一種多普勒無線電引信接收機門限電路研究

程 豐，劉剛金，楊 寧，閆曉光

一種多普勒無線電引信接收機門限電路研究

程 豐，劉剛金，楊 寧，閆曉光

（國營洛陽丹城無線電廠，河南洛陽 471000）

目前空空導彈主動式無線電引信多采用連續(xù)多普勒接收方式，而其門限電路的性能對整個接收機的靈敏度等指標都具有至關重要的影響作用。通過分析總結(jié)了門限電路的選擇依據(jù)，給出了一種門限電路原理圖。從等效模型的繪制、電路工作流程等方面系統(tǒng)介紹分析了該電路，其經(jīng)驗和分析思路對工程技術人員具有指導意義。

引信 門限電路 增益 接收機

0 引言

無線電引信就是利用輻射的電磁波來探測目標的近炸引信[1]。其實質(zhì)就是一臺近距雷達（SRR），當制導系統(tǒng)將導彈導引到目標附近，在彈目交會時，近炸引信探測目標反射的或輻射的無線電波，經(jīng)過混頻、相關、或檢波等各種技術措施，對目標進行識別，并且分離出與目標距離、速度等相關信息，進行綜合處理后，在有效殺傷目標位置，輸出引爆信號，引爆戰(zhàn)斗部[2]。

主動無線電引信包括發(fā)射機，調(diào)制器，收、發(fā)天線，接收機。接收機包括高頻混頻、濾波、放大、第二次混頻、濾波放大、門限電路。門限電路作為連續(xù)多普勒主動式無線電引信接收機的一部分，對整個引信接收系統(tǒng)的性能起著至關重要的作用，其主要功能是對濾波放大后的多普勒正弦波信號進行處理，以得到適合邏輯電路處理的方波信號[3]。

在單門限比較器中，輸入電壓在閥值電壓附近的任何微小變化，都將引起輸入跳變，不管這個變化是來自輸入信號還是外部干擾，因此單門限抗干擾能力很差。而滯回比較器具有滯回特性，即慣性具備一定抗干擾能力[4]。滯回比較器采用的是運算放大器LM710負反饋接法。

本人根據(jù)現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，從理論角度著重介紹一種使用LM710構(gòu)成門限電路的技術參數(shù)分析方法，從而找到如何提高門限電路技術指標方法。

1 門限電路作用分析

由于前艙測試系統(tǒng)的可測性設計和導彈電路的可測性設計，進行引信測試時，引信內(nèi)部信號發(fā)射后至測試系統(tǒng)加調(diào)制和高頻處理，輸出混合信號至引信混頻放大濾波處理，中頻輸出信號模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字電路處理等過程[5]。

圖1 引信測試原理圖

門限電路位于邏輯板上，它用來處理中頻輸出信號。邏輯板的部分電路方框圖如圖2。門限電路是一個電壓比較器，是滯回電壓比較器，過門限的電壓被輸出至邏輯板判定分系統(tǒng)根據(jù)接近脈沖和離開脈沖的數(shù)量和連續(xù)性來判定是否輸出引信起爆信號[6]。

圖2 邏輯板的部分電路方框圖

2 門限電路分析

2.1 概述

常見的滯回比較器電路如圖3。

圖3 常見滯回比較器電路

圖4是采用的滯回比較器電路[7]。由于多普勒A和多普勒B信號在經(jīng)過滯回比較器判斷時，所采用的是同等電路結(jié)構(gòu)，下面以多普勒A信號的轉(zhuǎn)換過程來敘述滯回比較器的工作過程。

2.2 電路分析

2.2.1 電路概述

以三極管Q1的狀態(tài)可以將整個比較器系統(tǒng)分為兩個工作過程。第一個工作過程，三極管Q1處于截止狀態(tài)。第二個工作過程，三極管Q1處于飽和導通狀態(tài)。受Q1和Q2兩個三極管的控制作用，三極管起開關作用。其組合分為4種。其中由于Q1的集電極和Q2的基級通過穩(wěn)壓二極管VR2相連，當Q1飽和導通時，Q1的集電極UC=11 V+UCE1=11.3 V，小于15.7 V，不受穩(wěn)壓二極管VR2的影響。Q2的基級無電流通過，Q2轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範顟B(tài)。在此種狀態(tài)下Q2不會出現(xiàn)飽和導通狀態(tài)。

圖4 滯回比較器

當Q1截止時，由于Q1的集電極UC=U1，大于15.7 V，此時二極管處于反向擊穿狀態(tài)，Q2基級存在電壓大于Q2發(fā)射極0V電壓，Q2飽和導通，穩(wěn)壓二極管VR2將UC=U1穩(wěn)定在15.7 V位置。此時三極管Q2不存在截止狀態(tài)。其對應的邏輯關系如表1。

