饱和诱饵创造多个假目标,以超载目标传感器或其控制武器的能力。

图 10.15 反舰导弹不会在箔云上引信,因此在越过箔云时可以获取新目标。
10.2.5 探测诱饵¶
我们称之为探测诱饵的,实际上与前面讨论的干扰诱饵相同;但其目的不同。在这种情况下,目标是迫使敌方暴露其电子资产。例如,如图 10.16 所示,敌方搜索雷达会将诱饵获取为有效目标,并将其交给跟踪雷达。跟踪雷达原本处于关闭状态(因此不可探测),现在开始发射信号。这使得友军可以探测并定位该跟踪雷达。敌方跟踪雷达随后可以被雷达制导导弹(如高速反辐射导弹 HARM)或其他类型的炸弹或导弹摧毁。
10.3 诱导诱饵¶
诱导诱饵的任务是捕获威胁雷达的跟踪功能,使雷达丢失对其选定目标的跟踪并获取诱饵作为假目标。这种方法用于保护舰船和飞机。诱饵在雷达分辨单元内启动,如图 10.17 所示。

图 10.16 探测诱饵被搜索雷达探测——雷达将目标交给尚未激活的跟踪雷达。这会使跟踪雷达发射信号,从而可以被探测和攻击。

图 10.17 在跟踪过程中,威胁雷达将其分辨单元对准目标。诱导诱饵在威胁分辨单元内启动,呈现明显大于目标的 RCS。
在分辨单元内,雷达无法检测第二个目标的存在。它假定单元内只有一个目标,位于两个目标之间。假定目标位置会按雷达截面(RCS)较大的目标比例偏向,如图 10.18 所示。这意味着诱饵必须呈现更大的 RCS。
RCS 加倍是非常理想的。 如果雷达具有第 4 章中讨论的脉冲压缩功能,则诱饵必须在此缩小的体积内启动。
如果雷达最初在跟踪目标,它将看到目标 RCS,如图 10.19 所示。随后,当诱饵启动时,雷达将看到诱饵与目标的合成 RCS。诱饵将远离目标移动,目标最终将离开分辨单元。然后,雷达将仅看到诱饵的 RCS。
人们自然会担心雷达会检测到这些 RCS 变化并排除诱饵。实际上,船舶或飞机的实际测得 RCS 通常呈现为模糊球体,在小角度变化下 RCS 变化非常快。数据在绘图前会被平滑处理(即在少量方位或仰角度数上取平均)。因此,随着目标和/或雷达平台的机动,观察到的 RCS 可以发生较大变化,但平均 RCS 的变化较慢。在讨论可能的处理复杂性时,我常说:“这是火箭,不是火箭科学家。”也就是说,未来雷达处理复杂性的提高可能使这种反反措施成为现实。顺便提一下,你可以复习第 9 章中红外导弹使用的一些处理技巧。

图 10.18 当诱导诱饵在威胁分辨单元内启动,呈现明显大于目标的 RCS 时,分辨单元中心会偏向诱饵,偏移比例为诱饵 RCS 与目标 RCS 之比。

图 10.19 当诱饵启动时,敌方雷达看到 RCS 显著增加。随后,当诱饵离开分辨单元时,雷达只看到诱饵的 RCS。

图 10.20 诱饵的更大 RCS 使威胁雷达的分辨单元跟随其远离目标移动。
图 10.17 和 10.20 展示了雷达跟踪飞机的情况。图 10.21 展示了反舰导弹攻击舰船的情形。导弹雷达在进入雷达探测范围时启动。反舰导弹主动利用机载雷达引导自己命中舰船。雷达跟踪舰船时,导弹雷达的分辨单元对准目标舰船。
舰船发射诱饵,例如 Nulka,诱饵在分辨单元内启动,然后远离舰船机动。诱饵的 RCS 大于舰船,因此将雷达跟踪从目标转移过来。如图 10.22 所示,导弹雷达分辨单元跟随诱饵。当然,诱饵远离舰船的方向不会使导弹指向另一艘友军舰船。
与所有诱饵一样,诱导诱饵必须向导弹雷达呈现可信的雷达回波(具有适当 RCS)才能有效。
10.4 一次性诱饵¶
一次性诱饵用于保护舰船和飞机。它们可以执行干扰或诱导任务。
这些是主动诱饵,其体积远小于所保护的平台,因此诱饵必须通过以下两种方法之一电子增强其表观雷达截面(RCS):如图 10.23 所示的直通中继器,或如图 10.24 所示的预置振荡器。注意,接收器不必物理安装在诱饵上。无论哪种情况,有效雷达截面由诱饵增益通过以下公式计算(见 10.2.1 节):

