电磁波的战斗——电子对抗技术

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随着无线电电子学的迅速发展,无线电通信、雷达、导航、电视和遥控等技术在国防和经济领域中获得了越来越广泛的应用。例如:无线电通信是指挥不同军种和兵种的主要工具;雷达能够完成空袭预警、空战指挥、炮火瞄准、盲目轰炸、侦测炮位和控制导弹等重要任务;无线电导航设备能解决远程驾驶飞机和军舰的问题,使它们能在任何气候条件下顺利地达到预定的目的地;电视能传输前线作战情报、图表和文件,实现指挥员和司令员之间的视觉通信,还可在地面、空中、水上和水下进行观察,以及检查炮火及导弹射击命中的情况;而无线电遥远控制和自动操纵系统能遥控和自控各种武器,如战车、坦克、飞机、军舰、导弹等等。可以说,在现代化的军事装备中,无线电电子设备是一个重要的组成部分。离开了电子设备,现代化军事装备的作用就会大大减小,甚至不能使用。

上面所说的各种用于军事中的电子设备,虽然有重大的作用,但是,它们大都有一个弱点,就是由于它们不断地向空中发出电磁波,或者是依靠电磁波来工作,因此,敌方就有可能发现本方的电子设备所在的位置以及工作方式,从而能够对它进行干扰,破坏它的作用。这样一来,进行战斗的两方,一方面为了使自己的电子设备有效和可靠地工作,必须设法防止敌方的侦察和干扰,另一方面为了破坏对方电子设备的工作效率,还必须进行侦察和干扰。这是和真枪实弹交织在一起的一场激烈的无声的战斗——电磁波的战斗。这样,就产生了一种新的电子技术部门——电子对抗技术。

现在我们就来简单介绍一下电子对抗技术的两个方面——侦察和干扰;反侦察和反干扰。

侦察和干扰

为了达到电子对抗的目的,首先必须对敌方的无线电电子设备进行有组织的和不间断的侦察。侦察工作包括探测、测向、分析对方无线电电子设备的工作方法和技术参数,从而提供压制对方电子设备所需的情报。

侦察设备由接收频带极宽的超外差侦察接收机、分析器、测向机和全景显示器等组成。侦察接收机能测出对方雷达的工作脉冲信号和电子设备的无线电信号。通过分析器可以确定无线电电子设备的种类、用途和主要工作参数,以及分析对方所发射的信号。自动测向机能在短时间内测出正在工作的无线电发射装置的方位,因而有可能确定重要目标的位置。借助于记录器可以将侦察出的战术参数记录下来,或以全景显示器显示出来。

在侦察出敌方雷达站或其它电子设备的位置时,就有可能采取及时防御的手段,运用炮火将它毁灭。

其次,通过侦察,可以了解对方雷达站配置的情况,发现敌方的雷达盲区,即雷达搜索范围达不到的区域。这样就可以从盲区方向进行突然袭击,而不致被敌方发现。

侦察到敌方无线电通信电台所用的频率时,就可以用相同频率的发射机发出信号进行干扰,破坏敌方的通信联系。

在飞机或军舰上装有侦察接收机时,就可以在敌方雷达站作用范围以外探知雷达站正在进行搜索。因为侦察接收机接收的是敌方雷达站发出的直接信号,功率很大;而敌方雷达机接收的却是电磁波碰到飞机或军舰后反射回去的信号,功率要小得多。所以飞机或军舰能在比敌方雷达作用距离远得多的地方发现这个雷达站,从而可以预先避开雷达的搜索或对它进行干扰。

干扰有积极干扰和消极干扰两种。

积极干扰。或叫有源干扰。当侦察机测出对方雷达的参数时,就可以用干扰发射机发出和敌方雷达信号频率相同的电磁波,或者说干扰信号。干扰发射机的功率要足够大,并且能够随着敌方雷达频率的改变而迅速变换频率。干扰信号可以是脉冲式的,也可以是连续的。脉冲干扰信号的各种参数要和敌方雷达的信号一致,这样就在敌方雷达的萤光屏上出现许许多多的虚假信号,使敌方分不清那一个是真目标。连续信号可以使敌方萤光屏上完全发亮或一部分发亮,把目标信号掩盖起来(图1)。

图1
图1 🔍原图 (706×372)

对雷达机的积极干扰,按其工作方式可分为三种:

1.回答式干扰:在飞机或军舰上装有干扰机,当干扰机天线接收到敌方的雷达信号时,就把它送到回答器的接收机中,经过放大后,激励干扰发射机,用同一波长发出宽度相同的干扰信号脉冲。

2.全波式干扰:把数部干扰发射机调到分布在对方雷达全部波段范围内,把干扰机的频谱完全复美国对方雷达能够使用的所有工作频率。这样,无论敌方雷达频率如何变换,总逃不出全波干扰的范围。

3.对准式干扰:用侦察机察出对方雷达参数,然后借助于全景显示器的帮助,将干扰机的频率准确地调到对方雷达频率上,进行对准干扰。如果对方雷达变更频率,亦可跟踪干扰。

图2示一种飞机上的电子侦察和干扰设备的外形图。图中央的机器是电子侦察设备的全景显示器。

图2
图2 🔍原图 (680×764)

除了可以对敌方的雷达和无线电通信进行干扰以外,也可以对敌方的导航设备进行干扰。例如,在1940年第二次世界大战期间,德国法西斯的轰炸机常依靠德国岸上的导航设备飞往英国进行轰炸。英国对这些导航设备进行了积极干扰。在英国海岸边设立了干扰台。干扰台接到德国寻航站的信号以后,立刻进行转发,也就是发出和原信号准确同步的信号。结果德国飞机上的导航设备就同时收到由两个不同地点发出的两个信号,一个是从德国发出的,一个是从英国发出的。这两个信号的电磁场在空中迭加起来,就成为一个不正确的信号了。这样,飞机上的导航设备就不能指出正确的方向。结果,有些飞机迷失道路而油尽坠落。有的飞机降落到英国的机场上,而飞行员自己还以为是在法国着陆呢!

