導彈指揮控制通信系統射頻前端電路的研制與應用

盧桂琳 屠健 廣西科技大學 王紹紅 空軍95275部隊

新型導彈指揮控制通信系統硬件建立在自適應多天線傳輸技術基礎上，相應的多數字天線能根據空海地場景變化，自適應形成不同波束的信號轉接。天線指向誤差小于波束寬度的4.5%，射頻前端電路采用復全饋源收發共用，上行與下行頻率之間帶寬大于4GHZ。

導彈射程內位置樹通常設計為三元樹，數據記錄組成偏序集合的格，格轉化為代表系統的布爾代數，數據結構可利用前綴碼對應的完全二元樹時行檢測，近年來隨著量子信息在通信技術上應用和推廣，將代數系統轉化為量子系統，引入投影算符作幺正變換，達到量子態后可進行沒影測量和各種操作。

分析各種目標輻射場散射，以微帶天線單元為基礎，綜合了海面，地面及電離層對電磁波吸收和傳播的影響，電子受級輻射躍遷，波導材料引起的壓陰效應，內部電磁參數力學量經過二次量子化，電磁場相互作用表象過程，可應用多粒子體系的wick定理，推導電子能量狀態對應的表面能級，而對器件表面電荷區的面電荷、電容和電導率產生影響，用來確定電導率等電磁參數，從而導入天線射頻電路設計思路。

導彈在運行過程中，射頻電路的工作包含目標信號從發射到接收的全過程，雷達瞄準的目標信號頻率，幅度、相位及畸變的產生，引起本系統電路的響應，導彈通信系統采用恒包絡調制技術，把整個可用信道變換為2N個并行的碼元，分別調制載波加在子信道后進行同步傳輸，可以有效地避免脈沖波形產生的碼間干擾。為防止在輸出端產生多個誤碼而影響瞄準精度，可通過增加m序列，然后栓錯和糾錯，以及全過程保密通信，這就要求導彈射頻前端電路既能隨時調整當高頻時目標雷達的干擾，又能適時應對低頻時目標雷達信號的內插技術引起的容錯處理，我們提出了能針對任意頻率信號而及時調整導彈射頻前端電路的信號波形，小波函數具有多樣性，且能同時表達時頻信息特征，故我們選用小波變換函數構成任意波形函數，并對小波變換函數算法進行了能解決實際問題的優化。

1 基于多小波融合算法的設計

isnan為了提高導彈雷達天線偵察的靈敏度，除了考慮頻帶從無線超寬帶跳變到窄帶情況，還必須預測到頻率的聲光變換 。傳統的跳頻或擴頻技術，都必須增加一個步驟，先把檢測到的含噪聲的信號頻率轉化成特定的基帶頻率，然后才能判斷檢測到的信號是經過如何處理的頻率的信號，最后才能確定真實的頻率，顯然，多增加的步驟不利于導彈命中目標的效率。能夠多快好省地節約運算步驟，我們設計了基于多小波融合的自適應算法，利用射頻前端電路具有復解調的技術的特點，能同時觀察時頻的變換，重構目標信號的任意波形特征。

母小波的特性：

設計下列小波變換公式，信號時頻性質可以同時觀察：

為消除各種噪聲，設計多小波融合，包括高期脈沖 ，Shannon子波，Haar子波，必須滿足如下關系 ：重構原函數算法：重構函數過程是根據已有的尺度函數用拉氏反變換，求解得出低通濾波器，還原得出原函數，具有與貝塞爾曲線方程相同的性質，從理論上證明了多小波融合方法是一種新的迭加算法，即多小波融合的算法可實現信號任意波形的設計 。

2 抗干擾設計

按照多小波融合算法設計的電路具有抗干擾的特點。因為導彈運行需要防抖動電路和電源中斷，多種頻率因素前提下，本系統射頻前端電咱理論綜合了電磁波散射，卷積編碼、功率控制，形成信號抗干擾等方案。

式中A是Toeplitz矩陣，通常把該矩陣煒化為線性方程組性質的Hankel矩陣，便于在導彈運行過程中微小的電路元件損壞時，能自適應及時調整和補充，制作線性濾波器容易引起寄生信道干擾，為了消除干擾，采用輸入信號頻率與接收機本振頻率混頻的方法，實現兩頻率差值恒定不變而不會發生門限檢測。并行數字信道化的方式完成對擴展頻帶后信號中主頻率的測量和頻譜分析各種目標通信信號可采用二維函數f（x，y）表示，此時以本原多項式作為擴頻函數，實現抗干擾能力的電路模型如圖1：

圖1 擴寬頻帶的抗干擾能力的實現

3 容錯能力提高的設計

導彈飛行過程中為躲避敵方導彈雷達的跟蹤打擊，在通過任意兩點時，可以隨機變換繞行方向，雷達信號頻率擴展，則實際運行時間比計劃時間長或短時，在頻率增加這種情況下，射程最短，并且該兩點距離函數值不變。實現容錯能力，考慮多種頻率縮短為幾個頻段，其中包括窄帶情況，原信號以沖激函數形式發射，

在跟蹤過程中，要實現快速跳變，即每幀的跳時碼改變，而輸出的符號間序列相同，對（3）式結果進行傅立葉變換的逆變換，可以容納更多的頻率選擇而計算結果一致，實現同步接收的效果與原估計結果一樣，基于跳頻技術的接收機結構如圖2。且可以完成加密保護 。

圖2 基于跳頻技術的接收機結構圖

4 仿真實驗

指揮控制通信系統射頻前端電路電導率具有復數性質，電路產生任意的非平穩信號如圖3，經過多小波融合算法后，顯示在時域的性質，與（1）結果相符合。

圖3 任意波形信號

我們采用混頻技術，選取射程最短的時候作為檢測和識別的突變信號，經過多小波融合算法處理后，顯示在頻域的特性。

圖4 突變信號的頻域特性

突變信號經過多小波融合算法處理后同時顯示出的時域特性，如圖5。

圖5 突變信號的時域實現

突變信號混有高頻及低頻部分，在高頻范圍經過多小波融合算法處理后，能即時得到最優的低通濾波器，不引起非線性失真，如圖6所示。

圖6 多小波融合算法重構原始信號

能有效地減少噪聲的干擾，體現了容錯能力很強，實現信號的線性濾波變換，從而還原出原始信號真實情況，論證了多小波融合算法可用于重構原始信號，且增加了保密功能。

5 總結

導彈外形采用了隱身設計，反應時間在1.5ms內，擊中目標偏差不超過0.5cm，需要在全天候同一位置同時顯示時間-頻率變換等特點，天線系統射頻電路設計采用多頻段圓極化方式，擴頻技術解決了時間上碼間干擾的問題，跳頻技術從頻域上導彈射程最短距離的問題，推導出高期脈沖，Shannon子波，Haar子波滿足一定約束條件關系公式，實現多小波融合的算法，設計出的任意波形信號，高頻處理時具有抗干擾的特點，低頻信號處理具有容錯能力，且保密性質良好，實驗仿真結果多小波融合算法應用于導彈雷達信號偵察截獲突變信號，突變信號含有高頻和低頻成分，驗證了多小波算法可構成即時構成任意雷達信號波形。應用于導彈雷達信號偵察截獲、作用距離及保密技術等。