一种低温漂的小型化接收前端调试方法研究∗

张丽娟

（中国西南电子技术研究所 成都 610036）

1 引言

导引头是精确制导武器的核心部件，具有体积小、重量轻、分辨力高、抗干扰能力强等优点，因此，毫米波雷达导引头［1～4］现在被广泛地应用于精确制导。而非相参雷达导引头由于不需要单独设计频率源，原理简单清晰，结构简洁，也广泛应用于海防弹中。

本文介绍了一种应用于非相参雷达导引头［5～6］的低温漂的小型化接收前端的调试方法。非相参导引头接收前端［7］的接收信号与本振信号的相位不具有一致性或者关联性，接收前端的接收信号与本振信号由各自单独产生。所以，非相参导引头面临着本振VCO频率漂移［8］和随温度漂移的问题，因此，解决VCO 频率漂移以及在全温度范围内保持接收机对信号频率的稳定跟踪是该类技术的难题之一。

针对非相参雷达输出频率变化范围很大造成系统不能稳定工作这一难题，通过各种电路优化设计以满足VCO 频率漂移和温度系数指标，但是在批生产中调试工作量大，批生产能力差等问题不仅需要熟练电路调试［9～13］技能，更需要适合该类接收前端的调试方法。

2 接收前端工作原理

小型化接收前端应用于海防弹导引头，主要实现以下功能：和、差通道实现开关保护，信号低噪声放大、镜频抑制下混频以及前置中频放大；完成自频调支路镜频抑制下混频；本振实现倍频、放大以及三功分。

和、差通道分别由PIN 开关、低噪声放大器、镜频抑制混频器组成，如图1 所示。为了保证和差两通道的幅度及相位一致性，我们将和差通道的腔体及电路设计的完全一样。这样，两个通道因环境条件改变而引起的幅相变化方向一致，从而减小和、差通道间动态幅相差。

图1 小型化接收前端原理图

发射机耦合输出的信号经过自频调支路输出后送给中视频单元，自频调支路除没有LNA 外，其余电路与和差通道相同。

本振源电路主要由VCO、压控电路、倍频器、驱动放大器以及三功分器组成。

低频电源控制电路主要由低频电路板及相关器件组成，主要实现各个器件的分压、稳压、VCO电压转换以及中频放大电路等功能。

3 调试方法

由于在非相参导引头接收前端中，发射机输出频率为负温度系数，而VCO 输出频率为正温度系数，从而在全温范围内，中频频率变化范围很大，从而造成整个系统不能稳定工作。为了解决这一问题，我们设计了一种温度漂移补偿电路。该电路可以很好地解决本振频率漂移，能保证全温范围内接收机对信号频率的稳定跟踪。但是在经过小批生产过程中，发现该接收前端调试难度大，生产性差，故障返修率高等问题。

调试难度大主要体现在VCO 的调谐斜率、温度系数、中心频率三个指标相互关联，电路中的电阻对三个指标均有影响，经常调试好中心频率，再调VCO 的调谐斜率、温度系数以后，中心频率又偏了，或是调好调谐斜率，中心频率，再调温度系数后，调谐斜率又超指标了，令调试人员非常头痛。产品反复调试，生产性很差，生产周期特别长。

针对这一问题，我们认真分析VCO 调谐以及温度漂移补偿电路，如图2所示。

图2 VCO调谐以及温度漂移补偿电路

根据放大器虚短虚断的原则，则虚短：

虚断：

输出电压计算，应用叠加定理，假定一个电压源短路，此时分压电压加另一个短路的分压电压：

实际电路中，u1和u2只接一路，则接u2时，

将式（10）代入式（9）中

uvin从0～12V 变化，使uvcout在VCO 所需电压范围内变化，因此，

其中：

电路中，R5为温补，则在调试中，R5和R6主要调温补，R2和R3主要调f0，也就是截距，因此我们可以按照三步调试法，先调VCO 的调谐斜率，然后调温度系数，最后调中心频率点。按照此方法，可以基本把调试变量固定下来，即在调试过程中，我们先通过调试R8和R9的值，将VCO 的调谐斜率固定下来；然后再调试R5和R6的值，将温度系数调试在要求的范围内；最后调试中心频率，也就是影响中心频率的因素中，主要是式（12）中的截距b，R8、R9、R5、R6调试好以后，影响中心频率的因素就只有R3和R4了，因此调试R3和R4的阻值就可以将中心频率调试好，这样，三个互相关联的指标就通过分步调试独立隔离开来，达到简化调试任务，降低调试难度的目的。

4 试验结果

按照第3 节分析的“先调谐斜率、再温度系数、最后中心频率”的“三步”调试法，经过试验验证，收发前端调试简单可靠，调试几套以后就可以把阻值固定下来，剩余的组件就可以按照该阻值直接装配，大大减少了调试工作量。由于接收前端需要三种不同的中心频率，我们可以按照该调试方法把三种不同中心频率的组件的阻值固定下来，按此阻值装配，后续由于阻值精度的不同，大多数产品无需调试，各别产品仅需要微调，至此，本文提出的一种低温漂的小型化接收前端调试方法成功解决了该组件调试难度大，生产效率低等一系列问题。

该方法可以从根本上提高VCO 的控制精度，明显降低了调试难度，大幅度提高了产品生产效率，显著提升了产品质量。后续，该收发前端完成生产交付116套，所检一次交验合格率100%，军检一次交验合格率100%，用户下厂验收一次交验合格率100%。同时，创造了直接经济产值近五百万，也为后续几百套过千万的批量生产奠定了坚实的基础。

5 结语

综上所述，此次研究的一种低温漂的小型化接收前端调试方法，充分考虑接收前端工作原理，分析调谐斜率和温度漂移补偿电路让组件符合指标需求。进一步分析后，发现调试环节是产品质量控制的关键环节。针对这种情况，优化了调试步骤，细化了试验方法，并固化到调试说明和测试细则等文件上，用于指导产品的调试生产和过程质量管理，强化了过程控制，提高了产品质量。