一种多普勒无线电引信接收机门限电路研究

程 丰，刘刚金，杨 宁，闫晓光

一种多普勒无线电引信接收机门限电路研究

程 丰，刘刚金，杨 宁，闫晓光

（国营洛阳丹城无线电厂，河南洛阳 471000）

目前空空导弹主动式无线电引信多采用连续多普勒接收方式，而其门限电路的性能对整个接收机的灵敏度等指标都具有至关重要的影响作用。通过分析总结了门限电路的选择依据，给出了一种门限电路原理图。从等效模型的绘制、电路工作流程等方面系统介绍分析了该电路，其经验和分析思路对工程技术人员具有指导意义。

引信 门限电路 增益 接收机

0 引言

无线电引信就是利用辐射的电磁波来探测目标的近炸引信[1]。其实质就是一台近距雷达（SRR），当制导系统将导弹导引到目标附近，在弹目交会时，近炸引信探测目标反射的或辐射的无线电波，经过混频、相关、或检波等各种技术措施，对目标进行识别，并且分离出与目标距离、速度等相关信息，进行综合处理后，在有效杀伤目标位置，输出引爆信号，引爆战斗部[2]。

主动无线电引信包括发射机，调制器，收、发天线，接收机。接收机包括高频混频、滤波、放大、第二次混频、滤波放大、门限电路。门限电路作为连续多普勒主动式无线电引信接收机的一部分，对整个引信接收系统的性能起着至关重要的作用，其主要功能是对滤波放大后的多普勒正弦波信号进行处理，以得到适合逻辑电路处理的方波信号[3]。

在单门限比较器中，输入电压在阀值电压附近的任何微小变化，都将引起输入跳变，不管这个变化是来自输入信号还是外部干扰，因此单门限抗干扰能力很差。而滞回比较器具有滞回特性，即惯性具备一定抗干扰能力[4]。滞回比较器采用的是运算放大器LM710负反馈接法。

本人根据现场实践经验，从理论角度着重介绍一种使用LM710构成门限电路的技术参数分析方法，从而找到如何提高门限电路技术指标方法。

1 门限电路作用分析

由于前舱测试系统的可测性设计和导弹电路的可测性设计，进行引信测试时，引信内部信号发射后至测试系统加调制和高频处理，输出混合信号至引信混频放大滤波处理，中频输出信号模数转换及数字电路处理等过程[5]。

图1 引信测试原理图

门限电路位于逻辑板上，它用来处理中频输出信号。逻辑板的部分电路方框图如图2。门限电路是一个电压比较器，是滞回电压比较器，过门限的电压被输出至逻辑板判定分系统根据接近脉冲和离开脉冲的数量和连续性来判定是否输出引信起爆信号[6]。

图2 逻辑板的部分电路方框图

2 门限电路分析

2.1 概述

常见的滞回比较器电路如图3。

图3 常见滞回比较器电路

图4是采用的滞回比较器电路[7]。由于多普勒A和多普勒B信号在经过滞回比较器判断时，所采用的是同等电路结构，下面以多普勒A信号的转换过程来叙述滞回比较器的工作过程。

2.2 电路分析

2.2.1 电路概述

以三极管Q1的状态可以将整个比较器系统分为两个工作过程。第一个工作过程，三极管Q1处于截止状态。第二个工作过程，三极管Q1处于饱和导通状态。受Q1和Q2两个三极管的控制作用，三极管起开关作用。其组合分为4种。其中由于Q1的集电极和Q2的基级通过稳压二极管VR2相连，当Q1饱和导通时，Q1的集电极UC=11 V+UCE1=11.3 V，小于15.7 V，不受稳压二极管VR2的影响。Q2的基级无电流通过，Q2转变为截止状态。在此种状态下Q2不会出现饱和导通状态。

图4 滞回比较器

当Q1截止时，由于Q1的集电极UC=U1，大于15.7 V，此时二极管处于反向击穿状态，Q2基级存在电压大于Q2发射极0V电压，Q2饱和导通，稳压二极管VR2将UC=U1稳定在15.7 V位置。此时三极管Q2不存在截止状态。其对应的逻辑关系如表1。

表1 逻辑关系

两个三极管Q1和Q2的状态始终处于相反状态。

2.2.2 第一个工作过程

1）U1点的电压

在Q1截止，即当UBE1≤0.7 V时，UI电压主要受VR2影响。U1点电压在不考虑稳压二极管VR2影响时其通过分压所得到的电压计算公式如公式（1）。

在公式（1）中代入各个电阻值，计算出来U1。由于稳压二极管VR2的稳压值为15 V，加上Q2基级电压UB1，那么稳压二极管VR2正端的电压值为（15+UB1）V。将稳压二极管负端的电压U1和正端的电压值为（15+UB1）V进行比较，其比较结果有两个：

（1）如果正端（15+UB1）V≥负端U1；二极管不导通，不起稳压作用，U1电压由公式（1）决定，应为19.66 V。

（2）如果正端（15+UB1）V＜负端U1；二极管导通起稳压作用，U1电压不由公式（1）决定，应为（15+UB1）V。

2）三极管Q2的作用。

三极管Q2截止的充分必要条件为：基级的电压小于等于发射极电压[9]。Q2的发射极接地，因此UC1=0，对二极管VR2和三极管Q2进行直流等效分析，其等效的电路图如图5。