表1 邏輯關系

兩個三極管Q1和Q2的狀態(tài)始終處于相反狀態(tài)。

2.2.2 第一個工作過程

1）U1點的電壓

在Q1截止，即當UBE1≤0.7 V時，UI電壓主要受VR2影響。U1點電壓在不考慮穩(wěn)壓二極管VR2影響時其通過分壓所得到的電壓計算公式如公式（1）。

在公式（1）中代入各個電阻值，計算出來U1。由于穩(wěn)壓二極管VR2的穩(wěn)壓值為15 V，加上Q2基級電壓UB1，那么穩(wěn)壓二極管VR2正端的電壓值為（15+UB1）V。將穩(wěn)壓二極管負端的電壓U1和正端的電壓值為（15+UB1）V進行比較，其比較結(jié)果有兩個：

（1）如果正端（15+UB1）V≥負端U1；二極管不導通，不起穩(wěn)壓作用，U1電壓由公式（1）決定，應為19.66 V。

（2）如果正端（15+UB1）V＜負端U1；二極管導通起穩(wěn)壓作用，U1電壓不由公式（1）決定，應為（15+UB1）V。

2）三極管Q2的作用。

三極管Q2截止的充分必要條件為：基級的電壓小于等于發(fā)射極電壓[9]。Q2的發(fā)射極接地，因此UC1=0，對二極管VR2和三極管Q2進行直流等效分析，其等效的電路圖如圖5。

圖5 等效電路

當VR2導通時，Q2的基級電壓為（15+UB1）必大于0（發(fā)射極電壓），三極管be導通，ce導通，三極管Q2輸出VCQ電壓（低電平電壓，在0V附近）。此時，U1的電壓為（15+UB1）V=15.7V。

當VR2不導通時，Q2的基級電壓為0 V，三極管be截止不導通，ce截止不導通，三極管Q2輸出5V電壓。此時，U1的電壓可以確定。

3）Un電壓分析

穩(wěn)壓二極管VR1的穩(wěn)壓值為11 V，電阻R8和R10為調(diào)式電阻。

對A點進行節(jié)點分析法[8]進行分析計算：

進入節(jié)點UA的兩個輸入電流分別為：通過RII的電流(VR1-UA)/R11=(11-UA)/10和通過R9的電流(UI-UA)/（R10+R9），從節(jié)點UA輸出的1個電流為UA/R8。

因此：[(1-)/11]+[(-)/（10+9）]=/8進行轉(zhuǎn)換后，UA=（11R8R10+11R8R9+10R8U1）/（R8R10+R8R9+10R8+10R9+10T10）代入電阻值，可得A點電壓UA=（726+0.2U1）/66.53和電壓比較器正輸入端電壓，Un=UA+（U1-UA）/（R10+R9）*R9，當VR2導通U1取15.7 V，計算出UA1；當VR2不導通U1取值確定，計算出UA2，UA2大于UA1。

所以Un=UA+（U1-UA）/(R10+R9)*R9代入各項數(shù)據(jù)。計算出Un1值。

2.2.3 第二個工作過程

三極管飽和的充分必要條件為：基級的電流與三極管放大系數(shù)的乘積大于集電極的電流。三極管Q1處于飽和導通狀態(tài)。

選取適當?shù)腞3值便可以控制基級電流ib1的值，實現(xiàn)Q1的飽和導通。此時Q1的集電極UC=11 V+UCE1=11.3 V，小于15.7 V，不受穩(wěn)壓二極管VR2的影響。Q2的基級無電流通過，Q2轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範顟B(tài)。

在第二種狀態(tài)下，對A點使用節(jié)點電流法，按照上述的計算方法進行計算，可以得到Un2值。

2.2.4 流程分析

1）電壓比較器簡介

LM710電壓比較器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6。

圖6 電壓比較器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

LM710電壓比較器的主要技術指標：反應時間40 ns；輸出正電壓為14 V，負電壓為-6 V。

LM710電壓比較器常用作正弦波轉(zhuǎn)方波，遲滯比較器是正反饋，反饋電阻不能隨便選擇，要根據(jù)理論計算，算出比例之和在根據(jù)電流的大小得出具體的電阻值。

2）初始狀態(tài)

起始狀態(tài)，當導彈飛向目標，引信接收機開始工作，23V電壓存在，電壓比較器的輸入端U-電壓不存在，電壓比較器沒有輸出，Q1截止，Q2導通。此時電壓比較器的正端輸入為Un1值。

3）循環(huán)狀態(tài)

圖7 循環(huán)狀態(tài)

多普勒頻率為kHz級別，時間周期為μs級，電壓比較器的滯回時間也即循環(huán)所需時間不會影響多普勒頻率，也不會對最終的測試結(jié)果產(chǎn)生影響[10]。

3 結(jié)論

文章通過對連續(xù)多普勒主動式無線電引信接收機門限電路的作用、工作特性、初始狀態(tài)、工作流程做了全面的分析總結(jié)，為工程技術人員在門限電路的分析方面提供了有力的理論指導思想，可有效提高現(xiàn)場技術人員在門限電路分析方面的能力。

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Study on the threshold circuit of a doppler radio fuze receiver fuze receiver

Cheng Feng, Liu Gangjin, Yang Ning, Yan Xiaoguang

（State-owned Luoyang Dancheng Wireless Power Plant, Luoyang 471000, China）

TN96

A

1003-4862（2022）00-0001-04

2021-12-28

程豐（1982-），男，高級工程師。研究方向：空導彈及其測試設備故障診斷技術。E-mail: 963239620@qq.com