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电子防护技术及其优化方案

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了确保军事信息系统的有效工作及其自身的安全,必须针对这些威胁采取电子防护技术措施。电子防护技术通常可以分为反电子侦察、抗电子干扰、抗硬摧毁、反隐身和电磁加固等方面。反电子侦察,是为防止敌方截获、利用己方电子设备发射的电磁信号而采取的措施,目的是使敌方截获不到己方的电磁辐射信号,或无法从截获的信号中获得有关情报,使敌方难以实施有效的干扰和摧毁。

电子防护技术及其优化方案

现代战争中,各种预警探测、通信、导航等军事信息系统与设备将面临来自电子侦察、电子干扰、隐身飞机、反辐射导弹和定向能武器的严重威胁。为了确保军事信息系统的有效工作及其自身的安全,必须针对这些威胁采取电子防护技术措施。电子防护,是指保证己方电子设备有效地利用电磁频谱的行动,以保障己方作战指挥和武器运用不受敌方电子攻击活动的影响。电子防护技术通常可以分为反电子侦察、抗电子干扰、抗硬摧毁、反隐身和电磁加固等方面。

1.反电子侦察

电子侦察是电子对抗的基础与前奏。反电子侦察,是为防止敌方截获、利用己方电子设备发射的电磁信号而采取的措施,目的是使敌方截获不到己方的电磁辐射信号,或无法从截获的信号中获得有关情报,使敌方难以实施有效的干扰和摧毁。反电子侦察的关键是严格控制己方电子设备的电磁发射活动,将电子设备的电磁辐射减少到完成任务必不可少的最低限度,控制的范围包括电子设备的发射频率、工作方式,发射时间、次数、方向、功率和地点等。反电子侦察主要措施有:

(1)电子设备设置隐蔽频率和战时保留方式。

(2)缩短发射时间,减少发射次数。

(3)使用定向天线或充分利用地形的屏蔽作用。

(4)将发射功率降至恰好能完成任务的最低电平

(5)不定期地转移发射阵地并使发射活动无规律。

除发射控制外,反电子侦察的措施还包括:在假阵地上设置简易辐射源,实施辐射欺骗或实施无线电佯动;采取良好的信号保密措施,使用电磁信号不易被敌方截获、识别的新体制电子设备,如跳频电台、频率捷变雷达、信号加密等。

2.抗电子干扰

抗干扰能力是现代战争对军事电子系统的基本要求。电子系统的抗干扰措施很多,既有通用抗干扰措施,也有专门针对某项干扰技术的专用抗干扰措施,可以从空域、频域、功率域、极化域等方面采取措施,以提高设备的抗干扰能力。

(1)空间选择抗干扰,是指尽量减少雷达在空间上受到敌方侦察、干扰的机会,以便能更好地发挥雷达的性能。空间选择抗干扰的措施主要是提高雷达的空间选择性,重点抑制来自雷达旁瓣的干扰。空间选择抗干扰技术主要包括窄波束和低旁瓣天线技术、旁瓣对消技术、旁瓣消隐技术等。

(2)频率选择抗干扰,是利用雷达信号与干扰信号频域特征的差别来滤除干扰。常用的频率选择抗干扰方法包括选择靠近敌雷达载频的频率工作、开辟新频段、频率捷变、频率分集等。

(3)功率选择抗干扰,是通过增大雷达的发射功率、延长在目标上的波束驻留时间或增加天线增益,用以增大回波信号功率,提高接收信干比。功率对抗的方法包括增大单管的峰值功率、脉冲压缩技术、功率合成、波束合成、提高脉冲重复频率等。

(4)极化是雷达信号的特征之一。一般雷达天线都选用一定的极化方式,以更好地接收相同极化的信号,抑制正交极化的信号。根据所接收目标回波的极化特性,分辨和识别干扰背景里的目标。极化抗干扰有两种方法:一种方法是尽可能降低雷达天线的交叉极化增益,以此来对抗交叉极化干扰;另一种方法是控制天线极化,使其保持与干扰信号的极化失配,从而有效抑制与雷达极化正交的干扰信号。

