脉冲多普勒引信距离副瓣问题分析

袁涛 范明君

摘 要：      在超低空攻击巡航导弹的场景中，由于脉冲多普勒引信存在距离模糊，可能会出现虚警的现象。本文对脉冲多普勒引信的模糊图及海面回波特性进行分析，提出了随机脉位调制、随机二相码调制和重复频率跳变三种距离副瓣解决措施，并进行了对比分析。结果表明重复频率跳变具有良好的抗距离副瓣性能。

关键词：     脉冲多普勒引信; 距离副瓣; 超低空; 随机脉位调制; 随机二相码调制; 重复频率跳变

中图分类号：     TJ760; TJ43

文献标识码：    A

文章编号：     1673-5048（2022）02-0087-06

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2021.0204

0 引  言

无线电引信是空空导弹武器系统的重要组成部分，如美国AIM-120导弹、“霍克”导弹、“不死鸟”导弹和PAC-1导弹，法国“海响尾蛇”导弹，意大利“阿斯派德”导弹，俄罗斯S-300PMU1系统和48N6E导弹、S-300V系统9M82导弹、道尔M1系统9M330导弹等[1]均采用了无线电引信。其中脉冲多普勒无线电引信具有良好的距离截止和速度选择特性，具有较强的抗干扰能力[2]，在空空导弹中得到了广泛的应用。

随着空空导弹作战空域向低空扩展[3]，使用空空导弹拦截海面低空飞行巡航导弹的作战需求越来越迫切。但是脉冲多普勒体制无线电引信在原理上就存在距离模糊的情况，当引信低空使用时，强烈的海面反射可能会导致引信发生虚警。

对于脉冲多普勒引信抗距离副瓣的影响，常用的措施主要包括增加随机脉位调制或随机二相码调制。文献[4]对脉冲多普勒体制、随机脉位脉冲体制、0/π调相脉冲多普勒体制的抗距离副瓣措施进行了分析，随机脉位脉冲体制抗距离副瓣能力较好，但难以获得速度信息，作用距离近; 0/π调相脉冲多普勒体制会损失启动概率。本文从雷达模糊函数出发，对脉冲多普勒无线电引信距离模糊导致虚警的原因进行了分析，对比了随机脉位脉冲多普勒、随机二相码脉冲多普勒引信、重复频率跳变脉冲多普勒的性能，研究表明重复频率跳变脉冲多普勒体制可以较好地解决距离副瓣虚警问题。

3.3 重复频率跳变脉冲多普勒引信

雷达中常用的解距离模糊的方法是通过发射两种不同PRF的信号[12]，两次检测的脉冲重复频率不同，其距离副瓣位置也不同。对于在引信作用范围内的目标，其在两次不同脉冲重复频率下的回波信号，均会在距离接收门处被引信接收到，并被引信识别为目标。

对于距离副瓣处产生的虚警信号，由于两次检测的距离副瓣位置不同，因此，在弹道飞行的同一时刻，不会出现两个重复频率均检测到距离副瓣背景回波的情况（两种重复周期的公倍数除外）。根据该特点，可以区分本周期和距离副瓣处的回波，如图12所示，图中不同颜色代表回波脉冲的对应关系。

假设某个时刻引信与地海面背景的距离为L，且此距离正好对应为fR1的距离副瓣值，则对于重复频率为fR1的引信，地海面回波会进入引信距离门，经过相关滤波后会输出多普勒信号; 对于重复频率为fR2（fR1≠fR2）的引信，地海面回波无法进入引信距离门，引信无输出。

一般情况下，跨周期的远距回波无法同时进入两个重复频率下的距离副瓣，因此引信完全抑制了距离副瓣的影响。但其存在的问题是，当引信与海面的距离为两个距离副瓣的公倍数时，回波会稳定进入引信距离门，此时引信会出现虚警，因此，在设计时必须使得两个重复频率下的距离副瓣最小公倍数足够远，回波能量无法达到引信检测门限。

根据以上分析可知，通过采用随机脉位信号或随机二相码信号调制，距离副瓣处回波功率谱峰值衰减可达到20 dB左右，但当引信波束正垂直海面出现镜面反射时，由于回波能量很强，其功率谱峰值仍然会达到引信门限，为此需要进一步采取频域恒虚警的方法来抑制距离副瓣回波的影响， 如此则系统构成复杂、计算量大。而重复频率跳变脉冲多普勒引信在重复频率跳变后，可完全避开距离副瓣的影响，在系统实现上仅需要对重复频率切换即可，软硬件实现均较为简单，特别适合对传统脉冲多普勒引信的改进，系统成本较低。

4 结  论

探测隐身目标的需求使得引信灵敏度日益提高，同时引信工作频率和弹目相对速度的提高使得引信脉冲重复频率越来越高，因此，脉冲多普勒引信距离副瓣虚警的问题也日趋严峻。本文对脉冲多普勒体制无线电引信距离模糊导致虚警的原因进行分析，提出了随机脉位调制、随机二相码调制和重复频率跳变三种距离副瓣解决措施，并进行了对比分析。结果表明，采用随机脉位信号或随机二相码信号调制，可以对距离副瓣处的能量大幅衰减，但仍需要结合频域信噪比进一步避免虚警，且系统较为复杂，而重复频率跳变可完全抑制距离副瓣的影响，软硬件实现较为简单，其缺点是抗有源干扰性能不如随机脉位信号或随机二相码，因此，在引信设计时应结合具体需求進行合理选择。

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Analysis of Range Sidelobe of Pulse Doppler Fuze

Yuan Tao*，Fan Mingjun

（Naval Equipment Department，Wuhan 430061， China）

Abstract： When attacking cruise missile at ultra-low altitude，the pulse Doppler fuze may appear false alarm at the range sidelobe due to range ambiguity. In this paper， the ambiguity graph and the sea echo characteristics of the pulse Doppler fuze are analyzed， then three solutions of range sidelobe false alarm are proposed and compared， which are random pulsed phase modulation， random binary-phase modulation and repetitive frequency hopping. The results show that the repetitive frequency hopping method has good performance of anti range sidelobe.

Key words： pulse Doppler fuze; range sidelobe; ultra-low altitude; random pulsed phase modulation; random binary-phase modulation; repetitive frequency hopping