间断照射码元宽度对导弹截获低速目标能力的影响

杨革文，黄 蓓，陈德红，胡天俊，顾村锋

（1.上海机电工程研究所，上海 201109；2.上海航天技术研究院，上海 201109）

0 引言

在防空导弹武器系统中，地面雷达测量的目标信息可通过照射器的照射信号传输至导弹，其数据传输方式为在发射信号上调制副载频信号，在导弹接收端对副载频调制信号进行解调。该方式是从国外引进的，已有成功应用。在扩展应用时，各武器系统因同时拦截目标数量和传输信息量要求不同，间断照射制导系统单次照射时间也各不相同，当间断照射制导系统单次照射目标的时间确定后，如单次传输的信息量较多，或单次传输的信息量不多但单次照射时间较短，就需减小上传每位信息码的时间长度，即码元宽度减小。由于副载频信号的交调效应，码元宽度对应的频率可能落在载频附近，这种交调谐波对相位噪声品质要求很高的多普勒雷达接收机来说就是寄生杂散，若不重视则将严重影响导弹对初始截获低速目标的能力［1］。扩展应用时，应考虑间断照射时间和码元宽度等参数调整对系统与导弹性能的影响及其程度，但相关研究未见报道。为此，本文对码元宽度对导弹初始截获低速目标能力的影响进行了分析。

1 照射信号频谱特征

某照射雷达通过调制副载频传送信息码信号，当传送的信息码各位均为1时，在照射时间内，其信号形式为

式中：f0，f1分别为信号载频和副载频频率；τ为码元宽度；β为调制系数；U0为幅值。

式（1）可变形为

为便于计算，取U0＝1。根据频率调制原理，分析副载频及其相互交调的信号，式（3）可变为

式中：Jn（x）为以x为参数的n阶第一类贝塞尔函数（n为整数），且

调制系数决定了副载频信号幅值和各次谐波的幅值及其相对基波的功率，需要根据相干谱要求适当选取，以不对信息码解码产生干扰为原则，一般要求调制系数β≤0.5，故取β＝0.2，则m1＝0.1，m2＝0.05，m3＝0.05，忽略小量，各频率分量的幅值Us见表1。副载频频率值的选取决定了信息码偏离载频的位置，一般要求副载频选择应高于弹目多普勒工作范围，载频选取不对信号频谱产生影响。本文取X波段典型值10GHz。码元宽度决定了各次谐波分量偏离载频的频率值的位置，本文对此进行重点讨论。

分析式（4）各频率分量，在载频右侧，除需关注ω＋ω1，ω＋ω2，ω＋ω3等含信息码的频率分量外，还应关注近载频交调谐波信号，因为低速目标多普勒频率信号落在该频段内，如有能量足够强的交调谐波也在此频段，该交调谐波就会影响低速目标的锁定，雷达导引头可能因误锁此交调谐波为目标而导致丢失目标。

表1 各谐波信号幅值Tab.1 Amplitude of harmonic signal

不同码元宽度DE近载频各次谐波频率及相对功率见表2。

图1 ω至ω＋2ω1频段功率谱Fig.1 Power spectrume from frequencyωtoω＋2ω1

表2 不同码元宽度谐波频率功率Tab.2 Power of different code width harmonic signal

图2 ω至ω＋ω1频段功率谱Fig.2 Power spectrume from frequencyωtoω＋ω1

不同导弹对付的目标各异，对相位噪声品质的要求指标亦有所不同，一般要求攻击目标速度范围对应的多普勒频率范围内相干调频噪声（单个谱线）和杂散不大于－80dBc。如导弹需攻击速度50～1 000m／s目标，为保证初始截获，其对应的X波段多普勒频率范围偏离载频3～150kHz，其相位噪声品质要求则是在偏离载频3～150kHz范围内相干调频噪声（单个谱线）等于或小于－80dBc。由图2和表2可知：如码元宽度太窄则近载频单根谱线1／τ，2／τ偏离载频3～150kHz，明显超出－80dBc的指标要求。

可见，间断照射码元宽度的选择会对相位噪声品质产生影响，特别是其对应的一、二次谐波会直接在近载频频谱上寄生杂散，并影响导弹截获低速目标的能力，且码元宽度越窄，近载频交调谐波频率就越高，对导弹截获低速目标的能力影响也越大。如取码元宽度150μs，则可能导致导弹在初始阶段对速度150～200m／s的目标也不能截获，这将严重制约并影响导弹性能。在设计半主动制导照射系统时，必须对此予以重视，在设计照射码元宽度传输指令信息时，需进行规避。

有效规避间断照射码元宽度对相位噪声产生的影响降低导弹初始截获目标能力的方法有两种。一种是增大码元宽度但信息分多次照射传输。由表2可知：码元宽度增大至大于500μs，才能保证速度大于60m／s目标的初始截获能力，但这会导致单次照射时间内传递的信息量相应减少，之前单次照射时间能传输完的信息需分多次照射传输。另一种是压缩码元宽度并增加1帧专用于传输指令的照射期，如能压缩码元宽度，使码元宽度变窄，将所有信息集中在单帧照射期传输完整，就可在单次照射时间内传输更多的信息量。这会使所需频率范围内的相位噪声严重恶化杂散增多，但若相噪恶化的照射信号只用于传输信息而不用于接收信号，则不会对导弹初始截获目标能力产生影响。

2 结束语

本文对间断照射码元宽度对导弹截获低速目标能力的影响进行了研究。间断照射码元宽度对应的频率一、二次谐波会对相位噪声品质产生影响，码元宽度越窄，近载频交调谐波对导弹截获低速目标的能力影响越大。设计制导照射系统时，不能无限制压窄间断照射码元宽度，须根据对付的目标，选择合适的间断照射时间和码元宽度，规避对导弹初始截获低速目标能力的影响。

［1］ RICHARDS M A.雷达信号处理基础［M］.邢孟道，等（译）.北京：电子工业出版社，2008.