毫米波导引头信号处理技术探究

【关键词】毫米波导引头 信号处理 目标识别

质量轻、体积小且抗干扰能力强是毫米

波导引头的优点，能够在末制导阶段实现目标

的发现、跟踪和识别。在毫米波导引头信号处

理技术中，信号处理算法是核心，因此，本文

结合信号处理理论，就才能实现毫米波信号处

理机在工程上的应用。

1 正交双通道信号的获取方法

根据奈奎斯特采样定理，采样信号的频

率fs 要比信号截止频率fH 高两倍以上，将数

字化信号恢复为原有模拟信号。在采集中频信

号时，若运用奈奎斯特采样定理会造成采样频

率过高，无法实现信号转换，故使用带通采样

定理来完成采样，即将带通连续时间信号s（t）

频率范围限制在高频截止频率fH 和低频截止

频率fL 内，则信号带宽B=fH-fL。

通过带通采样之后，根据公式：

偶数 n 可获得I 路基带信号

，奇数n 可获取得到Q 路信号

。只需要对所采样的信号加以

简单变换，即可获取双通道信号，通过多相滤

波法对分数进行相移，获取正交双通道信号。

2 单脉冲测角技术

精确的制导技术，对于雷达的要求很高，

不仅能够测出目标距离，还能够测出目标方位

角、俯仰角。因此，对于接收支路要求不高的

双平面振幅、差式单脉冲雷达得到了广泛深刻

的应用。系统通过四喇叭馈电天线、和差器、

三个通道，当目标处于轴线上的时候，差信号

等于0，当其偏离轴线的位移不断增加时，差

信号幅度也随之增加。当其从中心轴一侧转至

另一侧之时，此时的差信号相位也相应改变。

对于四喇叭所输出总和而言，无疑提供了相应

的参考信号，借助于角误差检波器，可以根据

差信号相位的改变，对角误差方向加以明确。

就和信号而言，不仅可以作为基准信号，还可

文/石磊

近些年来，关于毫米波导引

头的理论研究日趋发展和成熟，

并已成功进入了工程应用领域研

究阶段。笔者根据多年工程实际

项目研究经验，对毫米波导引头

信号处理的关键技术进行了研究。

摘 要

对目标进行检测，对目标的距离、速度等加以

检测，对于差信号而言，将会被用于对目标的

角误差加以测量。

单脉冲测角方法包括两种：一是相位测

角方法，二是幅度测角方法。具体工程实践过

程中，往往需对幅度、相位加以补偿。在单脉

冲测角方案之中，并非是由一个发生脉冲所构

成，往往需要4 个，这4 个脉冲通常需要由同

一个脉冲发生器发出，这样才能将其称之为单

脉冲测角。为了产生相应的俯仰角差信号，可

采用波束差信号A-D、B-C 共同获取俯仰差信

号Δel，通过和波数信号A+D、B+C 可以对方

位差信号Δaz 加以计算，再利用和波束信号对

和通道信号Σ 加以计算。对方位加以仿真，分

别获取天线方向图、目标不同角度的差信号幅

度图、和通道幅度图，其中，天线方向图适用

于俯仰、方位，差通道、和通道进行比幅操作

得到比值，获取目标所在角度，实现角跟踪。

对于单脉冲测角系统而言，通过将和差通道的

幅度、相位分别加以测量，利用公式即可对角

误差进行计算。该过程所需要的计算量较大，

而且对于系统的动态范围具有相当严格的要

求。将和、差信号分别分解为同相、正交两大

部分，借助于和差通道的正交解调，对角误差

加以提取。和差通道的中频信号借助于正交解

调之后，成功地转换为中频信号，再利用A/D

变换器成功地将其转换成为数字信号。根据公

式：

可知，与的符号保持一

致，借助于差信号、和信号模制的对比，对角

误差大小进行确定，通过对符号

进行判断，明确角误差的方向，具体而言，角

误差计算公式如下：

当和差通道的相移不超过±90°时，对于

角误差而言，其极性判断并不会受到影响，而

且，不会对角误差的大小造成影响，由此可见，

从和、差通道相具有不同的频特性这一视角出

发，上述角误差的计算公式还是具有很强的适

用性的。在理想的状态下，角误差与目标之间

的偏角会呈现S 形曲线，即角误差、目标偏角

之间的关系曲线呈S 型。

3 测角的影响因素与校正方法

在实际系统之中，天馈系统所形成的和

差三路信号，其器件存在很大的不同，不仅如

此，后续的三通道还可能出现幅相差异或不一

致等情况，如此都会对引发高、中频幅相误差。

而此类误差的存在，会对角误差的策略带来不

同程度的影响，因此，有必要对测角的影响因

素加以分析。

3.1 高频幅度的不平衡所带来的影响

当高频幅度存在不平衡时，此时等信号

轴、天线中心轴两大方向不会再重合，并出现

了一个偏差角度Φ，当输出角的误差是0 时，

瞄准轴所对应的不是目标，并出现了瞄准误差，

此时，往往需要对天馈系统元件进行调整，确

保高频幅度的误差保持在指标的范围之内。

3.2 高频相位误差所带来的影响

对于高频相位误差而言，其主要是由于

馈源的结构与微波电路之间不对称，致使两大

波束在系统中所通过路径不同，继而引发的相

位差。对于高频相差而言，可将其作为系统所

固有的误差，即使天线中心轴与目标完全重合，

所输出角误差信号也不会是0，因而导致跟踪

精度降低。

3.3 中频幅度不平衡所带来的影响

由于中频幅度的不平衡，可能会导致角

误差的曲线斜率出现大幅改变，如果角误差的

斜率减小，会导致跟踪速度迅速减慢。

3.4 中频相差所带来的影响

中频相差会导致零度附近部分所输出的

角误差值符号迅速改变，并导致导引头朝着相

反的方向对目标进行跟踪。

对于高频幅相不平衡等问题而言，通常很

难通过信号的处理加以校正，往往需要确保天

馈指标在设计过程中能够保持幅相的统一性。

而对于中频幅相误差而言，可以借助于信号处

理加以校正，可采用如下校正方法，即前端输

入法。借助于功分波导，将1 路信号分为2 路，

并由高频前端成功地馈入和差通道之中。经前

端、接收机、采集、处理之后，获取两通道之

间的幅度比、相位差，再对功分波导的幅度比、

相位差进行测量，则两通道幅度比、相位差可

通过处理前后的幅度比之比、相位差之差进行

计算，在角误差计算之前，先将中频幅度误差、

相位差去除，再加以处理。

参考文献

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作者单位

中国空空导弹研究院 河南省洛阳市 471099