第二章 伪码调相脉冲多普勒复合引信原理伪码调相脉冲多普勒复合引信系统式伪码调相引信和脉冲多普勒引信的复 合体制引信，所以在介绍伪码调相脉冲多普勒复合引信之前，有必要对伪码调相 引信和脉冲多普勒引信的原理做简单介绍2.1 伪码调相引信原理及其特征信号分析2.1.1 伪码调相引信工作原理伪码调相引信具有检测灵敏度高、距离截止特性好、抗干扰能力和测距能力 强灯特点，成为引信体制中重要的发展方向之一伪码调相引信是一种发射信号 相位按调制信号作规律变化的引信，伪码调相系统采用二相相移键控调制方式， 又称为BPSK调制，其原理框图如图2.1所示，主要由射频振荡器、伪码产生器、 0/n调相器、混频器、收发天线、恒虚警接收机、相关器、检波以及信号处理器、 执行级组成图 2. 1 伪码调相引信原理框图参照图 2.1，整个伪码调相引信的工作原理如下：首先伪码产生器产生的伪 随机码对射频振荡器产生的高频载波进行0/n调相，由发射天线向外辐射当 发射信号遇到目标发射回来后，进入接收天线，与本振信号进行混频，滤波后输 出中频信号随后进入恒虚警接收机进行归一化处理，再进入相关器与固定延迟 的本地伪码信号作相关处理，输出含伪码自相关函数的相关信号，该信号经过检 波和信号处理后，输出启动引爆信号。
2.1.2 伪码调相引信信号分析整个系统的工作流程如图2.1所示，首先，由伪码产生器产生m序列信号 m(t)，y 沪 /t — T /2-iT - jNT、 …八m(t)=乙乙 rect ( c c c) (2.1.1)1 M t 式中rect(t /T ) = 4 □ —2 c , p为双极性m序列，取1或者-1ci|o其他m序列对本地高频载波进行0/n调相，载波信号为：x(t) = Acos@ t +0 ) (2.1.2)00式中，A为载波幅度，w载波角频率，0为载波初始相位这里，可将初始相位002.1.3)0 认为 0，不会对研究结果产生实质性的影响，这样，载波信号可以写为： 0x(t) = Acosw t0经伪码调相的发射信号可表示为：x(t) = Am(t)cos w t ( 2.1.4)0发射信号与目标相遇后，反射回来的信号进入天线接收段，回波信号可表示为：u (t) = Am(t-t)cos w (t-t) (2.1.5)r r 0式中，A为回波信号幅度，t为信号从引信到目标往返的时间 r混频器中的本振信号与载波信号有相同的角频率，可表示为u (t) = A cosw t (2.1.6)L L 0混频器输出信号：u (t) = r(t) x u (t)dL= Am(t-t)cos(t-t)xA cosw t2.1.7)r L 0=—A A m(t -t) [cos(2w +w )t + cosw t]2 L r 0 d d式中，w为多普勒角频率，并且多普勒频率f = 2vf /c，v为弹目相对速度，f d d 0 0 为载波频率，c为光速。
混频器的信号经过低通滤波，滤除高次谐波分量，输 出的信号可以表示为：u (t) = A m(t-t)cos w t (2.1.8)d d d可以从上式中看出，低通滤波器的输出信号为延迟的伪码信号和多普勒信号 的乘积，波形图如图2. 1. 