一種多普勒無線電引信接收機門限電路研究

2022-07-04 11:53:58劉剛金閆曉光

船電技術 2022年6期

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。通過分析總結了門限電路的選擇依據，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介紹分析了該電路，其經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]。其實質就是一臺近距雷達（SRR），當制導系統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，引爆戰斗部[2]。

主動無線電引信包括發射機，調制器，收、發天線，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。

本人根據現場實踐經驗，從理論角度著重介紹一種使用LM710構成門限電路的技術參數分析方法，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，引信內部信號發射后至測試系統加調制和高頻處理，輸出混合信號至引信混頻放大濾波處理，中頻輸出信號模數轉換及數字電路處理等過程[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根據接近脈沖和離開脈沖的數量和連續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信號在經過滯回比較器判斷時，所采用的是同等電路結構，下面以多普勒A信號的轉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的狀態可以將整個比較器系統分為兩個工作過程。第一個工作過程，三極管Q1處于截止狀態。第二個工作過程，三極管Q1處于飽和導通狀態。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，不受穩壓二極管VR2的影響。Q2的基級無電流通過，Q2轉變為截止狀態。在此種狀態下Q2不會出現飽和導通狀態。

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，Q2基級存在電壓大于Q2發射極0V電壓，Q2飽和導通，穩壓二極管VR2將UC=U1穩定在15.7 V位置。此時三極管Q2不存在截止狀態。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的狀態始終處于相反狀態。

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。由于穩壓二極管VR2的穩壓值為15 V，加上Q2基級電壓UB1，那么穩壓二極管VR2正端的電壓值為（15+UB1）V。將穩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，其比較結果有兩個：

（1）如果正端（15+UB1）V≥負端U1；二極管不導通，不起穩壓作用，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射極電壓[9]。Q2的發射極接地，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

穩壓二極管VR1的穩壓值為11 V，電阻R8和R10為調式電阻。

對A點進行節點分析法[8]進行分析計算：

進入節點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），從節點UA輸出的1個電流為UA/R8。

因此：[(1-)/11]+[(-)/（10+9）]=/8進行轉換后，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代入各項數據。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的乘積大于集電極的電流。三極管Q1處于飽和導通狀態。

選取適當的R3值便可以控制基級電流ib1的值，實現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，不受穩壓二極管VR2的影響。Q2的基級無電流通過，Q2轉變為截止狀態。

在第二種狀態下，對A點使用節點電流法，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電壓比較器的內部結構如圖6。