关于二次雷达性能及模块故障诊断系统的研究

摘 要：在实际使用中，由于相关技术不够成熟，造成二次雷达性能未达标，模块故障诊断系统不够完善。科技与军事飞速发展的今天，在复杂恶劣的现代战争环境下保持较高的识别率是二次雷达的主要任务，是各项指标达到标准的基础。因此提高系统识别概率是当前的研发热点，文章针对几种干扰现象进行分析，希望对相关单位有所启发。

关键词：二次雷达；干扰现象；模块故障诊断系统

对监视范围内所有我方目标的身份分类和识别是目前二次雷达的主要作用。在进行战略攻击时可有效进行敌我分辨，避免自相残杀情况的发生。二次雷达的工作流程是由询问雷达发射询问信号给具有应答器的目标，其自动回复应答信号给询问雷达进而实现检测和识别目标的功能。解决干扰问题是提高二次雷达性能的首要任务，是提高其精准性的重中之重。

1 二次雷达的工作原理及特点

脉冲幅度调制信号是二次雷达的询问信号，射频信号是载波，通过定向天线辐射，P1、P2调制脉冲对之间有决定询问模式的固定间隔。当P1脉冲幅度大于P2九分贝时，旁瓣抑制脉冲P1通过全向天线辐射，应答机可以对其进行作编码回答和译码。为起到旁瓣抑制作用，P1脉冲需先于P2脉冲发两微秒发出。根据相关规范，传统空管二次雷达共有专用于军用识别询问的1，2模式，兼用于民用识别与军用识别3模式，只用于民用识别的B模式，用于高度识别的C模式，备用询问的D模式六种询问模式。

二次雷达与一次雷达不同，被探测目标上必须装有应答机以保证目标发射应答信号与其配合工作完成工作任务所以应答机和询问器是构成二次雷达整个系统的必要部分。二次雷达的通信系统具有传输信息的功能，其雷达系统具有测向和定位的功能。敌我识别功能是二次雷达在航空管制和军事上担任重要的角色的有力保障。然而现阶段二次雷达在应用中还存在内部干扰例如窜扰、混扰等问题，拉低了整体系统的性能。一次监视雷达和二次监视雷达都属于空中交通管制雷达，一体化航管雷达是指二次监视雷达寄生在一次监视雷达上。通过目标对雷达发射机信号的反射回波来发现目标是一次监视雷达实现定位功能的主要途径；二次监视雷达是将地面二次监视雷达发来的询问信号，利用飞机上的应答机接收到后，快速做出编码脉冲序列回答，通过接收目标的应答信号来发现目标并对目标定位。二次雷达具有接收机的灵敏度高，识别信息精度高；提供危机告警信息；消除气象杂波、地物杂波及仙波等诸多干扰波；兼备雷达与通讯功能；系统的体积小，轻便灵敏高效等许多一次雷达无法企及的优点。二次雷达良好的利用了单脉冲技术，极大地提高了方位精度，避免干扰敏感性。S模式技术和单脉冲技术可以彻底消除两种干扰。地面应答解码器精准地提取飞机的代码是二次雷达良好工作的基础，准确的数据为点迹与航迹处理提供保障。二次雷达测量目标时利用单脉冲技术使其基于多个波束精确的解决角度测量问题，单脉冲技术的应用完善了应答的处理，极大提高了混杂的情况下解码应答码的能力，发生历史性的进步。

2 二次雷达信号干扰的抑制

2.1 异步干扰

“异步干扰”是指在多个地面基站同时向目标应答机询问时，面积较大的空旷区域内其他基站会接收由一部询问机启动的应答信号，在该区域内，以应答机为中心，约四十五千米为半径的领空内，同时又处于以发出启动的询问机为中心九十千米为半径的领空内，此应答目标为中心的领空内接收到的无关应答。当空中目标应答机的高度与目标斜距相比非常小时，需把斜距等价为水平距离。此时以目标为圆心的圆形区域是能对基站形成异步干扰的区域。当SSR基站使用同类询问机同时追踪或探测相同目标时，本基站接收机便会接收到不同基站回答的应答信号，这些信号便被本基站接收机等同为同一个应答信号，因为不同基站的询问时间各不相同，所接收到的不同的基站的应答信号所测距离并不是与本基站间的真实距离，这便是异步干扰信息。