2所示：(b) 多普勒信号(c) 低通滤波器输出信号图 2.1.2 伪随机序列，多普勒信号以及低通滤波器输出信号 低通滤波后的信号与本地固定延迟的伪码信号进行相关，本地固定延迟的伪 码为：d (t)二 m(t -t 0)2.1.9)式中，p为预订炸高所对应的固定延迟，T二2R /c，积分时间取一个伪码周0 0 0期NT，相关器输出信号的达式为：c1u = I 叫 u(t)d(t)dtR NT 0c=-^fNTc A (t—T)cos(① t)m(t—T )dt (2.1.10)NT 0 d d 0c上式中，cosO会影响积分值，如果在一个伪码周期NT内，①T n兀就会改d c d变某些伪码的极性，使m(t—T )由“ + 1”变为“-1”，而“-1 ”变为“ + 1”因此 在伪码的参数选择中，一般选择周期T使得OT兀，即伪码的码字频率比多普d勒频率高的多，在一个伪码周期内，多普勒信号的幅度保持基本不变，可将多普 勒信号移到积分符号外，相关器输出信号为：1NTcA cos O tNTcd0m(t —T )m(t —T )dt0二R(t —t )A coso (2.1.11)0 d d式中， R(T—T )为伪码的自相关函数，由式(2.1.11)可以看出，相关器的输出 0信号为伪码自相关函数与多普勒信号的乘积，信号的大小由R(t—t )和A决定， 0d当T=T时，U有最大输出A。
相关器的输出送到信号处理部分，经过峰值检测、 0 R d比较器最后进入执行级，当相关器的输出大于或等于比较器中的比较电平时，比较器输出启动信号，触发执行级产生引爆信号2.2脉冲多普勒引信原理及其特征信号分析2.2.1 脉冲多普勒引信工作原理脉冲多普勒引信是利用距离波门定距，综合了脉冲体制和多普勒体制引信的 特点，可以测速同时也能定距并且由于是脉冲体制，只在脉冲期间发射信号， 功率较小，具有较强的抗干扰能力脉冲多普勒引信一般用于导弹上，一般而言， 外差式的脉冲多普勒引信性能比自差式的好，所以，一般都采用外差式引信其 原理框图如图2.2.1 所示：2.1.1 )高频脉冲信号是由脉冲发生器产生，脉冲信号可表示如下：S (t)二 AP (t) * £ 5 (t — NT) 0 T0/2式中，A为脉冲宽度；J为幅值为I，宽度为L的脉冲；T为脉冲周期；8⑴为 狄拉克函数图 2.2.1 脉冲多普勒引信功能原理框图式( 2.2.1 )可以改写为：S (t)二 P (t) *兰 8 (t - NT) ( 2.2.2 )0 勺2 高频脉冲对振荡器产生的本地载波进亍调制，此处，将本地的载波信号初始相位取为 0，并不会影响本质结果。
调制信号可以写成：S ( t )= A c 0K800/2P -(tcN = — 8NT)2.2.3)式中，A为射频脉冲幅度，®为载波角频率 00高频脉冲由天线发射到空间，发射信号与目标相遇后反射回来并被接收天线接收，得到的回波信号如式(2.2.4)所示：S (t )= A c OKS t —c r r 0P) t-q * 2) 8 t — ntc0 / 2N=-82.2.4)式中， A 为回波信号幅度， c 为信号往返于弹目之间的时间延迟r考虑到式(2.2.4 )中的c是由于弹目的相对运动所导致的，所以可以将式( 2.2.4 )改为：S (t) = A COS(K +K )tr r 0 dP (t-c)* 28 8(t-NT)c0/2N=-82.2.5)式中， K 为多普勒频率d接收到的回波信号先与本振高频信号进亍混频，然后通过低通滤波器，滤出高次谐波，输出信号可写为：S (t)二 A cos① t P (t—T)8(t-NT) (2.2.6)d d d T02L N 」式中， A 为低通滤波器输出的信号幅度d最后的信号处理电路是对本地基准脉冲进行固定延迟，产生距离波门，对低 通滤波器输出的信号进行距离波门选通。
