IFF系统的工作过程和关键技术

IFF系统

IFF系统是指敌我识别系统，在军用上第一种较为实用的IFF系统为Mark X系统，但它最大的缺陷在于容易被地方欺骗，后来发展起来的Mark XⅡ增加了保密模式—4模式，4模式为军用的加密识别模式，通过特定的加密算法和不断更新的密钥对识别信息进行加密，以防止信号被敌方破译和欺骗。

现代外军(主要指欧美)的IFF系统就包括了Mark X、Mark XⅡ、Mark XⅡA三种，其中Mark XⅡA为最新的IFF系统。

Mark XⅡ系统共有六种工作模式，分别为模式1，2，3/A，4，C，S模式(包含了之前Mark X系统的)。其中模式1，2，4模式专用于军用识别，其它模式为军民共用。而Mark XⅡA又增加了模式5模式，它们都是向下兼容的。

IFF系统的核心是二次监视雷达(SSR)，分为军用和民用二次雷达，并由此在民航逐步发展起来了空中交通预警和防撞系统(TCAS)、广播式自动相关检测(ADS-B)，其中ADS-B的空地数据链系统包括了VHF数据链模式(VDL4)、二次监视雷达S模式(1090ES)、扩展电文和通用访问收发机(UAT)，是未来民航的主要空管进行“自由航路”的主要管理手段。

IFF系统的地面询问机发射频率为1030MHz，机载应答机发射频率为1090MHz，应答机一般安装在飞机机身的下部和机身的顶部，选择其中一个信号较强天线进行发射，其天线具有一个水平全向方向图，作用距离一般在300km左右。

工作过程

工作过程简述如下：询问机天线发射频率1030MHz的指定询问模式脉冲信号；应答机接收到并确认该询问信号后，以对应模式，通过全向天线发射频率1090MHz的应答脉冲信号。该应答信号被询问机天线接收到后，送往接收机和点迹录取器，点迹录取器检测到飞机后再计算出飞机方位、距离，进行应答信号解码以确定飞机的识别码和高度码，然后将数据形成飞机报告，传送至空管中心。

二次雷达按照询问和识别处理方法的不同又划分为空中交通管制雷达信标系统(ATCRBS)和离散寻址信标系统(DABS或模式S)，通常前者称为A/C模式或传统模式，后者称为S模式，也是第三代的二次雷达。

ATCRBS中，地面雷达不加区分地询问和识别所有主波束驻留时间内的飞机，可以识别飞机的代码和高度，机载应答机对无副瓣抑制要求的询问提供应答信标；DABS在主波束驻留时间内则能点名询问飞机的代码和高度或传递管制/飞行管理信息，机载应答机的功能需要与之配合提供应答信标。

关键技术

二次雷达的发射和接收体制为：传统模式条件下，三询问脉冲两波束发射、单应答脉冲三波束/三通道接收体制；S模式条件下，询问脉冲为四个。

图 1 传统模式的三询问脉冲两波束发射示意图

图 2 传统模式的单应答脉冲三波束/三通道接收示意图

传统模式二次雷达中，脉冲P1+P3和脉冲P2分别由Σ波束和Ω波束向空中辐射，如图 1所示；S模式二次雷达中，脉冲P1+P2+P6和脉冲P5分别由Σ波束和Ω波束向空中辐射。接收体制采用Σ、Ω和Δ的三波束对应三通道接收机分别对单个应答脉冲同时接收(单脉冲体制)，如图 2所示。

图 3 Σ波束/Ω波束水平方向图

上图 3是实测的Σ波束/Ω波束水平方向图，可见除了在Σ波束的主瓣方位外，在其它方位上Ω波束的增益均超过Σ波束的增益。

Ω波束和Σ波束

Ω波束和Σ波束的配合使用有两个目的：一是询问过程中用于抑制副瓣方位的应答机对询问的应答，称为询问副瓣抑制(ISLS)。具体过程是：脉冲P1和P3由Σ波束辐射，脉冲P2由Ω波束辐射，脉冲P1、P2和P3的辐射功率相同，由于受Σ、Ω波束天线不同增益的调制，使得对于天线波束瞄准轴的不同方位上脉冲功率比值P1/P2不同。

应答机接收到这些脉冲后，比较P1和P2的相对幅度，可判断出这些询问脉冲是从询问机天线副瓣方位接收到的(P2>P1)，还是从主瓣方位接收到的(P1>P2)。民航标准为：P1>P2=9dB，必须应答；P2>P1，不应答；P1>P2=0～9dB，可应答也可不应答。所以P2也被称为副瓣抑制脉冲或控制脉冲。

另一个目的是：在接收应答的过程中用于抑制从副瓣方位接收到的应答，称为接收机副瓣抑制(RSLS)。具体过程是：利用连接天线Ω波束端口和Σ波束端口的对应接收机Ω通道和Σ通道，比较接收机两通道输出端同一应答脉冲信号的幅度，可判断出该应答脉冲的接收方位，只有位于天线主瓣方位上的应答脉冲才会送到后续的应答处理器，副瓣应答脉冲在通过接收机时可被抑制，也称为副瓣匿影。

审核编辑：汤梓红