无线电引信

无线电引信是利用无线电波及其传播特性来探测目标的引信，它具有以下应用特点：

（1）弹目之间作用时间短。不论是导弹还是常规弹药的无线电引信，都是在与目标做高速相对运动的过程中工作的，特别是无线电引信发射和接收天线的波束都较窄时（有的波束宽度仅4°～10°），在与目标高速交会时，波束扫过目标时间极短，甚至只有数毫秒。在弹目之间如此短的交会时间内，无线电引信应能保证探测并获得足够的目标及弹目交会信息。

（2）在目标近区工作。无线电引信的最大作用半径要与战斗部（或弹丸）杀伤半径相匹配，其作用距离通常在几米至数十米范围内，该作用距离可与目标的外形尺寸、长度在同一数量级。目标在无线电引信的工作近区时受球面波照射，在交会过程中，天线波束又是扫过目标的，故目标呈体目标特征，而不能看成点目标。在设计无线电引信时，应根据目标的近区特性考虑目标反射信号特征。

（3）弹目交会过程中目标特性不是常量。无线电引信接收到的目标反射信号是目标上大小不等的反射面逐次作用的结果，当交会过程中目标越过天线方向图时，观测角不断改变，其变化范围等于天线方向图的宽度。当脱靶量较小时，目标进入天线方向图范围内，此时弹目交会距离与目标外形尺寸处于同一数量级，目标的各部分出现在辐射源和接收天线的不同距离上。当天线方向图很窄时，目标被局部照射，天线波束不能覆盖住整个目标，而只能覆盖目标的一部分。特别是当发射天线和接收天线分开设置并且又有一定距离，而天线方向图又很窄时，目标被发射天线方向图照射的部分可能与接收天线方向图照射的部分不重合，在设计中应充分考虑这一特点。

（4）尺寸小。无线电引信受到弹体尺寸和空间限制，其结构必须很小、很紧凑。引信的发射与接收天线安装在导弹或常规弹药的外表面，为了不影响弹丸的空气动力性能，天线必须与弹体外表面共形，且天线性能在弹丸飞行过程中不能因振动过载、侧向过载和轴向过载而发生变化。由于引信空间尺寸较小，所以设计中应尽量减小发射系统对接收系统的泄露影响。为了减小射频信号对信号处理电路的影响，无线电引信的敏感装置与信号处理电路之间常通过穿心电容器进行电连接。

（5）强度高。为了保证平时运输、存储、发射及在弹道上时无线电引信的性能和工作状态不变，引信天线及元器件的装配位置应固定，固定方式一般采用蜂窝座、骨架或印制电路板结构，以保证元件装配位置准确及引线的尺寸、位置一致。经调试后，性能合格的无线电引信的电路组件一般应进行塑封或灌封，以保证其性能及强度。目前，常采用具有良好高频性能的高压聚乙烯或聚氨酯发泡灌封料作为原料，进行塑封或灌封。经灌封的无线电引信的电路外面一般都加有风帽，用于保护引信内部的零部件在弹道上不产生形变，风帽本身在发射及在弹道上时受激波作用，不应产生软化或烧蚀。风帽一般由塑料风帽与金属座组成，也可仅为塑料风帽，要选用耐高温、不可燃、不产生或不易产生静电作用的高频性能良好的材料，如高分子PPO材料及具有良好高频性能的耐高温、高强度的聚芳砜等。

虽然都是利用无线电波工作，但由于所采用的原理和体制不同，无线电引信种类繁多。

根据无线电引信发射与接收系统之间耦合程度的不同，无线电引信分为自差式和外差式：自差式引信的发射和接收完全共用同一电路、同一天线，称为自差机；外差式引信的发射和接收系统是分开的。

根据调制方式的不同，无线电引信也有很多类型。其中，连续波多普勒无线电引信是最基本的形式，它的发射、接收、混频及检波作用由收发共用天线的自差机完成，由于线路及结构都较简单，易于调试，元器件货源充足且价格低，因此在常规弹药无线电引信中已广泛应用。调频体制无线电引信较连续波多普勒体制定距精度高、抗干扰能力强，随着器件水平的提高及微带电路的发展，该种体制已不仅仅用于导弹引信中，在常规武器的弹药引信中也得到应用。脉冲体制的无线电引信尽管比连续波多普勒体制有更多优点，但由于国内器件水平等原因，在常规兵器弹药引信中还未得以应用，仅在导弹引信中得到应用。