图 10.21 舰船保护诱导诱饵从攻击导弹雷达的分辨单元内启动,并远离舰船位置移动。

图 10.22 当诱饵离开舰船位置时,导弹雷达分辨单元仍以诱饵为中心。

图 10.23 直通中继器诱饵放大并重发一个或多个雷达信号。
其中,\(\sigma\) 为 RCS(dBsm),\(F\) 为雷达频率(MHz),\(G\) 为诱饵增益(dB)。
如果诱饵是中继器,\(G\) 为接收天线增益、放大器增益和发射天线增益之和,减去任何损耗。

图 10.24 预置振荡器诱饵接收一个雷达信号并确定其频率和调制,然后生成匹配的高有效辐射功率(ERP)回波以表示较大的 RCS。
如果诱饵是预置振荡器,\(G\) 为诱饵发射天线的有效辐射功率除以(或以 dB 减去)到达诱饵接收天线的雷达信号强度。到达信号强度由以下公式确定:
其中,\(P_{A}\) 为到达诱饵接收天线的信号强度(dBm),\(E R P_{R}\) 为雷达指向诱饵的有效辐射功率(dBm),\(L_{P}\) 为雷达到诱饵的传播损耗(dB)。
中继器可迷惑多个雷达,并为每个雷达创建相同的雷达截面。预置振荡器具有恒定的有效辐射功率(ERP),因此接收信号较弱时需要更多增益,从而模拟更大的 RCS。
10.4.1 飞机诱饵¶
一次性飞机诱饵由与发射干扰箔或红外诱饵相同的发射器发射。对于美国空军和陆军飞机,红外诱饵为 \(1 \times 1\) 英寸方形,长度为 8 英寸,如图 10.25 所示。对于美国海军飞机,它们为圆柱形,直径 36 mm,长度 148 mm,如图 10.26 所示。无论哪种情况,诱饵通过电力发射进入气流,启动后立即开启。
由于体积小,飞机诱饵预计由热电池供电,寿命仅为几秒钟。这已经足够完成诱饵任务。

图 10.25 美国空军飞机诱饵为 1 英寸方形,长度 8 英寸。其形状与空军干扰箔筒相同,也是最小的红外诱饵筒。

图 10.26 美国海军一次性飞机诱饵为圆柱形,直径 36 mm,长度 148 mm。从与海军机载红外诱饵和干扰箔筒相同的发射器发射。
10.4.2 天线隔离¶
如果诱饵是中继器,则接收天线和发射天线之间必须具有足够的隔离,如图 10.27 所示。没有足够的隔离,系统将产生振荡,就像音响系统中麦克风靠近放大扬声器时会发出啸叫一样。由于飞机一次性诱饵体积小,这可能是一个显著的挑战。天线隔离必须大于诱饵增益。

图 10.27 为了保证诱饵正常工作,天线隔离度至少要等于诱饵增益。
10.4.3 飞机干扰诱饵¶
如果诱饵在干扰任务中成功,它将被获取雷达捕获,并交给跟踪雷达。跟踪雷达将在诱饵远离目标飞机时建立跟踪,从而不会捕获或跟踪飞机。干扰诱饵必须具有与目标飞机大致相当的 RCS,并且必须呈现足够真实的雷达回波,使威胁雷达处理器无法将其与目标区分开。根据威胁雷达的不同,这可能要求诱饵呈现复杂的 RCS 或具有如喷气发动机调制(JEM)等信号特性。
10.4.4 飞机诱导诱饵¶
如果用于诱导任务,诱饵将对已经跟踪飞机的威胁雷达起作用。威胁雷达的分辨单元将以目标飞机为中心。为了完成其功能,诱饵必须在离开分辨单元之前完全启动。如果诱饵的有效 RCS 是飞机的两倍,雷达将把其分辨单元设置在距离飞机两倍于诱饵的距离的位置。然后,当诱饵远离飞机时,它将带动雷达的分辨单元移动,因此如果威胁发射导弹,它将攻击诱饵。
10.5 舰船保护诱导诱饵¶
与飞机保护诱导诱饵类似,舰船保护诱导诱饵捕获威胁雷达的跟踪机制,并将其引离预定目标。诱饵必须在威胁雷达的分辨单元内启动,并模拟比目标舰船更大的 RCS。威胁雷达位于反舰导弹上,从攻击角度观测舰船的 RCS。图 10.28 显示了反舰导弹的诱导几何结构。
10.5.1 舰船诱导诱饵的 RCS¶
与机载诱导诱饵类似,诱饵的模拟 RCS 为目标的两倍是理想的。由于舰船尺寸较大,诱饵模拟的 RCS 必须达到数千平方米。
一般情况下,从舰船的侧面攻击时,其 RCS 通常比从船首或船尾攻击时更大。图 10.29 是一艘老式舰船的典型 RCS 与方位角关系示意图,而图 10.30 显示了一艘现代舰船,其外部几何形状经过设计以减少雷达反射。

