脈沖多普勒引信距離副瓣問題分析

袁濤 范明君

摘 要：????? 在超低空攻擊巡航導彈的場景中，由于脈沖多普勒引信存在距離模糊，可能會出現虛警的現象。本文對脈沖多普勒引信的模糊圖及海面回波特性進行分析，提出了隨機脈位調制、隨機二相碼調制和重復頻率跳變三種距離副瓣解決措施，并進行了對比分析。結果表明重復頻率跳變具有良好的抗距離副瓣性能。

關鍵詞：???? 脈沖多普勒引信; 距離副瓣; 超低空; 隨機脈位調制; 隨機二相碼調制; 重復頻率跳變

中圖分類號：???? TJ760; TJ43

文獻標識碼：??? A

文章編號：???? 1673-5048（2022）02-0087-06

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2021.0204

0 引? 言

無線電引信是空空導彈武器系統的重要組成部分，如美國AIM-120導彈、“霍克”導彈、“不死鳥”導彈和PAC-1導彈，法國“海響尾蛇”導彈，意大利“阿斯派德”導彈，俄羅斯S-300PMU1系統和48N6E導彈、S-300V系統9M82導彈、道爾M1系統9M330導彈等[1]均采用了無線電引信。其中脈沖多普勒無線電引信具有良好的距離截止和速度選擇特性，具有較強的抗干擾能力[2]，在空空導彈中得到了廣泛的應用。

隨著空空導彈作戰空域向低空擴展[3]，使用空空導彈攔截海面低空飛行巡航導彈的作戰需求越來越迫切。但是脈沖多普勒體制無線電引信在原理上就存在距離模糊的情況，當引信低空使用時，強烈的海面反射可能會導致引信發生虛警。

對于脈沖多普勒引信抗距離副瓣的影響，常用的措施主要包括增加隨機脈位調制或隨機二相碼調制。文獻[4]對脈沖多普勒體制、隨機脈位脈沖體制、0/π調相脈沖多普勒體制的抗距離副瓣措施進行了分析，隨機脈位脈沖體制抗距離副瓣能力較好，但難以獲得速度信息，作用距離近; 0/π調相脈沖多普勒體制會損失啟動概率。本文從雷達模糊函數出發，對脈沖多普勒無線電引信距離模糊導致虛警的原因進行了分析，對比了隨機脈位脈沖多普勒、隨機二相碼脈沖多普勒引信、重復頻率跳變脈沖多普勒的性能，研究表明重復頻率跳變脈沖多普勒體制可以較好地解決距離副瓣虛警問題。

3.3 重復頻率跳變脈沖多普勒引信

雷達中常用的解距離模糊的方法是通過發射兩種不同PRF的信號[12]，兩次檢測的脈沖重復頻率不同，其距離副瓣位置也不同。對于在引信作用范圍內的目標，其在兩次不同脈沖重復頻率下的回波信號，均會在距離接收門處被引信接收到，并被引信識別為目標。

對于距離副瓣處產生的虛警信號，由于兩次檢測的距離副瓣位置不同，因此，在彈道飛行的同一時刻，不會出現兩個重復頻率均檢測到距離副瓣背景回波的情況（兩種重復周期的公倍數除外）。根據該特點，可以區分本周期和距離副瓣處的回波，如圖12所示，圖中不同顏色代表回波脈沖的對應關系。

假設某個時刻引信與地海面背景的距離為L，且此距離正好對應為fR1的距離副瓣值，則對于重復頻率為fR1的引信，地海面回波會進入引信距離門，經過相關濾波后會輸出多普勒信號; 對于重復頻率為fR2（fR1≠fR2）的引信，地海面回波無法進入引信距離門，引信無輸出。

一般情況下，跨周期的遠距回波無法同時進入兩個重復頻率下的距離副瓣，因此引信完全抑制了距離副瓣的影響。但其存在的問題是，當引信與海面的距離為兩個距離副瓣的公倍數時，回波會穩定進入引信距離門，此時引信會出現虛警，因此，在設計時必須使得兩個重復頻率下的距離副瓣最小公倍數足夠遠，回波能量無法達到引信檢測門限。

根據以上分析可知，通過采用隨機脈位信號或隨機二相碼信號調制，距離副瓣處回波功率譜峰值衰減可達到20 dB左右，但當引信波束正垂直海面出現鏡面反射時，由于回波能量很強，其功率譜峰值仍然會達到引信門限，為此需要進一步采取頻域恒虛警的方法來抑制距離副瓣回波的影響， 如此則系統構成復雜、計算量大。而重復頻率跳變脈沖多普勒引信在重復頻率跳變后，可完全避開距離副瓣的影響，在系統實現上僅需要對重復頻率切換即可，軟硬件實現均較為簡單，特別適合對傳統脈沖多普勒引信的改進，系統成本較低。

4 結? 論

探測隱身目標的需求使得引信靈敏度日益提高，同時引信工作頻率和彈目相對速度的提高使得引信脈沖重復頻率越來越高，因此，脈沖多普勒引信距離副瓣虛警的問題也日趨嚴峻。本文對脈沖多普勒體制無線電引信距離模糊導致虛警的原因進行分析，提出了隨機脈位調制、隨機二相碼調制和重復頻率跳變三種距離副瓣解決措施，并進行了對比分析。結果表明，采用隨機脈位信號或隨機二相碼信號調制，可以對距離副瓣處的能量大幅衰減，但仍需要結合頻域信噪比進一步避免虛警，且系統較為復雜，而重復頻率跳變可完全抑制距離副瓣的影響，軟硬件實現較為簡單，其缺點是抗有源干擾性能不如隨機脈位信號或隨機二相碼，因此，在引信設計時應結合具體需求進行合理選擇。

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Analysis of Range Sidelobe of Pulse Doppler Fuze

Yuan Tao*，Fan Mingjun

（Naval Equipment Department，Wuhan 430061， China）

Abstract： When attacking cruise missile at ultra-low altitude，the pulse Doppler fuze may appear false alarm at the range sidelobe due to range ambiguity. In this paper， the ambiguity graph and the sea echo characteristics of the pulse Doppler fuze are analyzed， then three solutions of range sidelobe false alarm are proposed and compared， which are random pulsed phase modulation， random binary-phase modulation and repetitive frequency hopping. The results show that the repetitive frequency hopping method has good performance of anti range sidelobe.

Key words： pulse Doppler fuze; range sidelobe; ultra-low altitude; random pulsed phase modulation; random binary-phase modulation; repetitive frequency hopping