一种半主动雷达导引头及其信号处理方法
【专利摘要】本发明提供了一种半主动雷达导引头及其信号处理方法，该方法是通过采用锁频直波接收机体制、在回波接收机前级增加低噪声高频放大器、在照射信号间断期直波接收回路采用保持记忆/回波接收回路采用弹速补偿外推方法和数字正交调制解调的角误差提取方法，达到提高直波信号与回波信号检测快速性，优化超短连续照射时间条件下回波接收机工作灵敏度，以及提高回波信号处理快速性的目的。
【专利说明】一种半主动雷达导引头及其信号处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半主动雷达导引头设计领域，特别是涉及一种在超短连续照射时间条件下，能够快速有效截获跟踪目标的半主动雷达导引头总体设计方法。
【背景技术】
[0002]半主动雷达导引头是一种通过接收目标反射的地面信号系统照射信号，对目标进行探测和跟踪的设备，由此可知半主动雷达导引头对目标的有效探测依赖于地面信号系统提供的照射信号，而随着各种电子技术发展日趋成熟，长时间照射目标的雷达极易被对方发现并作出不利于己方的反应，因此，应尽可能的缩短其连续照射时间，在这一情况下，半主动雷达导引头如何在超短连续照射时间内快速完成对目标的有效截获跟踪就显得至关重要了。
[0003]现有的半主动雷达导引头多采用间断连续波体制，即照射信号为如图1所示的间断连续波信号，在信号持续照射时间A内，导引头检测并接收直波信号和回波信号，提取目标角误差信号和多普勒频率信号，在信号间断期则采用回路保持的方法对直波信号和回波信号进行记忆跟踪，其中信号持续照射时间h均在IOms以上(如某型号地空导弹武器系统制导站的持续照射时间为20ms)，这是由于现有的半主动雷达导引头多采用锁相直波接收机，采用模拟电路进行角误差信号提取，其中锁相直波接收机完成锁相时间在Ims以上，采用模拟电路进行角误差信号提取时间为5ms?6ms，再考虑约3ms回波信号积累时间，累加即可知其正常工作所需的持续照射时间不小于10ms。而在现在电子技术中，对方的电子侦察设备只需要毫秒级的时间即可完成对地面信号系统的被动定位，并作出反应。因此，本发明拟从采用锁频直波接收机、回波接收机速度跟踪回路依据弹速补偿频率进行速度跟踪外推和数字正交调制解调的角误差提取方法等方面改进导引头设计方法，达到快速有效完成对目标截获跟踪的目的。
[0004]同时，现有的半主动雷达导引头回波接收机采用高频放大滤波器、中频放大器等多级放大器级联，给回波接收电路引入了较大的基底噪声，噪声系数在IOdB以上，使得若采用现有回波接收机体制，回波接收机进行Ims的回波信号积累所对应的工作灵敏度仅能达到_150dBW，难以满足信号系统的使用需求。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供了一种半主动雷达导引头及其信号处理方法，该半主动雷达导引头及其信号处理方法通过采用锁频直波接收机体制、在回波接收机前级增加低噪声高频放大滤波器替代多级放大器级联、在照射信号间断期直波接收回路采用保持记忆/回波接收回路采用弹速补偿外推方法和数字正交调制解调的角误差提取方法，从而达到在超短连续照射时间条件下，有效截获跟踪目标信号的目的。
[0006]本发明主要通过以下技术方案予以实现:
[0007]本发明提供的一种半主动雷达导引头，包括并行设置直波接收机和回波接收机，直波接收机由直波天线、锁频环路、检波器依次连接组成，回波接收机由回波天线、回波接收机前级、中频处理单元依次连接组成；所述锁频环路包括混频器、中频放大滤波器、直波限幅器、鉴频器依次连接，并设置有固态本振源分别连接于混频器和鉴频器；所述回波接收机前级由隔离器、回波限幅器、低噪声高频放大滤波器和混频器依次连接组成；固态本振源还和混频器连接。
[0008]所述锁频环路带宽Λ f3由下式确定:
[0009]2 (ai+a2) f0+ Δ fj ≤ Δ f3 ≤3 (afaj f0+ Δ fj。
[0010]所述回波接收机前级中隔离器、回波限幅器、低噪声高频放大滤波器的位置放置为，隔离器置于最前端，回波限幅器置于隔离器和低噪声高频放大滤波器之间。
[0011]一种半主动雷达导引头的信号处理方法，直波信号和回波信号分别按照直波接收机和回波接收机内部各部分的连接方式依次处理，其步骤是:
[0012]步骤一，鉴频器截获信噪比依据其输入/输出信噪比特性曲线，选取曲线斜率为
0.5位置对应的输入信噪比作为截获信噪比；
[0013]步骤二，在第一个照射信号的间断期，断开锁频环路，对固态本振源的控制信号进行保持记忆；
[0014]步骤三，在第二个及至之后的照射信号的间断期，以固态本振源保持的直波信号记忆结合鉴频器输出的频率误差形成直波基准频率输出至混频器处理；回波天线采用数字频率合成技术将回波信号处理为正交调制解调基准信号；
[0015]步骤四，中频处理单元依据自身速度补偿频率进行速度跟踪外推，既以飞行速度在与目标连线方向上的分量和照射信号波长计算速度补偿频率对中频处理单元中的速度跟踪回路的中心频率进行补偿；
[0016]步骤五，中频处理单元采用数字方式对俯仰、方位信号与和路信号进行归一化处理，并进行数字检波得到方位和俯仰信号通道的角误差信息。
[0017]所述自身速度补偿频率由下式确定:
【权利要求】
1.一种半主动雷达导引头，包括并行设置直波接收机和回波接收机，直波接收机由直波天线(I)、锁频环路(2)、检波器(3)依次连接组成，回波接收机由回波天线(4)、回波接收机前级(5)、中频处理单元(6)依次连接组成，其特征在于:所述锁频环路(2)包括混频器(21)、中频放大滤波器(22)、直波限幅器(23)、鉴频器(24)依次连接，并设置有固态本振源(25)分别连接于混频器(21)和鉴频器(24);所述回波接收机前级(5)由隔离器(51)、回波限幅器(52)、低噪声高频放大滤波器(53)和混频器(54)依次连接组成；固态本振源(25)还和混频器(54)连接。
2.根据权利要求1所述的半主动雷达导引头，其特征在于:所述锁频环路(2)带宽Af3由下式确定:
2 (ai+a2) f0+ Δ fj ^ Δ f3 ^ 3 (ajaj f0+ Δ fj。
3.根据权利要求1所述的半主动雷达导引头，其特征在于:所述回波接收机前级(5)中隔离器(51)、回波限幅器(52)、低噪声高频放大滤波器(53)的位置放置为，隔离器(51)置于最前端，回波限幅器(52)置于隔离器(51)和低噪声高频放大滤波器(53)之间。
4.一种根据权利要求1所述的半主动雷达导引头的信号处理方法，其特征在于:直波信号和回波信号分别按照直波接收机和回波接收机内部各部分的连接方式依次处理，其步骤是: 步骤一，鉴频器(24)截获信噪比依据其输入/输出信噪比特性曲线，选取曲线斜率为0.5位置对应的输入信噪比作为截获信噪比； 步骤二，在第一个照射信号的间断期，断开锁频环路(2)，对固态本振源(25)的控制信号进行保持记忆； 步骤三，在第二个及至之后的照射信号的间断期，以固态本振源(25)保持的直波信号记忆结合鉴频器(24)输出的频率误差形成直波基准频率输出至混频器(54)处理；回波天线(4)采用数字频率合成技术将回波信号处理为正交调制解调基准信号； 步骤四，中频处理单元(6 )依据自身速度补偿频率进行速度跟踪外推，既以飞行速度在与目标连线方向上的分量和照射信号波长计算速度补偿频率对中频处理单元(6)中的速度跟踪回路的中心频率进行补偿； 步骤五，中频处理单元(6)采用数字方式对俯仰、方位信号与和路信号进行归一化处理，并进行数字检波得到方位和俯仰信号通道的角误差信息。
5.根据权利要求4所述的半主动雷达导引头的信号处理方法，其特征在于:所述自身速度补偿频率由下式确定/ i 。
A
6.根据权利要求4所述的半主动雷达导引头的信号处理方法，其特征在于:所述步骤四中，根据目标机动引入的多普勒频率变化速率最大值/, X、间断期时间t'，确定间断期目标机动引入的最大多普勒频移/?/πωχ，依据速度跟踪回路的VCO最大频率漂移速率L-，确定间断期VCO频率漂移引入的频移/, = fkmt'，设计速度跟踪回路带宽2 (fdmax+fkmax)≤ Δ f4 ≤ 3 (f^fkmax)。
【文档编号】G01S13/30GK103675807SQ201310680716
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】田仁强, 唐志刚, 张淑琴, 谢洪泽, 桑隽永, 蔡猛, 辛增献, 李世平, 王诗琴, 赵丹 申请人:江南机电设计研究所