图5 等效电路

当VR2导通时，Q2的基级电压为（15+UB1）必大于0（发射极电压），三极管be导通，ce导通，三极管Q2输出VCQ电压（低电平电压，在0V附近）。此时，U1的电压为（15+UB1）V=15.7V。

当VR2不导通时，Q2的基级电压为0 V，三极管be截止不导通，ce截止不导通，三极管Q2输出5V电压。此时，U1的电压可以确定。

3）Un电压分析

稳压二极管VR1的稳压值为11 V，电阻R8和R10为调式电阻。

对A点进行节点分析法[8]进行分析计算：

进入节点UA的两个输入电流分别为：通过RII的电流(VR1-UA)/R11=(11-UA)/10和通过R9的电流(UI-UA)/（R10+R9），从节点UA输出的1个电流为UA/R8。

因此：[(1-)/11]+[(-)/（10+9）]=/8进行转换后，UA=（11R8R10+11R8R9+10R8U1）/（R8R10+R8R9+10R8+10R9+10T10）代入电阻值，可得A点电压UA=（726+0.2U1）/66.53和电压比较器正输入端电压，Un=UA+（U1-UA）/（R10+R9）*R9，当VR2导通U1取15.7 V，计算出UA1；当VR2不导通U1取值确定，计算出UA2，UA2大于UA1。

所以Un=UA+（U1-UA）/(R10+R9)*R9代入各项数据。计算出Un1值。

2.2.3 第二个工作过程

三极管饱和的充分必要条件为：基级的电流与三极管放大系数的乘积大于集电极的电流。三极管Q1处于饱和导通状态。

选取适当的R3值便可以控制基级电流ib1的值，实现Q1的饱和导通。此时Q1的集电极UC=11 V+UCE1=11.3 V，小于15.7 V，不受稳压二极管VR2的影响。Q2的基级无电流通过，Q2转变为截止状态。

在第二种状态下，对A点使用节点电流法，按照上述的计算方法进行计算，可以得到Un2值。

2.2.4 流程分析

1）电压比较器简介

LM710电压比较器的内部结构如图6。

图6 电压比较器内部结构

LM710电压比较器的主要技术指标：反应时间40 ns；输出正电压为14 V，负电压为-6 V。

LM710电压比较器常用作正弦波转方波，迟滞比较器是正反馈，反馈电阻不能随便选择，要根据理论计算，算出比例之和在根据电流的大小得出具体的电阻值。

2）初始状态

起始状态，当导弹飞向目标，引信接收机开始工作，23V电压存在，电压比较器的输入端U-电压不存在，电压比较器没有输出，Q1截止，Q2导通。此时电压比较器的正端输入为Un1值。

3）循环状态

图7 循环状态

多普勒频率为kHz级别，时间周期为μs级，电压比较器的滞回时间也即循环所需时间不会影响多普勒频率，也不会对最终的测试结果产生影响[10]。

3 结论

文章通过对连续多普勒主动式无线电引信接收机门限电路的作用、工作特性、初始状态、工作流程做了全面的分析总结，为工程技术人员在门限电路的分析方面提供了有力的理论指导思想，可有效提高现场技术人员在门限电路分析方面的能力。

[1] 崔占忠等. 近炸引信原理[M]. 北京: 北京理工大学大学出版社, 2009, 1-45.

[2] 丁鹭飞, 耿富录. 雷达原理[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2005: 34-35.

[3] 牛亮, 钱天伟, 王秋霞等. 某型导弹无线电近炸引信测试系统[J]. 四川兵工学报, 2011(4): 47-49

[4] 王远. 模拟电子技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 1994, 224-225.

[5] 路明, 张戎, 陶冠时等. 无线电引信自动测试技术综述[J]. 舰船电子工程, 2009(5): 10-17

[6] 杨宁, 王小琴, 程晓雪等. 某型空空导弹近炸引信PF2故障典型案例分析[J]. 航空维修工程, 2018(12): 62-65

[7] 陈瑞强, 江月松, 裴朝. 基于双阈值前沿时刻鉴别法的高频脉冲激光测距系统[J]. 光学学报, 2013(9).

[8] 邱关源.电路[M]. 北京: 高等教育出版社, 1999, 216-218.

[9] 铃木雅臣. 集体管电路设计[M]. 北京: 科学出版社, 2014, 35-42.

[10] 蔡光斌, 胡昌华, 王鑫. 导弹测试设备故障模式分析与诊断技术[J]. 导弹与航天运载技术, 2007(2): 55-57.

Study on the threshold circuit of a doppler radio fuze receiver fuze receiver

Cheng Feng, Liu Gangjin, Yang Ning, Yan Xiaoguang

（State-owned Luoyang Dancheng Wireless Power Plant, Luoyang 471000, China）

TN96

A

1003-4862（2022）00-0001-04

2021-12-28

程丰（1982-），男，高级工程师。研究方向：空导弹及其测试设备故障诊断技术。E-mail: 963239620@qq.com