脉冲无线电引信设计

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1、沈阳理工大学课程设计说明书引言无线电引信的出现是引信发展史上的一次重大技术革命,由于它不是利用触觉,而是利用目标回波所携带的位置、速度等信息确认目标,因此比触发引信和时间引信更能有效地发挥弹丸对目标的毁伤效能,被称为是现代武器系统终端效能的倍增器,已经成为引信发展的主要方向。无线电引信按工作体制分为多普勒式、调频式、脉冲式、比相式和编码式等无线电引信，本文以地－空攻击目标时的弹目交会为背景，以脉冲无线电引信为对象，利用外差式多普勒引信原理。探讨了弹目交会和脉冲无线电引信的工作过程．由多普勒频率原理可知，若发射信号频率一定，那么多普勒频率随引信与目标的接近速度的

2、变化而变化。而又取决于射击条件和弹目交会条件。由此可知，多普勒频率的变化可以反映弹目接近速度信息。因此，研究弹目接近过程中多普勒频率的变化规律具有重要的实际意义。20沈阳理工大学课程设计说明书1多普勒效应的原理1.1多普勒效应的原理多普勒效应的实质：在振荡源与接收机之间存在相对运动时，接收机接收到的振荡频率与振源的振荡频率不同。这一现象首先在光学上由奥地利物理学家多普勒与1842年发现。假设波源S以VS的速度运动与接收机间R的相对速度VR接近（如图1.1（a)）所示，与接收机距离r的波源在时间t1发出的波到达接收机的时间见式1.1（1.1）在时间t2=t1+τ

3、，波源发出的波到达接收机的瞬时见式1.2（1.2）如果波源的振荡频率为f0,则在τ时间内发射出的波数见式1.3（1.3）而接收机接收的频率是（1.4）（1.5）（1.6）（1.7）同理我们也可得到波源远离目标时接收机接收到的频率见式1.820沈阳理工大学课程设计说明书（1.8）从式（1.7）和式（1.8）可以看出，当波源和接收机存在相对运动时，接收机接收到的振荡频率与振源频率不同，这就是多普勒效应。r图1.1(a)波源相对接收机接近的多普勒效应r图1.1(b)波源相对接收机远离的多普勒效应如果发射机与接收机间的相对速度远远小于光速，即，则式（1.7）与式（1.

4、8)可以完全的近似表示成下式（正号表示接收机接近发射源，负号表示接收机远离发射源)（1.9）在无线电系统中发射机与发射源处于同一弹体中，式（1.9）表示与引信有相对运动的目标处振荡频率。那么接收机接收到的由目标反射信号之多普勒频率将增大一倍，有（1.10）则（1.11）20沈阳理工大学课程设计说明书如果弹目是接近运动，则fd为正值，如果远离运动，则fd为负值2地空弹目交会的原理与仿真2.1弹目交会原理分析多普勒频率的变化可以反映弹目接近速度信息，下面以地对空射击为例观察多普勒频率变化规律。图2.1地空射击时与交会条件的关系在图2.1中，是目标速度；是弹速；为弹

5、对目标的相对速度；为弹与目标的接近速度（径向速度）；ρ为目标到相对弹道的距离（通常称为脱靶量）；θ为弹目连线与相对弹道之间的夹角；β为弹速矢量与目标速度矢量之间的夹角（称为弹目交会角）；R为弹目间得距离，设h为弹目相对高度；l为弹目水平距离。由图2.1可以得到：20沈阳理工大学课程设计说明书(2.1)（2.2)(2.3)由（2.1）、（2.2）和（2.3）可得（2.4）在一次具体射击中，式（2.4）中的、、和都是一定的，仅取决与弹目距离R和脱靶量。当弹目距离很远时，即R>>时，（2.5）于是可以把式（2.4）写成：（2.6）由上式可知，对空中目标射击时，多普勒

6、频率与引信工作频率、弹及目标速度和、交会角β以及ρ/R有关。图2.2与R/ρ的关系曲线20沈阳理工大学课程设计说明书为了分析随R变化的情况，把（2.6）以曲线的形式表示出来，如图2.2所示。由曲线可知，当R>2ρ时，变化很小，并趋近于，当R<2ρ时，很快下降；当R=ρ时，=0。当弹目之间距离由最近继续增大时，也由零开始增高。因此，在R=ρ附近有急剧地变化，变化最大的区间在R<2ρ范围内。利用上述多普勒频率变化的规律，通过选择多普勒频率可以控制引信起爆时弹目间的距离。2.2地空交会MATLAB仿真模型引信与目标交会满足地空条件，已知弹速，目标速度，弹目水平距离，

7、弹目相对高度，弹目交会角。载波频率，脉冲宽度，脉冲周期。根据设计指标利用MATLAB仿真软件，建立数学模型。研究弹目接近过程中多普勒频率的变化规律，弹目距离的变化规律，回波信号，以及发射和回波信号的多普勒频率。2．3仿真结果分析20沈阳理工大学课程设计说明书图2.3多普勒频率与时间关系MATLAB仿真弹目交会过程多普勒频率与时间的关系曲线结果如图2.3.1所示，起始时多普勒频率为347.86Hz。随着时间变化，频率在减小，在10秒时频率为333.21Hz。图2.4弹目距离与时间变化曲线如图2.3.2所示，起始时刻距离为6110，变化10秒后，距离为1000。曲

8、线成比例变化。20沈阳理工大学课程设计