S模式二次雷达应用分析

摘 要：二次雷达（SSR）经地面二次雷达向机载应答机发送询问信号，机载应答机应答信号经地面询问机处理得到飞机的代码、高度、方位和距离等信息，但传统二次雷达抗干扰能力差，存在异步干扰、同步串扰等问题，为了解决传统的A/C模式二次雷达应答编码信息有限、系统抗干扰能力差等问题，发展了S模式二次雷达，现今欧美已经普及了S模式二次雷达，目前我国也处于推进阶段，特别是近年来投产的二次雷达大部分都具备了S模式功能。本文介绍了二次雷达和S模式二次雷达的关键技术，分析了常规二次雷达的不足和S模式二次雷达特点并结合S模式二次雷达首次在某空管分局的使用情况对S模式二次雷达应用情况进行了阐述。

关键词：二次雷达；S模式；同步串扰

中图分类号：TN958.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0200-01

1 二次雷达介绍

1.1 询问和应答信号、旁瓣抑制及单脉冲测角技术

1.1.1 询问信号

二次雷达发射频率是1030MHz，接收频率是1090MHz，询问信号由P1、P2、P3脉冲组成，P1、P2脉冲间隔恒为2微秒，P1、P3脉冲间隔决定了二次雷达的模式。目前民航使用的是两种模式，一种间隔为8微秒，称为Acfun模式又称为3/A模式（识别码）；另一种间隔21微秒，称为Chrome模式（高度码）。图1为二次雷达应答信号。

1.1.2 应答信号

应答脉冲根据含义上及译码处理上的不同，可分为识别码（响应3/A模式询问）和高度码（响应C模式询问）。

1.1.3 旁瓣抑制技术

由于二次雷达存在旁瓣波束，当不存在控制波束时，处在旁瓣波束内的目标可能会被旁瓣询问而给出回答，造成目标增多、方位错误等。为此在二次雷达天线背面的辐射器产生背向的控制波束，用来抑制尾瓣，P2脉冲的作用是用来防止应答机回答询问波束的旁瓣询问，这种功能称询问机旁瓣抑制（ISLS）。技术上要求控制波束的增益必须覆盖询问波束的旁瓣（即使P2脉冲的增益大于询问旁瓣的增益而又小于询问波束的主瓣）。

P2>P1 旁瓣询问

P2

1.2 二次雷达的干扰

1.2.1 异步干扰fruit

收到其他雷达询间应答所引起的干扰。

1.2.2 交织应答

应答脉冲组相互重叠，但脉冲位置不相互占用的应答。

1.2.3 同步串扰Code Garble

当两个或多个目标对于同一个询问应答时产生的。由于两个或多个目标对于询问机的距离很相近导致的应答码彼此交织混淆在一起，使回答相互重叠，且脉冲位置相互占用的应答。

1.2.4 反射假目标ghost

由于地物反射引起的假目标。

2 S模式二次雷达

S模式二次雷达是在传统的A/C模式二次雷达缺陷的基础上发展起来的。传统的A/C模式二次雷达询问时，处在询问波束范围内的飞机都会做出应答，若两架以上飞机很近时，他们的应答脉冲就会交织在一起，从而加大了脉冲处理的难度，即使使用了单脉冲技术也会无法辨别。为了克服这一弊端，发展了S模式二次雷达以消除其他飞机应答使的回答信号交织的现象，同时降低了询问的频率，有效的减少了干扰，不仅具有更好的监视能力，还提供地空数据通信能力。S模式系统，询问方法有两种：交互模式（Intermode）询问和模式S询问。

2.1 交互模式询问

图2给出交互模式询问的时间关系图。从图中可以看出它和模式A/C询问的老系统相似，只是在P3之后2微秒增加一个P4脉冲。非S模式应答机收到这种询问不受P4脉冲的影响，能够正常响应模式A或模式C的询问并给出相应的回答。

P4脉冲有两种宽度，当为0.8微秒时，是仅模式A/C全呼（mode A/C-only all-call），S模式应答机能够识别出短P4但不能给出回答响应。当为1.6微秒时，是仅模式A/C/S全呼（mode A/C/S-only all-call），S模式应答机给出含有飞机离散地址的回答。交互模式采用脉冲幅度调制，询问的旁瓣抑制（ISLS）由控制波束辐射P2脉冲实现。

2.2 模式S询问

模式S询问由P1，P2和P6三个脉冲组成如图3所示。P1-P2作为模式S询问的前导脉冲（Preamble pulse）间隔2微秒，模式A/C的应答机把它看成旁瓣询问的指令，在P2之后形成35微秒的抑制r间，防止P6脉冲以高的概率与P1形成模式A/C的询问。

询问脉冲P6的宽度为16.25微秒和30.25微秒两种，分别对应56位数据链和112位数据链，数据链的长度由通信的类型决定。数据的调制方式采用差动移相键控（DPSK），速率为4Mbps，每个数据片位（chip）是0.25微秒。P6的第一个相位反转（phase reversal）位置距P6脉冲前沿1.25微秒，称同步相位反转（sync phase reversal）其作用是回答定时参考基准并与应答机时钟同步作为DPSK译码开始。

询问的旁瓣抑制（ISLS）由控制波束辐射P5脉冲实现。P5脉冲采用幅度调制时间上和同步相位反转重叠，如果从旁瓣接收到询问P5脉冲的强度大于P6脉冲9dB，应答机以99%的概率抑制回答。

3 结语

可以预见随着我国民航的发展，管制区域内的飞机数量会不断创新高，而A/C模式二次雷达存在的二次雷达代码资源有限、同步串扰等问题将更加突出，S模式二次雷达所具有的技术优势将是解决上述问题的途径。同时在采用S模式的同时也会面临新问题，如区域内的多个S模式雷达覆盖管理、航管自动化系统和模式S飞机之间进行数据链通信等，任需不断进行摸索和创新，相信随着技术的发展我国空中交通管理能力会不断提高。