图 10.28 为实现有效诱导,诱饵在雷达分辨单元内捕获雷达跟踪。然后舰船和/或诱饵移动,将诱饵与目标舰船分开。

图 10.29 老式舰船具有许多外部特征,这些特征成为复杂且高效的雷达反射器,使舰船 RCS 既复杂又大。

图 10.30 新型舰船的外部特征经过设计以减少雷达反射,其雷达截面比老式舰船小得多且更简单。
10.5.2 诱饵部署¶
诱饵(以及箔条和红外诱饵弹)可以从超快速膨胀舰外箔条(SRBOC)发射器发射,或作为火箭从舰船上的支架发射。SRBOC 弹径为 130 mm。当舰船雷达警告系统探测到敌方跟踪雷达时,会发射 SRBOC 弹或火箭。
诱饵可以被投放到水面,或进行独立机动。如果投放到水面,诱饵将在舰船航行过程中保持在原位。舰船可以通过机动来最小化攻击反舰导弹看到的 RCS,并最大化导弹失距,如图 10.31 所示。
如果诱饵进行独立机动,它可以悬停在有人直升机或无人飞行平台上方,也可以放置在小型动力水上平台上。无论哪种方式,诱饵沿最佳路径机动,将攻击导弹引离舰船,如图 10.32 所示。
如前所述,当反舰导弹进入目标舰船的雷达射程内时,会启动跟踪雷达。由于诱饵呈现的 RCS 大于舰船,如果诱饵成功,导弹将跟踪诱饵。

图 10.31 浮动诱饵被发射以捕获攻击雷达在分辨单元内的跟踪。随着舰船移动,雷达继续跟踪静止的诱饵。

图 10.32 独立机动的诱饵可以存在于悬停火箭、无人直升机、有人直升机、导管风扇飞行器或无人小型船只中。
如果攻击导弹雷达处理执行接收信号的波形分析,它可能会将舰船表面回波的细节与诱饵模拟的表面回波进行比较。这可能使导弹雷达拒绝简单的诱饵回波,同时接受舰船更复杂的回波。舰船的 RCS 可能包含来自各种物理特征的多个分量。为克服这一点,诱饵需要具备多个数字射频存储器,以生成复杂的波形,使雷达接受其为有效回波。需要注意的是,这一过程在第 8 章中有详细说明。
10.5.3 转移模式¶
如果诱导诱饵被放置在攻击雷达分辨单元之外,如图 10.33 所示,舰船上的欺骗干扰器可以将雷达的跟踪中心移动到诱饵的位置。然后,诱饵将捕获雷达的跟踪并将其保持在目标舰船之外,如图 10.34 所示。这种技术称为“转移模式”。

