二次雷达干扰现象和解决方案分析

二次雷达干扰现象和解决方案分析陈晓伟【期刊名称】《《无线互联科技》》【年(卷)，期】2019(016)021【总页数】2页(P1-2)【关键词】二次雷达;干扰现象;接收旁瓣抑制【作者】陈晓伟【作者单位】民航江苏空中交通管理分局江苏南京211113【正文语种】中文单脉冲二次监视雷达(MonopulseSecondarySurveillanceRadar，MSSR)是空中交通管制(AirTrafficController，ATC)系统的基本组成设备，也是我国民用航空雷达管制采用较为广泛的雷达设备。MSSR通过询问雷达向空中发射询问信号，装有应答器的目标接收询问信号，识别出询问信息后，自动发送相应的应答码，MSSR接收应答信号，对应答信号进行解码，从而得到目标的相关信息，对目标进行定位。在实际使用中，MSSR很容易受到外界和周围环境相同频段的干扰，产生虚假目标，或丢失相关目标信息，导致不能完全实现期望的性能。本文主要对常见的几种干扰的现象进行分析，并针对当前设备的配置方式和使用状态对干扰的抑制加以说明。1常见的干扰与分析〃多径效应”干扰在无线通信领域，多径指无线电信号从发射天线经过多个路径抵达接收天线的传播现象。大气层对电波的散射，电离层对电波的反射、折射以及山峦、建筑等地表物体对电波的反射都会造成多径传播［1］。直射路径和反射路径间的关系有很多种，从直射路径和反射路径的时间间隔来看，大致可以分为两类：（1）直射路径和反射路径的路径差太小，以致同一个脉冲经两个路径到达时几乎完全重叠。（2）直射路径和反射路径的路径差足够大，以致两个路径到达的相应脉冲串只有部分重叠或不重叠。多径效应的影响使得某些区域作用距离增强或减弱，有的甚至因飞机收到的信号强度不够，不能被机载应答机检测出来进行应答，严重影响了雷达的探测能力。1.2绕环（Ringing）现象雷达天线波瓣图表示雷达天线辐射信号在各个方向上的能量强度分布。天线波瓣分为主波瓣和旁瓣，询问波束不仅存在于主瓣上，也存在于旁瓣上。当飞机在旁瓣的时候，应答机被功率较强的询问信号触发产生应答，并被雷达接收时，会形成一个假目标，这些虚假目标距离雷达较近，并且分布在以雷达为中心的圆环上，形成〃绕环（Ringing）现象”，会导致雷达分辨力和方位精度变差，在数字处理时，形成多个目标报告，引起后续设备过载。1.3异步干扰和同步窜扰异步干扰（FalseRepliesUnsynchronizedtoInterrogatorTransmission，FRUIT）指当一个飞机周围有多部单脉冲二次雷达时，会出现雷达接收因其他询问机的询问而触发应答信号的现象。地面雷达站发出询问信号后，同时收到多个应答信号，应答脉冲相互重叠，或应答脉冲出现的位置相互重叠，导致接收机无法正确进行译码而得到错误的译码结果，这种现象就是同步窜扰［2］。1.4大气波导环境的影响大气波导是自然界中存在的现象，在一定气象条件下，电磁波会受到大气折射的影响，传播轨迹发生弯曲。大气波导使电磁波形成这种异常传播，其对雷达探测的主要影响有：(1)大气波导可使雷达实现超视距探测。在一定的大气波导条件下，当波导内的辐射源以某一小仰角发射一定频率的电磁波时，电磁波就会被陷获在大气波导内传播，从而实现超视距传播。(2)大气波导使电磁波产生明显弯曲，将增大雷达探测误差。2单脉冲二次雷达对干扰的抑制在空中交通比较繁忙，空中交通管制对二次雷达探测目标依赖比较大时，因干扰产生的假目标对空中安全造成了很大的危害，因此，寻找干扰抑制方法在雷达系统中的应用也显得日益重要。单脉冲二次雷达系统对目标信息获取的过程也就是抑制干扰的过程，该系统主要由接收机、发射机、雷达显示终端、雷达数据信息处理等模块组成，不同的模块在处理信号时所用的方法不同，有模拟和数字处理、软件和硬件处理。对雷达干扰的抑制主要有以下几种方法。2.1波束处理方法为了消除“绕环现象”，雷达设计时采用两个发射通道的方法，即Z和Q，漩道产生P1-P3发射功率，另一个产生P2发射功率。信号经过射频设备和开关分时馈向天线的Z和Q通道，向空中发射。由于Z波束高增益部分称为主瓣，其他的称为旁瓣，Q信号是无方向性的，每个方向的功率都是一样的。此时，只需要应答机比较两个通道的功率，就可以识别出主瓣信号，并对旁瓣询问不给予回答，可以达到抑制旁瓣的作用，也就是询问旁瓣抑制(InterrogationSideLobeSuppression，ISLS)功能。2.2接收机处理方法接收旁瓣抑制(ReceiverSideLobeSuppression，RSLS)可以有效抑制异步干扰。