连续波多普勒体制的无线电引信是利用弹目接近过程中电磁波的多普勒效应来探测目标的，它可以工作在米波段，也可工作在分米波、厘米波、毫米波段。常规弹药无线电引信常采用自差机，其原理框图如图6-21所示。

图6-21　自差式多普勒无线电引信框图

自差机本身为高频振荡器。目标出现时，弹目之间的相对运动产生多普勒效应，接收的回波信号的频率比发射信号高出一个多普勒频率，因此自差机将产生拍频为多普勒频率的差拍振荡，经检波后形成低频的多普勒信号，工作过程如图6-22所示。

图6-22　自差机工作波形图

根据弹目交会过程中多普勒信号的特征，可利用其幅度信息，也可利用其频率信息。若对空多普勒引信在弹目交会过程中不能直接命中目标，则在弹丸接近目标时，多普勒频率急剧变化，利用这种特点的外差式多普勒无线电引信的原理框图如图6-23所示。

图6-23　利用频率信息的外差式多普勒无线电引信框图

调频体制无线电引信是发射频率按调制信号规律变化的等幅连续波信号，利用回波信号与发射信号的频率差确定弹目之间距离的装置。由于调频无线电引信是通过测量频率的方法确定目标参数的，所以能较准确地确定弹目距离，而炸点散布与目标特性无关。当调频系统与目标存在相对运动时，还可获得目标速度信息，有利于引战配合。

引信设计中必须考虑由弹丸飞行中振动、章动等所引起的颤噪效应所产生的电噪声干扰。这些噪声大部分出现在从直流到接近1kHz的一个相当宽的频段内。调频体制可使引信信号频谱避开上述噪声频段，并用一种低噪声方法把信号检测出来。

调频体制可以测距，利用定向天线还可以选角。对空中的运动目标可根据不同交会条件，采用相应办法测出多普勒频率，以此来测速，这样更便于引信炸点的控制。正弦波调频多普勒无线电引信的框图如图6-24所示。

图6-24　正弦波调频多普勒无线电引信框图

当弹目之间有相对运动时，在频率被调制的情况下，调制频率各次谐波的周围都有一对边带，其频率都与谐波频率相差一个多普勒频率。混频信号经边带放大的输出信号幅度与距离有关。经二次混频后，可得到多普勒信号，取高次谐波边带信号即可避开低频振动噪声的影响。

脉冲体制无线电引信的主要功能是发射具有一定重复周期的射频脉冲信号，并接收由目标反射的回波信号。回波脉冲相对发射脉冲产生时间延迟，而延迟时间与弹目相对距离有关，因此，只要测量出延迟时间，即可确定弹目距离。脉冲无线电引信的框图如图6-25所示。

图6-25　脉冲无线电引信框图

脉冲无线电引信只在脉冲持续周期内发射射频能量，其平均功率小而峰值功率高。如果采用“距离门”电路，其距离截止特性好，通过选择脉宽还可提高抗干扰能力。但由于引信的作用距离小，所以要求调制脉宽很窄，并且要求发射与接收系统间隔离完善。

伪随机码体制无线电引信是用伪随机码作为调制信号的一种调频（相）或调幅的引信，其原理框图如图6-26所示。

图6-26　伪随机码无线电引信框图

发射受伪随机码调制的射频信号时，从目标反射的信号经混频产生双相编码多普勒输出，该信号经视频放大加至解码器。解码器也就是视频相关器，视频信号与编码信号在视频相关器中进行相关检测。如果目标回波信号来自调制码和相关码之间延迟时间所对应的距离上，则信号可被解调。当目标回波的延迟时间与相关延迟时间稍有区别时，相关器的输出含有编码和解码成分，但解码成分或相关多普勒的振幅要减小。当延迟差别增大时，相关多普勒振幅连续减小，直到延迟时间等于码的一个比特时，只能得到不相关的频率，被多普勒滤波器滤除。这种自相关作用使引信具有良好的距离响应，即距离分辨率高、测距精度高且编码信号隐蔽，难以侦察，其抗干扰能力要比调频定距引信高100～200倍。