图 10.33 在“转移”模式下,诱饵被放置在分辨单元之外,但位置相对较近。

图 10.34 目标舰船上的欺骗干扰器将雷达跟踪中心移动到诱饵位置。
10.6 拖曳诱饵¶
拖曳诱饵可为受雷达制导导弹攻击的飞机提供终端防护。当威胁导弹具备“锁定干扰源”能力,或当飞机必须飞近雷达而超出可用干扰支援允许的穿透距离时,这种防护尤为重要。拖曳诱饵从飞机上发射,沿拖曳索延伸至末端。到达索端时,诱饵启动。
诱饵产生的雷达截面(RCS)远大于受保护飞机的 RCS,这将导致雷达制导导弹跟踪诱饵而非飞机。在近期冲突中,曾有 10 个拖曳诱饵从飞机上发射。因此,拖曳索必须足够长,以确保飞机在可能攻击导弹的爆炸半径之外。
拖曳诱饵执行诱导任务。这意味着诱饵在目标雷达获取时必须位于其分辨单元内。诱饵较大的 RCS 将导致雷达跟踪(并引导导弹)到诱饵而非目标飞机。
一些拖曳诱饵是一次性设备,不再需要时会与飞机分离。后续的诱饵可在不再需要时回收。这些可回收诱饵还具有可选择与受保护飞机间距的特性,使得可在接近敌雷达以便捕获跟踪与保持足够距离之间实现最佳权衡。
如图 10.35 所示,拖曳诱饵系统包括拖曳飞机上的接收机与处理器以及诱饵本身。接收机和处理器确定诱饵模拟雷达回波的频率和最佳调制,并通过拖曳索(低功率)传输实际诱饵信号。如图 10.36 所示,诱饵仅携带放大器和天线。放大器的电源也通过拖曳索从飞机提供。天线位于诱饵前后,具有较宽波束宽度,因此诱饵即使偏离雷达几度仍能有效工作。

图 10.35 拖曳诱饵通过拖曳索连接到拖曳飞机,同时信号从飞机上的接收机/处理器传输到诱饵内的放大器和天线。

图 10.36 诱饵仅包含放大器及前后发射天线。
图 10.37 显示了与威胁雷达的交战情形。飞机和诱饵在攻击雷达看来是单一目标。雷达信号在飞机上接收并分析,诱饵发射的模拟表面回波信号功率足够大,产生远大于飞机的 RCS。使用公式:
其中常数已四舍五入,确定诱饵的有效 RCS。增益项 \(G\) 为诱饵模拟表面回波的有效辐射功率与到拖曳飞机接收天线的信号强度之间的差值(以分贝为单位)。

图 10.37 雷达信号在飞机上接收,诱饵重发放大后的模拟表面回波,并加上所需的额外调制,使诱饵回波可信。
10.6.1 分辨单元¶
图 10.38 显示了攻击雷达的分辨单元,以及使用啁啾或 Barker 码脉冲压缩后的分辨单元有效区域。分辨单元和脉冲压缩在第 4 章中有详细讨论。这里的重点是,拖曳飞机和诱饵都必须位于分辨单元内(如果存在压缩,则包括压缩区域)才能发挥作用。
当雷达脉冲高度压缩时,分辨单元的宽度远大于深度,如图 10.39 所示。这意味着雷达可能能够同时探测到飞机和诱饵,并忽略诱饵。为防止这种情况,首先需要捕获雷达的跟踪,此后雷达将在其浅层分辨单元中只看到诱饵。一种可行战术是对雷达进行切角(notch)。即将飞机与雷达成 90° 飞行,使飞机和诱饵都位于浅压缩分辨单元内。随后,当飞机转回朝向雷达时,分辨单元中将只剩下诱饵。
10.6.2 示例¶
考虑图 10.40 所示情形。一架 RCS 为 \(10\text{ m}^2\) 的飞机距离一台 \(8 \text{ GHz}\)、ERP 为 \(100\text{ dBm}\) 的雷达 10 km。到达飞机接收天线的信号强度为 -30 dBm(使用第 3 章公式计算)。诱饵的有效辐射功率为 1 kW(即 +60 dBm)。因此,诱饵增益为 90 dB。
由此,诱饵模拟的 RCS 为:\(39 + 90 - 20 \log (8{,}000) = 51 \text{ dBsm}\)。换算后,诱饵产生的模拟 RCS 为 \(125{,}893 \text{ m}^2\)。

图 10.38 攻击雷达的分辨单元可以通过啁啾或 Barker 码技术在距离上压缩。

图 10.39 通过对跟踪雷达飞行 90°,拖曳飞机可将拖曳诱饵引入雷达压缩分辨单元的浅距离维度。

图 10.40 一台 1 kW ERP 的拖曳诱饵,位于距 100 dBm、8 GHz 雷达 10 km 处,将产生 \(125{,}893\text{ m}^2\) 的有效 RCS。
与飞机的 \(10\text{ m}^2\) RCS 相比,可见该拖曳诱饵在保护飞机方面的强大能力。