相关噪声引信的工作原理解析

在噪声引信中，目标的距离和速度信息不能像上述其他原理的无线电引信那样从回波中直接提取，必须对目标回波的相位和幅度采取特殊处理技术，即采用相关技术才能消除距离与速度的模糊，提高其抗干扰能力。相关噪声引信是利用相关法原理，即其接收机是一部相关接收机，它可以确定接收的目标回波信号与延迟的发射信号之间的相关函数，从而利用随机的发射信号与回波信号相关函数的最大值R（Δτ＝0）来测距。因此，必须把发射的基准信号f1（t）延迟一段时间τ，并使τ等于回波的延迟时间τ0。相关接收机的核心部分是相关器，其原理方框图如图5-8所示。假设发射信号为f1（t），接收信号为f2（t），则

f2(t)＝af1(t-τ0)＋fn(t)

图5-8　相关器原理方框图

式中，a为回波信号的幅度系数；fn为回波中所包含的其他噪声信号。

接收的信号与经过延迟的发射信号（基准信号）f1（t-τ）进行互相关运算，即

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式中，R21（τ）为f1（t-τ）与f2（t）的互相关函数；Rx（τ）为f1（t-τ0）与f1（t-τ）的自相关函数；Rnx（τ）为fn（t）与f1（t-τ）的互相关函数。要使R21（τ）的峰值与自相关函数包络Rx（τ）的峰值相一致，必须使信号f1（t-τ）与fn（t）独立无关，则Rnx（τ）＝0。然而当信号延迟时间τ有限时，实际的R21（τ）与理论上的相关函数不同，要想精确地获得R21（τ）包络的最大值，必须使信号延迟时间τ尽量大，并且要τ＝τ0时（即对应引信的预定启动距离R0），R21（τ）有最大值。

另外由于弹目之间有相对运动，所以在R21（τ）的高频分量中包含有多普勒频移。为了检测出多普勒信号，一般在相关器中要加一组多普勒滤波器，或者加一个多普勒信号放大器。因多普勒频率反映了弹目之间的速度。

图5-9所示为一个相关噪声引信的原理方框图。由噪声源产生的噪声中心频率为5MHz、带宽为1.2MHz的高斯形状频谱。噪声与本振为145MHz的信号在混频器中进行混频后，形成一个中心频率为150MHz、带宽为1.2MHz的高斯频谱的载波，经过功率放大器后输给发射天线。基准信号是由部分的发射信号与本振信号在混频器中混频，再经过延迟后形成的。由于混频器输出的是下边频，所以延迟线输出的基准信号又恢复到5MHz。接收的回波通过高频放大器，混频器及5MHz的放大器输入到相关器。相关器输出经过多普勒放大器，该放大器中心频率为300Hz、带宽为40Hz。终端装置相当于执行级，当信号超过一定幅度后可控制点火电路输出启动信号。

图5-9　相关噪声引信原理方框图

相关法噪声引信原理很简单，但实现很困难。主要是对相关处理的信号要求高。首先要求发射的随机噪声信号要有足够宽的频谱和足够大的功率；其次是要求接收机的放大器必须是宽带放大，以保证噪声频谱性质不变；还要求相关器的延迟线必须有均匀一致的幅频特性和线性的相频特性。如果上述要求中有一项做不到，则发射信号的自相关函数就难以再现。除此之外，还有一个缺点，即相关函数在τ＝0时有最大值，也就是距离为零时相关函数为最大值。那么根据相关原理设计的噪声引信，只要发射天线有少量的信号直接泄漏到接收天线时，就可能遮蔽大时延的信号，导致引信作用不正常。因此该引信的收发天线需要高的隔离度。