谐波比较式调频多普勒引信信号处理技术

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1、第202810卷年第93月期．：集成屯路通讯Vo1．28No．3JlcHENGDlANLUTONGXUNSep．2010谐波比较式调频多普勒引信信号处理技术张浩然李贵娇房建峰(中国兵器工业第214研究所蚌埠233042)摘要针对三角波调制的调频引信进行了分析和研究，详细推导和分析了差频信号在静止和运动目标下的傅里叶展开，在此基础上给出了谐波比较的定距方案。根据谐波比较方案，实现了由运放、模拟开关等构成的信号处理解调电路和由单片机构成的中心控制单元。关键词谐波比较差频分析信号处理单片机混频k1调频测距引信原理一般的调频测距系统主要是通过测量差频的II1I频率来确定目标距离

2、的。图l是调频测距引信的．IIIIIIII原理方框图，主要包括天线，振荡器，调制信号发／}_—_1＼一生器，混频器，中放，鉴频器以及执行级等。／2一图2三角波调频的时间频率图图2可见，差频信号频率的高低取决于弹目间往返时间r，即对应于弹目距离的大小。设厂0为载波频率，2AF为调制的最大频偏为发射信号频率为回波信号频率，为差频信号频率。则发射信号频率：图1调频测距引信原理框图调频系统发射信号的频率是时间的函数，在无肌)=+×t(1．1)线电信号从引信发射到遇目标返回这段时间内，发回波信号频率：射信号已经发生了变化，于是导致回波信号的频率)=肿=+(￡(1．2)与发射信号频

3、率不同。两者之间的差值的大小与引信到目标问的距离有关，测定其频率差，便可得到差拍信号频率：引信到目标的距离。由图1可见，差频信号是在混(t)=I(t)-f,(t)f频器输出端得到的，然后通过信号处理，当达到要=I(f)+z]_(f)+()]I求的作用距离时，给执行级输出启动信号。现以三角波调制为例，说明其原理。图2为时=IL(f)+烈(f)一(f-州dt间一频率曲线，发射信号为线性调频信号，其频率随时间按线性规律变化，电磁波在弹目问往返=Ifo(f)+卜fo(f)-(f)+rI时间为：=2R／c，其中c为电磁波传播速度，尺为：一，，丁(＼1．‘3-，、／引信到目标的距离

4、。f第28卷第3期集成：电．路通讯5将7-=2R／c带人上式得：2谐波比较调频多普勒定距原理)=·2_R(1．4)在可以实现的参数条件下，调频测距系统存。在着不可忽略的测距误差，直接测量差频的频率Y．NJ．J—dr(t)2ZIF4AF。==(1．5)是无法完成引信定距任务的。而差频也不是简单d￡的单一频率，在重新分析差频的基础上，利用则=·2RM口tl口b／Simulink仿真，发现谐波比较式调频多普一．一：勒定距的方法可以避免上述问题，非常适合于引一T,,／2c—·c(1．6)信定距系统。故R‘L7)2．1三角波调制方式的差频理论分析2．1．1静止目标差频理论分析对三

5、角波线性调频测距引信系统而言，发射图3给出了发射和接收信号的频率一时间关信号的频率对时间的导数为常数，等于频率随时系图，为了简化分析，利用对称性，发送信号为实间变化的斜率，也称频率调制斜率。由式(1．7)可线，被提前了r／2，接收信号为虚线，被延迟了r／2，见，当凋制参数和△F固定时，根据差频信号频而不是把所有的延迟都放在了接收信号。通常发送率的大小就可以确定对应的弹目距离。当固定信号作为参考信号，和这样都有移动的傅立叶级数和的参数值，仅仅只改变△，时就可实现高低炸相似，只是每一项将会添加一个相位修正。分档。-1，／N一——+一／■’，●；拱寺三2／／／J，。＼．1／／

6、一二N14／／／22＼、2L，N、／，，＼、，／一厂＼图3三角波调频瞬时频率图在图3中发射信号频率在表达为：△63=一+2~rAF一2~rzlFf．,+2offor=4Arf．t+△(1+2，'mr)+(2．1．1)(2．1．6)接收信号表达为：△西4=8Vf．t+87rAFt一21rAFr=4a￡+△F(1—2r)+厂0(2．1．2)+21rAFt~fro+2刀。△丁+Z~for(2．1．7)根据图3中发射和接收信号的瞬时频率，利用a4,=8丌△rf．t一8IraFt一2Fr+21rAF／f,,+2矾下+2(2．1．8)咖=2qrf(2．1．3)J混频后输出的信号电平

7、是和e。=cos(a+)就可以得到5个部分的瞬时相位差为：I．成比例的。考虑到在一I／2f．