塔康空空测距工作模式应用研究

丁永强

(空军工程大学航空机务士官学校 航空电子工程系，河南 信阳 464000)

塔康是战术空中导航系统(Tactical Air Navigation System)的简称[1]，作为一种重要的机载无线电导航设备，能提供相对于塔康地面台的方位和距离信息，也可实现编队飞机间的空空测距功能。塔康空空测距设置有两种工作模式，分别是空空大和空空小，如不能根据具体飞行场景合理设置塔康空空测距工作模式，将发生无法测距或测距精度变低的问题。

1 塔康空空测距原理

塔康空空测距采用“询问/回答”式脉冲测距方式[2]，长、僚机配对工作，即设置成相同的X或Y模式，并相差63个波道，假设某架长机工作于1X波道，则所有编队僚机均应设置为64X波道。在一个编队内，长机只有1架，其余均为僚机，僚机能够测量到长机的距离，长机仅能够测量到最近僚机的距离，僚机间不能相互测距，一架长机能同时完成多架僚机的应答测距。塔康空空测距基本原理如图1所示。僚1测量到长机的距离D1、僚2测量到长机的距离D2，长机只能测量到僚1的距离D1。

图1塔康空空测距基本原理示意图

1.1 僚机到长机距离的测量

以僚1测量到长机的距离D1为例，先由僚1发出测距询问信号(脉冲对)，当询问信号被长机接收以后，长机经过一个固定的时间延迟(t延)后发出应答信号(单脉冲)，僚1接收到长机的应答信号后，通过同步识别，获取长机对自己的应答脉冲，根据式(1)计算出距离D1，其传输时间关系[3]如图2所示。

图2僚1到长机测距信号传输时间关系

式中，C为光速。僚2测量到长机的距离D2与D1测量过程一样。为避免某架僚机接收到长机对其它僚机的测距应答信号，出现错误距离跟踪，每架飞机测距询问设备都采用询问速率随机变动的询问方式[4]，测距接收设备只接收与自己同步的应答脉冲。

1.2 长机到僚机距离的测量

先由长机发出测距询问信号(脉冲对)，无线电波覆盖范围内的所有僚机均会接收到该测距询问信号，各僚机分别进行接收处理，经固定的时间延迟(t延)后发出应答信号(单脉冲)，长机接收所有僚机的应答信号，选取与询问信号时间差最短的僚机应答信号(收1)进行锁定，并根据式(1)计算出距离，测量距离为到最近僚机的距离，图1中测量距离为到僚1的距离D1，其传输时间关系如图3所示。

图3长机到僚机测距信号传输时间关系

2 不同工作场景下长、僚机工作模式设置

2.1 双机编队

双机编队如图4所示。长机和僚机都设置为空/空-小工作模式，长机测量到僚1的距离为D1，僚1测量到长机的距离D1，测距精度高。如此时长机设置为空/空-大，长、僚机间测距精度变低。

2.2 3架及3架以上飞机编队

3架及3架以上飞机编队时，长机需根据到僚机间的相对距离之比(距离比)进行针对性设置。

图4双机编队空空距离测量

图5小距离比时空空距离测量

图6 大距离比时空空距离测量

3 工作模式对测距距离比的影响分析

塔康空空测距与超短波话音通信最明显的区别是，超短波话音接收机只接收一路射频通信信号，接收电路根据该射频信号的强弱自动控制接收电路的增益倍数，即实现自动增益控制[5]，而塔康空空测距，长机接收设备需要同时接收多路射频询问信号，并进行应答，因此设置有两种接收电路增益控制方式，分别对应两种工作模式，实现不同距离比的测量范围和测量精度。

3.1 空/空-小模式时的测距距离比

当长机工作于空/空-小模式时，长机接收电路增益控制方式与超短波话音接收电路一样，接收电路增益控制方式为自动增益控制，其放大倍数依据距离最近的僚机询问信号，也即最先收到的询问信号进行锁定，同时设计门限使接收电路具有向下12dB至15dB的动态范围。

根据无线电波自由空间传播损耗公式[6]：

Lsys(dB)= 32.44+20lgd(km)+30lgf(MHz)+L大气损耗(2)

传播损耗与当前工作频率、信号传播距离和大气损耗有关，当工作频率和大气条件确定后，传播损耗只与信号传播距离有关。如图5所示，当距离长机最近的僚1以Pt(dBm)功率发射时，经过距离D1(km)，损耗为

L僚1(dB)= 32.44+20lgD(km)+30lgf(MHz)+L大气损耗(3)

长机接收到的信号电平为

Pr僚1(dBm)=Pt(dBm)-L僚1(dB)

(4)

=Pt(dBm)-32.44-20lgD1(km)-20lgf(MHz)-L大气损耗

(5)

长机接收电路以此信号作为建立增益控制的基准信号，并随着该信号的强弱变化而自动调整。对于僚2的询问信号，假设其发射功率也为Pt(dBm)，经过距离D2(km)，长机接收信号电平为：

Pr僚2(dBm)=Pt(dBm)-L僚2(dB)

(6)

=Pt(dBm)-32.44-20lgD2(km)-20lgf(MHz)-L大气损耗

(7)

由于接收电路具有12dB至15dB的动态范围，以最小值12dB计算，当Pr僚1(dBm)-Pr僚2(dBm)<12dB时，长机接收电路能同时接收处理僚1和僚2的询问信号。

当Pr僚1(dBm)-Pr僚2(dBm) >12dB时，由于超出长机接收电路的动态范围，长机接收电路不能正常处理僚2的询问信号。

当Pr僚1(dBm)-Pr僚2(dBm) =12dB 时，将式(5)和式(7)带入，得：

20lgD2-20lgD1=12dB

3.2 空/空-大模式时的测距距离比

当长机工作于空/空-大模式时，长机接收电路增益控制方式为固定增益，长机能接收处理的最强与最弱信号电平的差值不超过30dB。如图6所示，对距离长机最近的僚1发射的询问信号，长机接收信号电平为Pr僚1(dBm)，距离长机最远的僚2发射的信号，长机接收信号电平为Pr僚2(dBm)，由于长机接收到最强与最弱信号电平的容许差值不超过30dB。

当Pr僚1(dBm)-Pr僚2(dBm)<30dB时，长机接收电路能同时接收处理僚1和僚2的询问信号。

当Pr僚1(dBm)-Pr僚2(dBm)>30dB时，由于超出长机接收电路30dB的容许范围，长机接收电路不能正常处理处理僚2的询问信号。

当Pr僚1(dBm)-Pr僚2(dBm)=30dB时，将式(5)和式(7)带入，得：

20lgD2-20lgD1=30dB

4 结语

本文针对塔康空空测距工作模式设置进行了研究，给出了不同飞行场景下长、僚机空空测距工作模式设置方式，为塔康空空测距的使用提供了有益借鉴。空空编队时，应预先规划好编队队形，并根据编队队形调整情况，合理设置长、僚机塔康空空测距工作模式。