消极干扰。利用能强烈反射电磁波的物体,将敌方雷达发射机发出的信号反射回去,这种干扰回波与目标回波相混,使雷达难以辨别真假回被信号。这种干扰称为消极干扰,也叫做无源干扰。

图3
图3 🔍原图 (942×515)

当飞机发现敌方的雷达在跟踪自己时,可以打开自动机放出千千万万个敷有金属层的纸带或铝箔条(图3),它们徐徐下落,组成了一个“云层”,把雷达信号反射回去,而把飞机掩护起来。在敌人雷达屏上看得很清楚的飞机反射信号(图4a),就会忽然淹没在一片杂波之中(图4b)。

图4
图4 🔍原图 (737×450)

当金属带的长度等于雷达波长的一半时,反射的信号最强。因此,为了能在较宽频带内对各类雷达机进行有效的干扰,撒出的金属带要有各种不同的长度。例如,对米波雷达进行干扰的金属带有时长达几米,在放出前卷成一卷,放出后才伸开来,吊在小降落伞上缓缓降落。

另一种消极干扰工具是角反射器。最常见的是三面角反射器,它由互相垂直的三个金属片组成,每个金属片的尺寸都比要反射的波长大得多(图5)。这种反射器能反射从正面任何方向射来的电磁波。在地面或水面每隔一定距离安一个角反射器,就可以产生出相当于由巨大建筑或水上目标所反射的假信号,将地面或水面的重要目标隐蔽起来。这种角反射器还可以迷惑敌机或敌舰的导航系统,使它们对地形的判断发生错误,造成航行的困难。

图5
图5 🔍原图 (443×734)

还有一种反雷达的办法,就是在要隐蔽物体的表面敷一层能吸收无线电波的材料,以将反射信号减至最小,来避免敌方雷达的搜索和跟踪。这种敷层是由几层特殊材料组成的,各层的电导随着深度而增加。据国外报导,这种敷层已能将来到的雷达波吸收96%左右。

反侦察和反干扰

为了抵制侦察和干扰,又出现了各种反值察和反干扰的方法。这就构成了一场内容复杂的电子战斗。

最有效的办法当然是把敌方的电子侦察设备和干扰台毁掉。例如,从飞机上丢下自导导弹,利用导弹上的自导装置直接飞向敌方干扰台,将它炸毁。但是这一点并不是总能顺利作到的,所以必须从各方面想办法来进行斗争。

伪造假信息是反侦察的有效办法之一。例如,用几个台同时工作,其中只有一个台是用来完成任务的,其它几个台都是用来迷惑敌人的。还可以有意地增加无线电通信次数,传送假的机场位置,伪造歼击机群的行动以及使用导弹和无线电设备工作的假消息,来蒙混对方的侦察,而将自己真正的电子设备隐蔽起来。另一方面,真正的电子设备要保持“无线电静默”,就是尽量缩短工作时间(最多不超过几秒)。要用高定向的发射机和灵敏的接收机,经常更换呼号和工作波长,并采用密码、密语进行通信。

反干扰的方法主要有下列几种:

1.加宽雷达频率范围:雷达的工作频率越宽,对它进行干扰就越困难。但是必须加宽到超过敌方干扰发射机的频宽,才能完全保证免受干扰。如果雷达能持续地对干扰发射机加以监视,就能找出干扰频带中的空隙,从而使雷达工作频率迅速调到不受干扰的波道中去。只要频率范围大,变换速度快,就能应付对方的积极干扰。

2.采用更短的波长:为提高抗干扰而设计的雷达,大都是采用厘米波和毫米波。正在加紧研究制造波长为0.76微米~0.4微米的光波雷达。波长越短,无线电电子设备的方向性越强,就越不容易受干扰。

3.提高信号探测度:因为噪声干扰信号和有益反射信号的特性不同,所以有可能采取特殊的手段,在干扰噪声很大,甚至是比要探测的信号大很多的情况下,“提炼”出要测的信号来。近来各国都在大力研究在大噪声下接收微弱信号的新方法。另外,利用能够只显示活动目标的雷达等,可以在金属带产生消极干扰的情况下分辨出真正目标的反射信号。

4.雷达手的作用:经过专门训练的优秀雷达手,不仅能够辨明各种欺骗性的无源干扰,而且凭他的经验,还能避开积极干扰的影响,而集中精力去鉴别真正的目标信号,出色地完成任务。

电子对抗技术是随着无线电电子学的发展而建立起来的一门尖端技术。由于它在现代战争中具有重大的作用,所以从第二次世界大战以来,发展极为迅速。可以预料,这门技术的进一步研究,对于国防建设和国民经济以及电子技术本身的发展,都会作出更多的重要贡献。(君仪)