脉冲多普勒引信参数选择原则

一、调制脉冲宽度TM的选择

对于自差式脉冲多普勒引信调制脉冲的最小宽度主要由最大作用距离Rmax确定。因为在每一个脉冲周期间，信号到达目标并返回到引信必须有足够的时间。例如，引信的最大作用距离为Rmax时，从信号发出到碰上目标返回共走了2Rmax的距离，需要时间为t0＝2Rmax/c。若选择脉冲宽度为τM＝2t0时，脉冲前沿在经过目标返回后与发射脉冲在t0处重合，如图4-15所示。在回波脉冲宽度一半时间内发射信号与回波信号不重合，因此，混频后输出的脉冲宽度只有调制脉冲宽度的一半。随着目标的靠近，脉冲宽度逐渐增加。如果脉冲宽度τM＜t0时，那么在Rmax处，受多普勒调制的脉冲群消失，引信不会启动。因此在选择调制脉宽时，应使在弹目距离等于最大作用距离时，发射脉冲仍然有一部分时间与回波脉冲相重合，即应有以下限制

图4-15　发射信号与回波信号的关系

调制脉冲宽度的确定还与射频振荡器的频率有关。根据经验，在脉冲调制系统中，脉冲的宽度应足以宽到至少包含射频信号中心频率的200个振荡周期，即

式中，f0是射频振荡器的中心频率。这个式子只是在数量级的范围内成立。如果脉冲宽度太小，那么信号频谱就太宽，会使系统效率产生相当大的损失。

调制脉冲宽度的确定与多普勒频率有关。多普勒频率fd由公式fd＝2vrf0/c给出。式中vr是弹目接近速度。相对于多普勒信号的周期，脉冲宽度应该是相当窄的，以致使多普勒信号在被脉冲取样期间，也就是说在脉宽τM时间内，多普勒信号的瞬时值没有显著变化。在这种要求下脉冲宽度应如何选定呢？设多普勒信号为正弦波，可以表示为

E＝Emsinωdt

式中，Em是E的最大值，ωd＝2πfd。如能求出E的百分比变化与多普勒频率和脉冲宽度之间的关系，并认为在一定的E的百分比时电压可看成是恒定的。在这个条件下可以得到关于脉冲宽度的限制。为求出电压变化，将上式对时间微分可得

为求得E的最大变化速率，求出

令

得

取dE/dt最大的绝对值，以得到E的最大变化速率

以脉冲宽度τM代替dt，以ΔE代替，并将fd的表达式代入上式得

或

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这就是E的百分比变化与多普勒频率和脉冲宽度之间的关系。如果取ΔE小于Em的5%，则在脉冲持续时间脉冲的包络的幅度实际上接近于恒定，这时，脉冲宽度应满足下式

调制脉冲宽度的确定还应当考虑回答式干扰机的影响。发射信号从引信到达干扰机再返回引信所用的时间Δt是

Δt＝2R′/c

式中，R′是从干扰机到引信的距离。在一般情况下，干扰机的转发设备本身还要产生延迟时间δ，所以对回答式干扰机总的延迟时间为

当引信为自差式脉冲多普勒引信或是以发射脉冲信号作为相干检波的基准信号时，引信只能在发射脉冲持续期间内检测信号，如果Δt′超过了脉冲宽度τM，则来自回答式干扰机的任何信号都不能对引信发生作用，因为引信在接通工作期间干扰机的信号不可能被接收到。于是最大脉冲宽度应限制在

对于简单的接收、放大而立即转发的干扰机，在高灵敏度条件下，有产生自激振荡的趋向，这样一个固有的特点使这种干扰机具有高的干扰功率是不太现实的。因此，这类干扰机主要是采用门控类型的干扰机，在典型的门控延时转发器中，接收信号与再发射信号之间的延迟时间δ为两个微秒的数量级，这样，如果在脉冲多普勒系统中，采用的脉冲宽度为2μs，那么，这样的回答式干扰机即便是与引信相距在最短距离上，由干扰机返回的脉冲也不能与引信的发射脉冲相互作用。

二、调制脉冲频率的选择

脉冲多普勒引信作用的实质是提取多普勒信息，而该系统相当于一个取样装置，为了传送足够的信息以便较准确地恢复多普勒信号，必须考虑所需的取样数值。设多普勒信号为正弦波，先考虑正半周，若在这半周中等间隔的三次取样，一次在起始部分，一次在峰值部位，而最后一次是在末端，这样一条曲线就被确定了。再考虑后半周，一个样本取在负的峰值部分，一个样本取在周期的末端，当同前半周的取样相连接时，就给出了全周正弦波的最低限度的表示。当取样数值增大时，正弦曲线则更精确，即多普勒信号恢复得更准确。由上述分析，样本之间的时间间隔τM在极限情况下应满足

式中，Td为多普勒信号周期，而

代入上式可得

时间τM可认为是在给定f0时，为确定多普勒信号的各脉冲之间的最大时间间隔，即为调制脉冲重复周期。上述结论也能满足采样定理的要求，即

式中，τs为采样间隔，Fm为信号最高频率。

以上对脉冲多普勒引信的调制脉冲宽度及重复频率的选择原则进行了分析，下面通过一个具体实例介绍如何应用上述的一些基本原则来确定其有关参数。

配用于某航弹的脉冲多普勒引信，已知航弹降落时对地面的接近速度范围大约为vr＝600m/s，正常作用高度h0＝30m，射频振荡器工作频率f0＝150MHz。

利用已给的这些值，根据式（4-10）可求出最小脉冲宽度为2×10-7s；根据式（4-11）计算的最小脉冲宽度为1.3×10-6s；由式（4-12）可得到最大脉冲宽度为13.3×10-6s；又可根据式（4-13）得最大脉冲宽度为2.2×10-6s。分析以上计算结果，可认为调制脉宽τM选在1.3×10-6s和2.2×10-6s之间为合适。选择调制脉冲重复频率可从式（4-14）中求出脉冲最大时间间隔τM为41.6×10-5s左右。

根据对现有某些脉冲多普勒引信的统计得到，一般调制脉冲宽度在0.8～4μs之间，调制脉冲重复周期为30～50μs。我们根据上述选择参数的基本原则所确定的调制脉冲宽度及其重复周期也在此范围内。