这样，在到达预定炸高时会产生一个相 关峰，输出给执行级其实脉冲多普勒体制与伪随机码调相体制引信的信号处理 电路极其相似，脉冲体制是利用脉冲产生器经过固定延迟后的距离波门与中频回 波信号做相关运算，伪码体制则是利用伪随机码产生器经过固定延迟后的伪随机 码与中频回波信号做相关运算2.3 伪码调相脉冲多普勒复合体制引信原理及其特征信号分析 2.3.1 伪码调相脉冲多普勒复合体制引信工作原理 以上分别介绍了伪随机码调相引信与脉冲多普勒引信，采用伪码调相测距系 统具有抗干扰能力强的特点，但是距离副瓣减小了其抗分布式杂波的干扰能力 脉冲多普勒引信具有良好的距离截止特性，同时具有距离分辨和速度分辨的特点 使之具有对抗地、海杂波干扰的能力但是，一般的接收机对发射信号的检测灵 敏度低，并且容易造成距离模糊等问题所以，采用了伪码调相与脉冲复合体制 引信，具有尖锐的距离截止特性，并使距离模糊特性得到很大的改善，抗干扰能 力也同时提高，兼具了两种体制的优点这里的伪码调相与脉冲多普勒复合调制 根据脉冲的不同有两种不同的类型，如果是周期性的脉冲，相当于对伪码调相后 的信号进行脉冲幅度调制，称该体制为伪码调相脉冲多普勒复合体制；如果脉冲 具有脉位随机性，称为伪码调相与伪随机脉位复合体制。
本论文主要研究的是第图 2.3.1 伪随机码调相脉冲多普勒复合体制引信基本原理伪随机码调相脉冲多普勒复合体制引信基本原理如图2.3.1 所示它主要由时序产生模块、发射模块、接收模块、信号处理电路、引信执行电路、电源电路等组 成时序产生模块主要负责产生发射的伪码与脉冲信号，并且包括产生距离波门 和固定延迟的伪码脉冲信号发射模块由高频振荡器、调相器、脉冲调制器以及发射天线组成其功能在 于向空间发射一定功率的经过伪随机码调相、高频脉冲调幅的射频脉冲信号接收模块由接收天线、带通滤波器、混频器、低通滤波器、距离波门选通电 路组成经过混频器滤出射频载波信号，再经过距离波门选通输出被多普勒频率 调制的伪随机码双极性视频脉冲序列信号处理电路由相关器、多普勒滤波、检波信号处理电路组成主要完成相 关解调，获取目标的特征信息，在预定炸高处输出引信启动执行信号引信执行电路收到信号处理电路给出的启动指令后，产生一个点火脉冲引爆 战斗部参照图2.3.2所示的复合调制引信工作波形，以七位m序列为例，复合引信 工作过程如下：调相器在伪随机码“C”的作用下，对高频振荡器产生的射频信号的相位进 行0/n调制，然后通过脉冲“A”进行脉冲幅度调制，由发射天线向预定空间辐 射。
图 2.3.2 复合调制引信工作波形图信号在遇到目标后反射回来被天线接收，经过混频器，再经过距离波门“B”对 其进行距离波门选通，抑制了距离波门外的信号混频器中的本振信号是由高频 振荡器产生的少量连续信号距离波门输出的信号幅度被多普勒频率调制，进入 相关器，与本地固定延迟的伪码脉冲信号进行相关处理当探测到的目标达到预定炸距时，目标回波信号经过混频器、距离波门选通， 与本地固定延迟的相关码“D”脉冲完全一致，相关器此时输出的多普勒信号幅 度最大也就是说，随着弹目距离的接近，多普勒信号的幅度会逐渐增大，直到 达到预定炸距，多普勒幅度达到最大值相关器输出的多普勒信号，经过多普勒 滤波、检波处理得到了目标的特征信息，从而完成目标的检测，并根据起爆条件， 产生引信启动信号复合调制引信的具有两次相关处理：第一次是距离波门选通；第二次是回波 信号在相关器中与本地固定延迟的伪码脉冲信号做相关处理因此可以大大抑制 引信作用距离之外的干扰信号，有效地增强了其抗干扰性能2.3.2 伪码调相脉冲多普勒复合体制引信各节点信号分析复合调制引信各个节点信号波形表达式如下(忽略信号初始相位)： 高频。