被动雷达导引头4基线干涉仪测向解耦

　　0　引言

　　反辐射导弹是一种对敌电子设备实施压制的硬杀伤武器,导弹对辐射源的无源定位技术引起人们的重视,并掀起了研究热潮[1]。被动雷达导引头是反辐射导弹最关键的部件,也是首要的关键技术。而被动雷达导引头基于无源定位技术,国内外已有很多文献资料介绍[2]。为深入研究,解决导引设备复杂和导弹空间有限的矛盾,提出了一种长短4基线组合的8天线干涉仪被动导引头系统,天线分别交叉安装于导引头陀螺稳定平台上,安装方向是垂直、水平方向及倾斜±45°。4基线干涉仪测向中,由于导引头测量平台测得的目标角度与控制导弹舵机的真实控制角度不同,因此干涉仪测量坐标和弹体控制坐标系的角度解耦关系成为主要研究内容。

　　1　干涉仪天线安装位置

　　反辐射导引头安装,采用定位陀螺和随动系统,导弹舵面配置形状,采用“Ⅹ”字形舵面,导引头陀螺稳定平台上使用8个天线,天线选用对数周期偶极子天线,构成垂直、水平方向和交叉±45°方向的4对干涉仪天线,采用单脉冲体制,形成了4基线的测向系统。其中有两对干涉仪天线分别位于导弹的俯仰轴和偏航轴,另外两对干涉仪天线分别位于导弹±45°,“Ⅹ”字形舵面方向,其空间位置如图1所示。

　　图中:X1为导弹纵轴; Y1为导弹俯仰轴; Z1为导弹偏航轴;X2Y2Z2为陀螺稳定平台测量坐标系(与弹体坐标系重合);E1,E2为测量平台俯仰轴上的一对干涉仪天线;D1,D2为测量平台偏航轴上的一对干涉仪天线;A1,A2为测量平台+45°轴上的一对干涉仪天线;B1,B2为测量平台-45°轴上的一对干涉仪天线;E为弹目视线与俯仰轴的夹角;D为弹目视线与偏航轴的夹角;A为弹目视线与+45°轴的夹角;B为弹目视线与-45°轴的夹角;ε为导弹舵机的真实控制角度(垂直平面内);β为导弹舵机的真实控制角度(水平平面内)。

　　从导弹后方沿OX1纵轴看去,导引头内测向稳定平台上的布置如图2所示。导弹测向稳定平台的水平、垂直方向和倾斜±45°方向上安装4组天线(E1,E2), (D1,D2), (A1,A2), (B1,B2),每对天线中心间距为l, l,L,L,比例关系为L=n·l(对于不同测量频率对实际天线间距的影响,工程应用中可采用插值方法统计处理)[3],这样,4对天线组将空间划分为8等份区域,如图2所示。

　　2　反辐射导弹单脉冲无源测向系统工作原理

　　首先,以测量平台短基线中的一个通道为例,讨论干涉仪测向原理。在弹目视线OT与导弹俯仰轴OY2形成的平面内,干涉仪天线(E1,E2)测向原理图如图3所示。E为弹目视线与导弹偏航轴所夹的空间角[4]。

　　两个干涉仪天线(E1,E2)间距为l,由于导弹与目标间的距离远大于两个干涉仪天线间的距离,所以可以很好地把高频信号波前近似看作一个平面波前。当目标与导弹连线与测量弹轴呈一个夹角时,目标信号到达两个干涉仪天线就有一个时间差,反映到信号波形上就形成了一个相位差φE。通过测量相位差可得到目标在测量坐标系上的方向角E。即:在测得目标信号频率后,利用鉴相器测量两个干涉仪天线(E1,E2)接收信号的相位差φE,就可获得目标偏离导弹测量平台Y2轴的夹角E了。这种基于比较两支路接收到同一信号的相位差,决定目标辐射源方位的测量系统,称为相位干涉仪[5]。目标辐射信号在两个干涉仪天线(E1,E2)上引起的相位差可由下式计算: