第36卷，增刊红外与激光工程2007年9月V ol.36 Supplement Infrared and Laser Engineering Sep.2007
收稿日期：2007-08-29
韩裕生，姚翎，王硕
（解放军炮兵学院军用光电工程教研室，安徽合肥 230031）
under age10 years old
摘要：毫米波制导技术和装备的迅速发展对重点目标的生存构成了严重威胁，研究毫米波制导武器的干扰途径和方法，以有效提高己方目标的战场生存能力，有着非常重要的意义。分析了毫米波制导的特点，介绍了毫米波制导技术的应用发展现状，重点对毫米波制导武器的有效干扰技术途径进行了分析和比较。 关键词：毫米波；无源干扰；有源干扰；主瓣；干扰带宽
中图分类号：TN97 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2007)增(探测与制导)-0444-05 Jamming and counter technology of millimeter guidance weapon
HAN Yu-sheng, YAO Ling, WANG Shuo
（PLA ,Hefei Artillery College, Hefei 230031, China）
Abstract：Development rapidly of millimeter wave radar guidance technology and weapon has threatened the security of the important object. It is very important to research the method of jamming and countering the millimeter wave radar guidance weapon to improve the viability of the important object. This paper analyses the characteristic and describe the actuality of the millimeter wave radar guidance technology. And it gives emphasis to analysis and comparison of the effectual ways of jamming and counter the millimeter wave radar guidance weapon.
Key words：Millimeter wave; Passive counter measure; Active jamming; Mainlobe; Jamming bandwidth
0 引言
毫米波，指波长在1~10 mm（对应频率为30~300 GHz）内的电磁波频段，由于处于光学和微波之间，因此毫米波兼具两个波段的优点。相对于红外和光学波段而言，毫米波在传输窗口的衰减和损耗较低，在悬浮微粒和尘埃、烟雾及战场污染条件下的衰减和损耗也较低，因此，较之红外和光学波段
更能适应复杂的战场环境和恶劣的气象条件。相对于微波波段而言，毫米波具有波长短、波束窄、角分辨率高、目标识别能力强，低仰角、跟踪性能强的特点；同时还具有频带宽、隐蔽性好、抗干扰能力强以及体积小、质量轻的优点[1]。毫米波技术的迅速发展，有力地推动了毫米波在制导技术领域的发展和应用，目前已广泛应用于各种导弹、末制导炮弹和末敏子母弹。
1 毫米波制导特点及其发展现状
毫米波波长具有微波频段与红外频段的固有特性，是精确制导武器系统较为理想的频段。因此，毫米波制导具有以下主要特点。
（1）制导精度高：波束窄，因而毫米波导引头能提供极高的测角精度、角分辨率和跟踪精度。而且，窄波束还能使导引头“看到”目标更多的细节，有一定的成像能力。
（2）抗干扰能力强：频谱宽，因此可使用的频
增刊韩裕生等：毫米波制导武器干扰技术研究 445
率多，很难实施有效干扰。同时，旁瓣可以做得很小，且以低功率、窄波束发射，敌方截获困难，抗干扰能力强。
（3）多普勒分辨率高：波长短，相对于相同速度的目标，毫米波导引头产生的多普勒频率远远高于微波导引头，从背景杂波中区分运动目标的能力强，对目标的速度鉴别性能好。
（4）低仰角跟踪性能好：波束较窄，减小了波束对地物的照射面积。地物散射小，可减少多路径干扰及地物杂波，有利于低仰角跟踪。
（5）穿透云雾尘埃能力强：相对于光电导引头，毫米波导引头有较好的穿透云雾能力；穿过战场污染物（烟、尘埃、稀疏枝叶）时有较好的能见度；区别金属目标和周围环境的能力强。
（6）体积小质量轻：毫米波天线尺寸小，元器件尺寸也小，因此毫米波制导系统体积小、质量轻，适用于受弹体尺寸限制的末制导系统。
幸福交响曲
目前，国外毫米波制导武器的研制已建立了从器件到导引头的研制生产、测试以及实验的完整研究体制，采用的频段多集中在34 GHz与94 GHz（即8 mm 与3 mm）内；已装备的精确制导武器160多种、上千个型号中，毫米波制导武器约有20多种，主要包括战略和战术导弹末制导、地空导弹、空地导弹、空空导弹及反坦克导弹等。表1列出了目前美、英、法、俄等国已装备及在研的毫米波制导导弹的典型代表。
表1 国外毫米波制导导弹典型代表
Tab.1 Foreign representation of millimeter guidance weapon
美制“幼畜”（Maverick）AGM-65H导弹，在其进行的试验中，创造了4发4中的记录。马丁·马丽埃塔公司在该型导引头的基础上，正在研制多用途毫米波导引头，这种模块式结构的导引头可适用于导弹、炮弹、和制导子弹的末段制导。“长弓海尔法Ⅱ”是“海尔法”（Hellfire）导弹的改进型，采用毫米波制导，具有“发射后不管”和恶劣气候条件下作战能力，在进行的28次发射试验中，26次直接击中目标。
我国在毫米波制导方面起步较晚，技术上尚处于初级阶段，目前已初步具备8 mm和3 mm导引头的研制能力，在激光/毫米波和红外/毫米波等复合制导方面也有了一定的技术储备[3]。
2 毫米波制导无源干扰技术
上世纪80年代初，美国、前苏联等国为了削弱毫米波制导武器对己方重要主战装备和重点目标的威胁，开始了毫米波干扰技术的研究，提出了毫米波箔条、毫米波箔片、气溶胶、毫米波角反射器、毫米波吸收层等一系列手段，为毫米波对抗技术的发展开辟了新的领域。
2.1 烟幕干扰技术
烟幕是某些化学物质凭借适当器材和方法分散在大气中所形成的能有效衰减电磁辐射能量的气溶胶体
系。
当目标产生的毫米波辐射到烟幕与环境介质形成的界面上时，其能量会被气溶胶微粒吸收和散射而产生衰减。人们分析平面电磁波在介质中传播时发现：若电磁波的频率接近物质的固有频率时，将发生共振现象。共振时，粒子从电磁场中摄取能量而作单散射，此时粒子能极大衰减电磁波。毫米波在大气中传播时存在22.2 GHz和60 GHz两个严重的吸收带，分别对应H2O分子和O2分子的固有振动频率，因此，可以选择与敌方导引头工作频段有共振频率的遮蔽材料，形成遮蔽毫米波的特殊烟幕。 电磁波在导体表面产生的趋肤效应用穿透深度δ来表示，等于电磁波场强的振幅衰减到表面值的1/e 所经过的距离。若用8 mm波来计算，则铜的穿透深度为δ=0.35 µm，铝的穿透深度δ=0.44 µm，穿入良导体的电磁波将在表面被转化为焦耳热而损耗掉。因此，理论和实验证明，铜、铝、铁等对毫米波均有较
Country Model Guidance
mode
Tactical qualification
AGM-65H Millimeter/Infrared imaging
guidance
Range:25 km
JTACMS
Incourse: inertial
Midcourse:
Millimeter/Infrared imaging
guidance
Range:70 km
U.S.A如来神掌ol
Wasp Millimeter/Infrared imaging
guidance
Range:20 km
British Follow-on
Hakim
Midcourse: inertial +GPS
Terminal phase:
Millimeter/Infrared imaging
guidance
Range:200 km
France APTGD inertial +millimeter radar
guidance+Millimeter/Infrared imaging guidance Range:400~600 km CEP:1~10 m
446 红外与激光工程：光电探测与制导技术的发展与应用 第36卷
大衰减作用[2]。
有关单位对毫米波进行了静态遮蔽试验[2]：将发射天线与接收天线面对面放置，在两天线之间放置对毫米波透明的测试板，将被测材料粘附于测试板上。保持发射设备与发射功率不变，检测有无遮蔽物时接收设备接收功率的变化，实验结果如表2所示。
表2 8 mm 毫米波通过遮蔽物的衰减/dB Tab.2 Attenuation value of 8 mm millimeter
through the veil
Density of material/g•m -2
03年高考作文ID of material
4.8 8 16 32
1 9.66 10.91 14.77
2 3.92 4.89 11.21 20.91
3 1.53 3.13 2.67
从表2看出，材料密度越大，遮蔽效果较好。1号材料遮蔽效果最好，1号、2号两种碳纤维由一定形态的碳与低维添加材料合成，一定形态的碳具有良好的导电性能，与添加材料合成后，在室温时可与高纯度的铜、银等相比。良导体中，电磁波在导体表面一部分被反射，而进入导体的电磁波将被转化为热能损失掉。含添加物的纤维密度小，易于长时间飘浮在空中，适合于作电磁遮蔽物，通过一定的配比合成，碳纤维可作毫米波遮蔽物。
实验证明，用烟幕干扰毫米波，主要靠粒子对电磁波的吸收，具有一定配比组成的碳纤维对毫米波具有较好的干扰能力，而铜、铝、铁等良导体都可以用作对毫米波的干扰。
另外，毫米波技术应用到多模复合制导系统中后，其工作性能和抗干扰性能得以大幅度提高，如毫米波主/被动复合制导系统、红外/毫米波复合制导系统等。其中，红外/毫米波复合制导系统性能较好，因此若要实现从红外到毫米波段的电磁频谱全波段遮蔽，还必须采用多种复合干扰技术，在选取材料时，应考虑材料对红外和毫米波必须都有一定的衰减。 2.2 毫米波箔条干扰技术
光箔条又称偶极子反射器材，在对抗毫米波制导武器方面同样有效，能对毫米波谐振，产生强列的散射，箔条有效散射面积为：
δλ/2=0.86λ2cos 4θ
θ为入射电磁波电场的矢量与箔条的夹角，当入
射电磁波的电场矢量与箔条平行，即θ=0时，有效散射面积最大。当大量箔条在空中随机取向时，平均雷达截面为：
δ=0.17λ2
实验证明，以半波理论制成的箔条在毫米波段的散射仍最强。因此，采用光箔条对毫米波制导武器进行干扰具有理论基础。
从表2的实验结果可看出，3号材料对毫米波有一定的遮蔽效果。3号材料是毫米波箔条，主要依据其对电磁波的散射，在毫米波段，波长较短、毫米波箔条的尺寸较小，铜粉和铝粉等良导体材料也可用作干扰箔条。
美军正在研制的毫米波/红外复合箔条弹主要用于对抗毫米波雷达/红外寻的主被动复合制导的反舰导弹，箔条的不同部位涂敷毫米波反射涂层和可产生红外气溶胶效果的涂料，以同时对抗毫米波和各波段红外寻的及红外成像制导导弹。 2.3 假目标欺骗技术
海湾战争期间，伊拉克用胶合板、硬塑料、铁皮等材料制作了大量的导弹和发射装置的假目标，并在假目标内安装无线电应答器、金属角反射器和热源，有效地对付了多国部队的侦察系统和制导系统，提高了飞毛腿导弹的生存能力。战争初期，伊军设置的假目标吸引了美军的50%的弹药，美军也曾向
海湾送去几百辆假坦克，含有模拟发动机工作的加热装置，而质量仅为25 kg 。同时，假目标采用塑性结构镀铝，使毫米波探测假目标的截面积与真实目标接近。用任意安装的镀铝聚酯板作反射板，使其几何尺寸与目标实际大小相近，采用光学目标表层加镀层金属膜或内贴金属丝布的方法可以模拟金属目标对毫米波被动辐射特性。 2.4 人工水幕技术
以上几种干扰途径都存在着有效干扰时间过短和对环境有严重污染等弊端，而人工水幕技术则可克服上述干扰方法存在的问题。水幕是指水在高压喷射状态下形成的水雾，它依靠微小的水滴通过吸收或散射光线而达到干扰效果。
水雾粒子通过对毫米波的吸收和散射引起毫米波的衰减，其吸收主要发生在0.18和1.34 cm 波长的谱线上，并且这些吸收作用和气压、温度、湿度以及制导系统工作频率的变化有密切关系。当波长大于3 cm 时，水雾的吸收作用小到可忽略不计；但当波长小于数控系统
增刊韩裕生等：毫米波制导武器干扰技术研究 447 3 cm时，水雾则表现出比较强的吸收作用，从而使
毫米波辐射的传播距离受到很大限制。因此，水雾可以对工作在3 cm以下的毫米波探测造成有效干扰[4-5]。
毫米波穿透烟雾能力强主要是因为烟雾颗粒远小于毫米波波长，产生瑞利散射，因此，水雾的滴径大小将直接影响到毫米波导引头接收到的回波能量。根据Mie散射理论，如果水雾滴径与毫米波波长相当，水雾将对毫米波产生较强的散射和吸收，因此需要对雾滴滴径大小进行设计。试验表明：单位喷水量条件下的水雾对3 mm和8 mm波的衰减效果随着滴径的增大而减小，相同喷水量、相同滴径、相同温度的水雾对3 mm波的衰减效果要远远低于8 mm波；同时，水温越低衰减效果越好，但差异不大；因此，研究水雾对毫米波的衰减性能，一般只需考虑常温水雾对3 mm波的衰减性能[4]。
2.5 隐身技术
隐身技术在提高武器系统战场突防与生存能力方面的作用是十分明显的。毫米波隐身技术，主要利用特殊的目标外形设计、反雷达涂层或采用非金属材料以及复数加载等多项技术来最大限度地减少目标的有效散射面积RCS，以使制导设备根本发现不了目标，或发现目标时已为时太晚。
美国研制成功了一种低成本的射频雷达波、毫米波吸收材料，可作为伪装网涂料纤维、塑料涂层、薄膜、填料和皮肤涂料使用，明显降低坦克导弹、车辆以及人体的雷达和红外特性。美国陆军装备了大约10万套标准多光谱“轻型伪装遮障系统”，具有适用于林地、荒漠和极地的各种型号。美国进行了多谱伪装系统部件试验，使用表面组织结构垫席在频率为10、35、95 GHz时能减少裸金属的雷达散射面积分别为6 dB（75%），18 dB（98.4%）和25 dB（99.7%）。美国Brunswick公司还研制了一种多
谱超轻型隐身材料，这种新型材料为柔性复合材料，主要成分为聚合物，其质量只有131 g/m2，并具有吸收雷达发射的频率高达140 GHz的厘米波和毫米波等多种功能。
门 事件我国研制的复合隐身涂料，它能使8～12 GHz和26.5～40 GHz波段的雷达散射面积衰减8～10 dB，相当于雷达作用距离减小40%。它能使激光测距机的最大测程减小80%～85%，还能改变被保护目标的红外辐射特性，降低红外成像制导的发现和识别概率。可直接喷涂在导弹武器系统和其他高价值设备上，也可制成伪装网、隐身罩或隐身衣使用。3 毫米波有源干扰技术
3.1 主瓣干扰策略
毫米波雷达天线主瓣增益高，旁瓣增益低，很难对毫米波雷达实施旁瓣方位欺骗／压制干扰。以典型毫米波末制导雷达参数计算，可知压制干扰常规雷达到几千米，需要几十千瓦的等效辐射功率，而干扰脉压和PD混合体制雷达，则需要上兆瓦的等效辐射功率。但由于毫米波波长短，对器件的加工工艺要求高，特别是宽带大功率器件，如宽带毫米波行波管生产难度大，很难得到大毫米波辐射功率。同时，载体飞行速度快，而毫米波雷达天线波束窄，为有效瞄准毫米波雷达，干扰机的天线波束宽带不能太窄，一般干扰机的波束宽带不宜小于6°。因此，干扰机的天线增益不可能做得很高，一般在20 dB左右。因此，由于毫米波宽带行波管和干扰机天线的限制，导致干扰机无法达到预期的等效辐射功率，无法对毫米波雷达实施有效旁瓣干扰。综上所述，对毫米波雷达实施有效的旁瓣干扰的难度大，只能研究立足于对毫米波雷达主瓣干扰的毫米波干扰技术[6]。
以典型的毫米波末制导雷达参数计算，压制干扰雷达到3 km，需要毫米波干扰机的等效辐射功率在l kW 左右，目前的技术水平完全可以达到这一指标。
3.2 干扰带宽的选择
有效瞄准毫米波雷达频率，使干扰信号进入毫米波雷达，是干扰机实施有效干扰的前提。按1％的频率漂移计算，毫米波雷达的漂移频率范围达几百兆赫。这对干扰机的干扰带宽设计提出了较高的要求，带宽过宽会造成干扰能量的极大损失，带宽太窄则无法有效瞄准毫米波雷达频率。
目前，绝大多数毫米波采用磁控管技术，其频率的建立需要一个过程。设典型磁控管毫米波末制导雷达载频35 GHz，脉宽为0.5 s。在其脉冲建立的前沿，其载频的起始频率在34 700～35 000 MHz范围内随机出现，逐渐漂移并稳定在35 GHz频率点上。由于要求干扰机实现快速反应的要求，因此不能采用精测频技术。但瞬时测频只测脉冲前沿，测得的频率与实际值误差达上百兆赫，导致需要几百兆赫的压制干扰带宽，造成干扰能量的极大浪费。
对毫米波雷达实施有源干扰，干扰源可以考虑立足于毫米波雷达自身。采用数字储频技术，对毫米波
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雷达自身信号进行存储、复制来实施干扰，能精确地瞄准毫米波雷达的频率，同时解决了干扰机的快
速反应能力问题。
3.3 闪烁干扰
毫米波雷达较多采用单脉冲跟踪体制，主瓣干扰不能有效地对毫米波雷达实施方位上的欺骗。要对毫米波雷达实施有效的方位欺骗，最现实的办法是采用两(多)站干扰机对毫米波雷达实施闪烁干扰技术，破坏毫米波雷达的跟踪系统，使其不能建立稳定的角跟踪。
4 结束语
随着毫米波制导技术的不断发展完善、更多的毫米波制导武器装备部队，毫米波无源干扰和有源干扰技术必将得到迅速发展，互为补充，共同构成一个完整的毫米波干扰技术体系。未来的毫米波对抗必将是一个全过程的、多层次的多样化的综合干扰体系。参考文献：
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80-83.
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[5] 沈均平. 两栖装甲车辆对抗红外/毫米波复合制导方法研究[J]. 激光
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[6] 施中明，兰杨茂. 毫米波有源干扰技术[J]. 电子对抗技术，2005
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