2.2 SSR的应答信号

在接到SSR地面站发射的询问信号后，目标应答器将会依据询问信号的内容对其自动回复应答信号，即一串脉冲。不同模式的询问信号具有由十六位应答码组成的相同的应答码格式。除特殊位置识别信号距F2脉冲间隔不同外，其余所有信息码脉冲位距离F1的间隔宽度均相同，每个脉位都有1和0两种状态，分别代表有无脉冲，其中X是备用位为0，框架脉冲为标志脉冲，恒为1。两个基站应答信号混叠测距时将发生异步干扰使解码的有效性与精准性降低。

3 现存的干扰现象及其解决方案

3.1 绕环效应及其解决方案

波瓣图表示的为雷达在全方位辐射信号天线的图示，该图显示的是发射时雷达在每个方位对相同半径接收时在相同强度信号下感应的能量强度的分布状况。雷达发射天线在现实发射中包含主瓣发射询问脉冲功率和副瓣泄漏功率。所以在距离较近时旁瓣可能触发应答器，导致各个方向上都有应答信号，此时显示器上出现的即为扰环效应。

消除扰环效应的干扰主要为Ω和Σ双发射通道。Ω产生P2发射功率，Σ通道产生P1至P3发射功率，波束的高增益部分称为主瓣，副瓣为其它部分。发射信号的能量经收发转换和射频切换开关传向天线的通道中继续向空中辐射。通过比较P2信号以及P1至P3信号的功率大小，应答器便可以识别出并拒绝应答旁瓣询问信号从而抑制旁瓣询问。运用单脉冲二次雷达Σ波瓣和Ω波瓣特性，同时使用差波束和波束接受应答信号，如果Ω信号大则产生接收旁瓣抑制信号，不检测应答Σ波束范围内接收到的回波，旁瓣接收被抑制，消除扰环效应的干扰。

3.2 多径效应及解决

雷达在发射天线、目标和接收天线之间存在大于一条以上路径的现象称为多径效应。地面反射是引发多路径效应的主要原因，使雷达接收信号不稳定，对二次雷达检测和解码性能造成一定影响。多径效应分为直射波与通过凸凹物的反射波之间水平夹角较大；直射波与经过地面的反射波位于同一垂面；直射波与通过凹物的反射波间水平夹角过小三大类。其中每一项又分为二路径程差较大导致的无应答脉冲或不交叠或二路径程差过小导致的脉冲严重重叠两种情况。

在二次雷达工作中运用单脉冲测向技术改进的天线是解决多径效应的有效措施。配合使用滑窗处理技术以除去系统自身的干扰和多径干扰，使其造成虚报的概率降低，控制波束方向图增益低于主波增益同时高于副瓣波束增益，提高目标检测概率。

3.3 大气波导环境影响及解决

电磁波的大气波导传播是指近地层和其余大气边界层尤中传播的电磁波在一定的气象条件下其曲率在受大气折射的影响下被改变，沿着趋向地面的轨迹传播，当其超过地球表面曲率时，电磁波将会部分陷获在一定厚度的大气薄层内，雷达会产生顶部盲区和跳跃盲区两类电磁盲区，类似于其在金属波导管中传播。这是由于天气异常导致的超折射现象，存在于陆地及海域，具有不确定性。

单脉冲技术通过测量和、差通道的信号比可以精确测定每一应答脉冲的到达角或确定飞机的方位角。通过测量和、差通道信号相位可方便确定应答信号的来源与地面询问天线中心的方向关系，该技术对重复速率具有较高要求。加大对多雷达数据融合技术的研究力度是当前的形式所需。

4 结束语

二次雷达在现代军事中占有重要地位，提高其识别率，解决其信号干扰现象是当前要务。文章从其工作原理谈起，针对现存的干扰现象寻求解决措施，希望对相关行业有所启发，提高二次雷达的性能，促进我国航天及军事的发展。

参考文献

[1]曾培彬，杜岳山.一种THALES导航智能监控的设计与实现[J].中国民航飞行学院学报，2015（1）.

[2]张尉.二次雷达原理[M].国防工业出版社，2009.