比相测角与调频多普勒测速引信原理详解

调频比相引信是利用调频与比相测角原理相结合而设计的一种引信。它经常能同时获得目标的角度、速度等信息而控制引信作用。

比相是指通过沿弹轴配置并相隔一定距离的两组接收天线所接收信号进行相位比较，从而得到目标角度的信息。图3-24所示为两组接收天线与目标的相对位置，T为目标，A1与A2为两个接收天线。d为两个接收天线中心间的距离，φ为弹目连线与弹轴间的夹角，R为天线到目标的距离，ΔR为两个天线到目标的路程差。为分析问题简单起见，认为目标是点目标，而且天线到目标的距离远大于两接收天线间的距离，以至φ1≈φ2≈φ。从图3-24中可得目标到两天线的路程差为

ΔR＝R2-R1≈dcosφ

两接收天线所接收信号的相位差

图3-24　调频比相引信测角原理

式中，λ为接收信号载波波长。由式（3-48）可见，当φ在0°～90°范围内变化时，Δφ是φ的单值函数。只要通过鉴相器就可检出两组接收天线所接收信号的相位差，利用它可控制引信的起爆角。通过适当的信号处理电路，还可以使引信随着战斗部相对于目标的动态破片飞散方向变化，来连续地自动调整引信的启动角，使引信与战斗部能更好地配合。

图3-25　导弹与目标的相对位置

下面介绍一种利用比相测角、调频多普勒测速获得最佳起爆条件的引信。该引信可配用于地-空导弹。为说明该引信的设计思想，先分析最佳起爆条件。设导弹与目标为共面交会，其相对位置如图3-25所示。取战斗部中心O为坐标原点，M1，M2，M3，…，Mn为目标在不同时刻相对于战斗部中心的位置。φ为弹轴与弹目连线间的夹角，vr为目标相对于弹的相对速度，角θ为弹目连线与相对速度的夹角，vsf为战斗部破片静态飞散速度。由图3-25中可见，如果目标位于M3点时，战斗部起爆，目标与战斗部最大破片密度方向上的破片相遇于N点，便能获得高的毁伤效率，这时可认为是最佳起爆。由简单的几何关系可以得到最佳起爆条件为

vsftcosφ＝vrtsinθ

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若引信能连续地测出vsfcosφ和vrsinθ，并把它们送进比较电路进行比较，当两者相等时便输出一个启动信号推动执行级工作，引爆战斗部，这样便能获得最佳起爆。而且可以做到随着战斗部破片动态飞散方向的变化，自动连续地调整引信启动角，以保证引战配合的要求。关键的问题是如何测出vsfcosφ和vrsinθ。

vsf cosφ可以通过比相原理测得，根据式（3-48）可得

对于一定的弹和引信，式中vsf、λ、d均为已知数。利用两接收天线所接收的反射信号进行相位比较即可测得Δφ，也就得到了vsfcosφ。

vrsinθ可以通过调频多普勒原理测得，由前面可知多普勒频率

由制导系统给出vr，由引信测出fd，再经函数变换器变换，即可得到vrsinθ。

测出vsfcosφ和vrsinθ后，再比较两信号电压，当两信号电压相等时，则给出启动信号，实现最佳起爆。

该引信原理方框图如图3-26所示。

图3-26　比相测角、调频多普勒测速引信原理方框图

调频原理引信除上述外，还有一种称为“复合调制法”原理，即指在现有的正弦调频信号上，再加上脉冲调幅，组成调频、调幅复合调制，以获取距离截止信息，有效地降低安全高度，提高引信的低空性能。此外，采用“多频正弦调制技术”可以改善单一频率正弦调频距离模糊问题，从而改善引信的低空性能。