当处在雷达旁瓣区位置的飞机因其他二次雷达询问产生应答时，雷达在接收此类应答信号时，会将£和Q通道接收的信号幅度进行对比，若Q信号幅度大于Z信号幅度时，雷达就会认为该目标为旁瓣内的信号，并产生接收旁瓣抑制信号，滤除该目标。此外，时间灵敏度控制(SensitivityTimeControl,STC)方法会抑制近距离反射目标。2.3应答处理方法和多雷达融合技术当两架飞机相距较近时，飞机的应答代码交织在一起就会产生同步窜扰，此时，交织的应答码会对二次雷达设备正确判断目标造成一定的影响。单脉冲二次雷达会使用〃幅度相关性”和“△/!相关性”的方法进行解交织，即将脉冲幅度和△/，值分别与框架参考幅度和△/，值进行比对，如果具有一致性，则相关；反之，将相应的代码设置为低置信度。多雷达融合技术是充分利用多个传感器资源，对检测到的目标信息进行合理支配和使用，把在时间和空间上的冗余或互补信息按照某种准则进行组合，获得被检测目标。多部雷达共同覆盖的区域，对不同雷达检测的目标进行整合，以有效地对某类性质的干扰进行抑制，如大气波导引起的干扰。2.4天线类型选择和仰角改变系统采用垂直波束为锐截止的大孔径开阵式阵列天线，根据地形地貌和干扰出现的类型，可以适当地调节天线的仰角，以减少地物杂波带来的干扰。3设备案例分析现就ALENIA和INDRA两部雷达的干扰抑制现象进行分析。ALENIA雷达干扰抑制分析3.1.1天线类型和仰角的改变ALENIA雷达天线采用大垂直孔径开放式阵列天线，阵面的孔径为1.9mx8.4m。大垂直孔径使低于水平面区域形成尖锐的下切，可以减少虚假目标和波瓣开裂产生盲区的可能性，也可以根据地形、地貌采用不同的仰角以削减干扰的影响。3.1.2发射机处理办法该设备的发射机包括4个可控功率放大器，每个功率放大器的输出功率为500W，由录取器控制其是否输出功率。用户可以通过录取器编程，将整个空间划分为128个扇区，对任何一个扇区（2.8°）的输出功率进行控制。根据需要，输出功率可以相对2KW发射机最大输出功率衰减0dB，3dB，6dB，12dB和无功率输出，根据干扰的影响情况对发射机进行设置，降低干扰假目标的影响。3.1.3RSLS信号消息来降低假目标的影响反映全方向信息的信号是主波束接收视频信号与无方向波束接收信号之比。（1）在主瓣方向：log£/Q＞门限。（2）在旁瓣方向：log£/Q〈门限。如果比值超过规定的门限，说明信号是由主波瓣接收的，该信号被视为有效，否则，出现RSLS信号标志，表明信号是由旁瓣或尾瓣接收的，而不是主瓣直接询问的结果。参考门限应校准到+1V，如果不是可以通过调节对应模块可变电阻使得比较器的同相输出端电压为+1V，这个电压值可以测出。若假目标出现在旁瓣上，则可以根据情况调节该可变电阻。INDRA雷达干扰抑制分析3.2.1天线类型与仰角的改变INDRA雷达天线与ALENIA雷达天线都是大垂直孔径开放式阵列天线，在雷达上的作用相同。同时，也可以通过调节雷达天线的仰角来削减干扰的影响。3.2.2发射机处理方法该雷达设备配备有本地/远程监控软件，有sectoringmaps选项卡，选项中有如下4个板块：（1）BlankingSectors:自定义一个不需要发射询问信号的区域。（2）IISLSectors:自定义一个具有IISL功能的区域°（3）SSRpower:自定义一个在general选项中定义的不同距离使用不同发射等级的区域，但是这种功能仅适用于SSR询问。（4）II/SI：自定义一个带有不同II/SI代码的区域。根据厂家给出的功能定义和干扰的不同情况，用户可以对辐射的区域进行自定义。若雷达采用的模式是SSR模式，用户可以设置SSRpower，以获得不同区域的不同发射功率，减少干扰的影响。若雷达采用的模式是ModeS，用户可以通过设置Gerneral选项中的power等级来调节发射功率，以削减干扰的影响。3.2.3顶空盲区反射抑制设置顶空盲区反射抑制设置主要是用来消除在顶空盲区中出现的假目标。在顶空盲区内，用户可以自定义一个扇形区域，并根据该区域中出现假目标的数量来设置参数Inhibition1和Inhibition?。根据厂家的功能描述，用户可以利用此方法去除顶空盲区反射区域内的假目标。3.2.4利用RSLS标志信号改善旁瓣假目标INDRA雷达系统与ALENIA雷达相似，用户也可以通过RSLS标志信号来改善假目标，其原理与ALENIA雷达的原理相同，本文不再螯述。4结语本文介绍了二次雷达