3.抗硬摧毁技术

对抗反辐射武器攻击的主要战术技术措施有建立专门的反辐射导弹告警系统、对导引头的诱骗技术、拦截技术等方面。根据反辐射导弹弹道轨迹的特点,建立专门的反辐射导弹告警系统,用以发现、截获、识别ARM并发出告警。无论反辐射导弹还是反辐射无人机,都以被动式雷达导引头来跟踪辐射源,从而击毁辐射源。防空雷达只要在及时关机的同时启动对导引头的诱骗工作,就可以引偏反辐射导弹的航向,使其失效。“闪烁”诱饵,是指在雷达附近配置一个诱饵辐射源,在频域和波形上与雷达相同或相似,而在时域上则利用计算机根据阵地配置及目标位置进行实时调整,使其辐射信号与雷达信号同时到达反辐射导弹导引头。现代的低空、超低空防空武器系统是一种功能完备,具有独立作战能力的防空武器,能够拦截各种低空威胁目标。激光武器可以凭借大功率的激光辐射直接摧毁反辐射武器。便携式导弹、光纤制导导弹、新型高炮、射束武器、截击机等武器都可以拦截反辐射武器或反辐射武器载机。(www.xing528.com)

4.反隐身

目前,反隐身技术大多根据隐身飞机的特点来采取相应的对策。

1)对抗雷达截面积(RCS)减缩的雷达反隐身技术

常规的对空探测雷达主要工作在1~20 GHz的微波频段上,目前采用的各种雷达隐身技术措施大多针对该频段。利用隐身技术频域的局限性,采用工作在该频段之外的雷达,以使现行的隐身措施失效,如超视距雷达、米波雷达、毫米波雷达、谐波雷达等。现行的隐身技术措施只在目标的几个主要方位上减缩其RCS,并不是全方位隐身。空域反隐身雷达正是针对隐身飞机的这一弱点而发展起来的,如双/多基地雷达、机载/星载雷达、雷达网等。

2)信息积累反隐身技术

为提高雷达对干扰背景中微弱回波信号的探测灵敏度,可在空间和时间上进行回波信号的积累处理,这一技术将为探测隐身目标开拓新路。相控阵雷达具有最大可能的效率、最快的电扫描反应速度,能实现多波束同时执行多种探测功能,可靠性高,抗干扰能力强。这些特点使相控阵雷达具有探测隐身飞行器等低可见度目标的能力。微波成像雷达能直接显示目标电磁散射特性,并产生高分辨力目标图像。这种雷达常工作在微波波段,故又称为微波成像雷达。成像的原理有真实孔径成像、合成孔径成像、逆合成孔径成像等。

3)其他反隐身技术

雷达反隐身技术在各种反隐身技术中占了主导地位,但其他反隐身技术的研究也很活跃,有些成果弥补了雷达反隐身技术的不足,如红外反隐身技术、热成像探测器、地球磁场变异探测器等。

5.电磁加固

高功率微波对电子设备或电气装置的破坏效应主要包括收集、耦合和破坏三个过程。高功率微波能量能够通过“前门耦合”和“后门耦合”进入电子系统。按照电磁辐射对武器系统的作用机理,电磁加固可以分为前门加固技术和后门加固技术。

高功率电磁脉冲可以通过天线、整流天线罩或其他传感器的开口耦合进入雷达或通信系统,造成电子设备的故障瘫痪。因此,在设计这些电子产品的接收前端时,就要通过适当的途径,尽可能地抑制大功率的电磁信号从正常的接收通道进入,采用多种防护措施保护接收通道。“前门”加固技术主要有以下3种:

(1)研制抗烧毁能力更强的接收放大器件,尤其是增强天线的抗烧毁能力。

(2)研制更大功率的电磁信号开关限幅器件。

(3)采用信号的频率滤波技术。

大功率电磁脉冲从电子系统中(或之间)的裂缝、缝隙、拖线和密封用的金属导管以及通信接口等“后门”耦合进入,一般发生在电磁场在固定电气连线和设备互连的电缆上产生大的瞬态电流或者驻波情况下,与暴露的连线或电缆相连的设备将受到高压瞬态尖峰或者驻波的影响,会损坏电源和通信接口装置。如果这种瞬态过程深入设备内部,就会使设备内部的其他装置损坏,包括击穿和破坏设备系统的集成电路、电路卡和继电器开关。设备系统本身的电路还会把脉冲传输出去,导致对系统的深度破坏。因此,在设计这些电子产品时,就要通过适当的途径,尽可能采用多种防护措施来加固“后门”。

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