敏感弹目敏引信的工作原理详解

敏感弹目敏引信用毫米波辐射计，其原理方框图如图6-23所示。下面介绍此引信的工作原理。

图6-23　敏感反装甲弹毫米波辐射计原理方框图

一、直射敏感弹误差分析

爆炸成型弹丸对地面的命中点偏到了弹丸飞行弹道的一边，令偏距为DF。当天线和战斗部瞄准线的偏距为π/2弧度时，则

式中，θ0为发火时战斗部瞄准线与垂直线的夹角；θF为检测目标时天线瞄准线与垂线的夹角；ω为弹丸旋转角速度，rad/s；τ0为从检测目标到引爆战斗部的点火延迟时间；H为引信距目标所在平面高度。

弹丸旋转速度不稳定时，误差Δω必将引起中点偏差ΔDF，则

当ωτ0＝π/2时，代入式（6-65）得

图6-24画出了误差方程曲线（高度25m）。从图中可以看出，使旋转速度不稳定减小时，敏感弹的脱靶量减小，即精度高。

二、直射敏感弹毫米波目敏辐射计

目敏辐射计原理方框图如图6-23所示。图中噪声加法器中的3dB混合电路能够把出现在输入通道的两天线接收功率进行相加。当两个非相干信号相加时，根据热动力学理论，每个信号的功率都损失一半，如果混合输入功率与天线温度tA1和tA2有关，则相加输出温度是（tA1＋tA2）/2。这种3dB灵敏度损失是和狄克开关辐射计的灵敏度相对应的，而狄克开关辐射计是以全功率辐射计比较而言的，这种混合相加系统是有其优点的。它不需要射频开关，也不需要加上复杂的狄克系统信号处理装置（开关驱动器、开关速率振荡器和同步检波器），而且整个辐射计系统的尺寸、质量、功耗和成本都大大减小了。

图6-24　旋转速率误差曲线

弹丸旋转时，只要每个天线先对天空后对地面扫描，且每个天线都旋转180°，则相加温度将保持不变。如果天线正对目标毁伤概率小的水平扫描时，相加温度将出现瞬变。

下面介绍系统各部件的基本结构和工作原理。

1.辐射计天线

这种辐射计使用的天线是阵列馈电柱形抛物面反射器天线，由波导阵列和柱形抛物面两部分组成。

开槽矩形波导装在柱形抛物面天线反射器的焦点线以内，反射器延长了波导的全长。沿着波导长度方向，在波导窄边上开一系列矩形槽，另一些槽口则在与波导长度方向垂直的对角线上斜切而成。除开槽段外，波导两端向后弯曲装到反射器上。(www.xing528.com)

为了保证足够的带宽，这里使用了行波阵列，谐振槽口末端馈电阵列则沿波导以非谐振间距隔开，终止在匹配负载上。有限斜视角（阵列法线和最强辐射方向之间的夹角）是这种阵列所特有的。在这种情况下，斜视角为7.5°。为满足5°～10°斜视角的要求，天线还有±2.5°的机械调节角。整个工作频率范围内斜视角变化不到±2.5°。阵列内每个单元的电性能均可由机械尺寸来控制。沿阵列开槽的适当斜度和槽长均由计算机辅助设计和经验设计来保证。

天线主要参数如下：

天线孔径：＜2 258mm2；

中心频率：35GHz；

带宽：1GHz；

极化：沿飞行方向线极化；

E平面波束宽度：7°；

在中心频率上，E平面波束指向：7.5°；

频率改变时波束角变化：＜2.5°；

H平面波束宽度：7°；

波束效率：80%；

电压驻波比：最大为1.5。

2.混频器耿氏振荡器

辐射计的一个关键部件是35GHz平衡混频器。采用先进的印刷电路技术可使其生产成本最小。使用低成本的梁式引线二极管和薄膜垫还能进一步降低辐射计成本。薄膜垫既提高了本机振荡器的稳定性，其成本又比铁氧体隔离器低得多。

印刷电路混频器把微带、共面线和屏蔽线都组合在一块板上。本机振荡器的信号通过本机振荡器垫进入混频器。这种垫用镀有金属的薄膜板做成。用这种垫除增大了耿氏振荡器的稳定性外，还把本机振荡的激励电平减到9dB，以达到混频器的最佳性能。印刷的单极电路把所需的本振功率传给微带，以不平衡方式激励共面线二极管。由于二极管中的信号是由屏蔽线射频通道以平衡方式馈入，其平衡方式不能在微带中传播，故得到了固有的射频和本振之间的隔离。把一对梁式引线二极管焊在共面线上，其直流通路经本机振荡旁路线接地，从而使二极管本身加上了偏压。这种混频器本振功耗只有0.8W，变频损耗为7.8dB。

3.中频放大器

中频放大器由几个薄膜电路组成，频带宽度为10～500MHz，噪声为4dB。放大器额定增益为65dB。此增益和带宽结合在一起即可保证隧道二极管检波器的噪声功率近似为-20dB。

4.模拟和数字信号处理机

参看图6-23。中频放大器输出信号经检波器检波，检波器输出信号经直流放大器放大。直流放大器输出脉冲信号，弹旋转一周，输出两个正脉冲，测量脉冲数即可测出弹丸的旋转速度。此脉冲可供数字处理机作为旋转同步信号。直流放大器输出的脉冲信号经低通滤波器并取出平均值VD，将此信号经电位器分压作为电压比较器的门限参考电压。另外，直流放大器输出的信号还有一路输给低通和高通滤波器进行滤波，低通滤波器的有效时间常数为0.1ms，高通滤波器则用以减少噪声值，以提供一定程度的模拟脉冲宽度的鉴别。天线扫描一次给出一个窄脉冲，代表背景下的目标温度。经滤波的脉冲电压Us与比较器的门限电压进行比较，当Us大于比较器门限值时，比较器输出一个目标脉冲。此目标脉冲输给数字信号处理机，经处理后，确定目标中心，触发两个抛射器中的一个，打开双端头爆炸成型战斗部的盖，并在适当时间引爆战斗部。

数字处理机可测量目标脉冲宽度，并确定目标特性是否与装甲车辆特性相符，从而识别目标。数字处理机如要给出起爆信号，必须对目标进行两次连续探测，即一个天线探测一次。它使用时标速率技术导出向目标中心发火的时间，还确定用哪个雷管引爆。这样，使弹丸直接射向装甲目标。