伪随机码脉冲多普勒引信分析

2014-03-13 07:02索文斌

电子科技 2014年6期

关键词：混频器伪码射频

索文斌，张霖

(1.西安电子科技大学电子工程学院，陕西西安 710071;2.中国人民解放军93995 部队16 分队，陕西西安 710300)

目标反射的部分回波信号Sr(t)被接收天线接收，经传输线输送到距离门选通电路，在距离门“B”脉冲内的回波信号送到混频器与参考本振信号进行混频。距离门“B”脉冲外的回波信号将被抑制。混频器的参考本振信号是从射频源取得的少量连续波信号。

接收天线所接收到的目标回波为

引信是利用目标信息和环境信息，在预定条件下引燃或引爆战斗部装药的控制装置。低空和超低空进攻与防空作战是现代争夺制空权的作战方式之一，低空强地物回波和作战环境中的强电磁干扰严重影响了武器系统发挥威力［1－2］。

伪码调相引信检测灵敏度高、抗人为干扰能力强，但抗分布式杂波干扰能力较弱。脉冲多普勒引信的距离截止特性好，抗分布式杂波干扰能力强，但容易产生距离模糊。而采用伪随机码对脉冲多普勒引信的发射信号相位调制后，能使其具有尖锐的距离截止特性，并使距离模糊性能得到较大改善，抗干扰能力也有所提升。有效满足了某些类型导弹对强抗干扰能力和超低空性能的要求［3－4］。

1 伪随机码脉冲多普勒引信工作原理

伪随机码脉冲多普勒引信基本组成如图1 所示。由时序产生模块、发射电路模块、接收电路模块、信号处理电路模块、引信执行级电路及电源电路等组成。

时序电路模块由时钟产生器、调幅脉冲“A”产生器、距离门选通脉冲“B”产生器、伪随机码调相“C”脉冲产生器、相关参考码“D”脉冲延时器组成。主要功能是在时钟脉冲作用下，产生时序严格的各序列脉冲。

发射电路模块由射频振荡源、定向耦合器、0/π 调相器、脉冲调制器、微波功率放大器、馈线和发射天线组成。其功能是向预定空间发射一定功率、经伪随机码0/π 调相、由周期脉的射频脉冲信号。

接收电路模块由接收天线、馈线、距离门选通电路、混频器和视频放大器组成。接收由距离选通的射频信号，经零中频混频器，输出被多普勒频率调制的伪随机码双极性视频脉冲序列，并经视频放大处理。

信号处理电路模块由伪随机码相关器及信号处理电路组成。主要完成伪码相关解调，多普勒信号检波等时域、频域处理，以获取目标特征信息，并在弹目交会适当的位置上输出引信启动指令。引信执行级电路在引信启动指令作用下，产生具有一定能量的点火脉冲，使元件起爆［5］。

2 引信工作过程及信号分析

伪随机码脉冲多普勒引信工作过程及信号处理流程如下。

射频源振荡器输出稳定的正弦电压SCW(t)，经定向耦合器输入0/π 调相器上。调相器在伪随机码“C”脉冲的作用下，对射频信号的相位进行0°或180°二相调制。调制后的信号在脉冲调制器，经“A”脉冲取样后，送微波功率放大器放大，并由发射天线向预定空间辐射［6］。其发射信号为

图1 伪码调相脉冲多普勒引信原理框图

其中

式中，A 为各信号的幅值，ω0为载波角频率，cn(t)为取0 或1，对应伪随机码中0 和1 状态，TR为调制脉冲周期，τA为调制脉冲宽度。

接收天线所接收到的目标回波为

式中，R(t)为弹目瞬时距离，ωd为多普勒角频率，τR为弹目距离的时延。距离门脉冲B 选通的目标回波信号为

式中，tB为距离门时延，τB为距离门脉冲宽度。

混频器输出的零中频双极性视频伪码信号幅度被多普勒频率调制。该信号经视频放大处理后，被送至伪码相关器，并与来自相关本地码延时器的“D”脉冲信号，进行相关处理。

混频器的输出信号为

式中，Cnm(t－τR)=cos［cn(t－τR)π］，表示0 和1，与伪随机码相对应。延时器输出延时为τ0的伪随机相关本地码

滤波器积分时间为T 的相关器输出信号为

距离波门完全选通时，式(7)可变为

式中，cosωd项会影响积分值，若在一个伪码周期T=NTc内，ωdT≥π 就会改变某些伪码的极性。因此在伪码的参数选择中，一般选择伪码周期ωdT ＜π，这样可不考虑多普勒频率对积分值的影响，式(9)即为伪随机码的自相关函数［7］

设t'=t－τ0，τ'=τR－τ0，其值为

式中，P 为伪随机码码长，t0为码元宽度。

由于脉冲“A”的取样作用，相关器的输出如图2所示。

图2 伪随机码脉冲引信相关器输出

如图2 所示，当τR=τ0时，即目标处在引信预定的作用距离上，相关器有最大输出。当目标位置对应的τR处在调制脉冲重复周期附近时，因其不相关，则相关器输出微小，幅度下降至完全相关时的1/P。在其他位置时，因其脉冲“A”的取样作用，目标处在截止区域，相关器输出为0。相关器输出的多普勒信号，经时域和频域处理，获取目标特征信息和弹目交会信息，从而完成目标检测，并按预定起爆条件，形成引信启动指令，触发执行级电路输出起爆信号［8］。