無線電引信測試改進方法研究

劉彥磊

摘要：針對某型彈藥中無線電引信測試需要拆裝彈體造成的測試過程十分繁瑣、耗時較長，且存在一定的不確定性和不安全性等問題，研究一種不拆裝彈體的測試改進方法。設計了裝備某部位加裝天線的改進方案，包括加裝位置，加裝之后無線電引信收發信號傳輸鏈路的形成、裝備氣密性、測試連接方法、測試流程等。最后對加裝天線的傳輸性能進行了測試，結果驗證了改進方案的可行性和優越性。

Abstract： Due to the problems of the complex testing process， time-consuming， some uncertainties and insecurities caused by projectile remove/install in the radio fuze test for a type of ammunition， an improved method without projectile remove/install is researched. The improvement scheme of the bonded antenna is designed， including the location， the formation of the radio fuze signal transmission link， the tightness of the equipment， the test connection method， the test flow and so on. Finally， the transmission performance of the bonded antenna is tested， and the feasibility and superiority of the improved scheme are verified.

關鍵詞：無線電；引信；天線；測試

Key words： radio；fuze；antenna；test

中圖分類號：E962 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0115-04

0 引言

無線電引信是利用電磁波感知目標，并使無線電引信在距目標最佳炸點處起爆戰斗部的一種裝置[1]。無線電引信利用電磁波對不同的介質要發生反射、折射，其能量不斷衰減的傳播特性感覺目標的存在，并獲取目標的方位、距離等有關信息，通過信息處理器對接收機輸出的信號進行分離、變換、運算和選擇處理后，以獲取引爆信息確定引爆時機[2]。它在彈藥中被廣泛應用。

引信測試技術是維護的重要內容，目的在于全面檢驗評判彈藥性能，進而確保作戰效能的實現[3]。但是較為突出的一個問題是無線電引信測試過程中涉及到某型彈藥彈體的拆裝問題，主要原因在于引信測試涉及到相應無線電信號的收發，由于某型彈藥某部位材料通常為鋁合金材料制成，該項測試時必須拆掉與某型彈藥無線電引信位置對應的部位，從而造成了不便[4]。鑒于此，有必要開展某型彈藥無線電引信測試方法改進研究，著重解決無線電引信測試過程中彈體拆卸的問題，確定一種不拆卸彈體的測試方法。

本文研究了某型彈藥無線電引信測試的一種改進方法，實現不拆卸彈體的測試，以提高測試效率和某型彈藥貯存可靠性、最大限度地減小測試過程中的不確定性和不安全性，對于提高某型彈藥技術保障水平將具有十分積極的現實意義，對于提高某型彈藥作戰性能具有十分重要的支撐作用。

1 無線電引信與現有測試方案問題

1.1 無線電引信結構與工作原理

無線電引信位于某型彈藥前部，具有圓錐結構，在某型彈藥飛行過程中以無線電方式感知目標，適時控制戰斗部引爆[5]。無線電引信主要由天線、天線信道轉換開關、脈沖調相發射機、高頻接收組合、視頻放大器、編碼同步控制組合、相關譯碼電路、多卜勒濾波器、目標判別電路、引爆電路、延時電路、高度自動跟蹤電路等組成[6]。

當無線電引信工作時，發射機通過天線發出一串脈沖，當發射出的射頻脈沖在規定的距離內碰到目標時便產生散射，沿發射方向反射回來的信號被引信的接收機接收，經信號處理后給出啟動脈沖。經過若干程序后，如果彈目正常遭遇，則無線電引信給出啟動脈沖，引爆電路引爆安全引爆裝置的電雷管，繼而引爆戰斗部[7]。如果某型彈藥處于非正常飛行，遙控應答機發出自毀信號，則引信就會形成引爆脈沖輸出，引爆戰斗部使某型彈藥自毀[8]。

1.2 現有測試方案存在問題

歸納起來，測試過程中彈體的拆裝主要存在以下問題：①彈體拆裝對操作員要求較高，而且由于裝備內充有惰性氣體（氮氣），拆卸前需要放氣、測試完成安裝后還需重新充氣，過程十分繁瑣，需要消耗大量時間，極大影響測試效率；②裝備內惰性氣體的作用在于為某型彈藥提供適合的儲存環境，彈體拆除及放氣后，使某型彈藥脫離原有儲存環境，可能影響某型彈藥的儲存可靠性，如果多次進行該項測試，這種影響將會進一步增強；③測試時涉及到無線電引信暴露在外界環境中，復雜電磁環境對引信測試可能造成影響，對于引信及彈上其它電子、火工品部件存在潛在影響，增加測試的不確定性和不安全性。

2 改進測試方案

2.1 改進測試方案總體設計

改進測試方法的設計思路是在某型彈藥彈體上加裝適當的天線，并設計必要的處理電路，從而構建無線電引信與引信激勵組合的微波信號傳輸鏈路，使得無線電引信發送的信號能有效地傳送給引信激勵組合、模擬回波信號能有效傳送至引信。同時，通過天線設計和裝配工藝控制，確保裝備的氣密性，保證某型彈藥的儲存環境不受破壞；為避免裝備內測試信號的多徑效應和干擾，在裝備內壁加裝天線周圍加裝吸波材料。按照設計，加裝天線和吸波材料的某部位裝配到某型彈藥上，測試系統通過處理電路可以與該部位加裝的天線通過同軸線連接起來，從而實現不拆卸彈藥條件下的無線電引信測試，測試過程大大簡化、測試效率明顯提升、測試過程中的不確定性和不安全性顯著降低，測試原理如圖1所示。

2.2 天線的設計與實現

裝備加裝天線用于傳輸測試過程中無線電引信的三個天線發射的探測脈沖和反饋的模擬目標的回波信號，同時還必須消除裝備產生的電磁多路徑效應[9]。考慮到加裝天線安裝空間有限，而且面向引信天線，所以必須選用尺寸小、低電磁反射率、結構輕巧、裝配靈便、可靠性耐用等特點[10]。加裝天線采用微帶天線，工作頻段在某波段，面向筒內安裝，以筒壁為接地面，面向筒外設置SMA接口，用于連接處理電路的微波射頻信號。

該部位天線采用某波段微帶天線，采用三個收發共用天線，每個天線帶寬某MHz，方向圖為120°×60°，三個天線覆蓋360°，為了增加了接收天線與天線之間的隔離，在天線周圍增加吸波材料。考慮彈上無線電引信天線的數量、布局及波束參數，在某型彈藥某部位上加裝3個天線，與3個引信天線分別對應。各天線裝配在對應引信天線波束中心線與該部位筒壁相交的點上，天線要滿足尺寸小、結構輕巧、裝配靈便、可靠耐用等要求，并采取適當措施確保加裝天線后裝備的氣密性，使筒內氣壓能保持在要求的125kPa左右。

2.3 處理電路的設計與實現

處理電路通過該部位天線接收無線電引信發射出的射頻信號，在主控計算機和測控模件的控制下，適時地將接收到的射頻信號分離成下底、上左、上右、高度信號并將其輸入給引信激勵組合，引信激勵組合同樣在主控計算機和測控模件的控制下，將信號進行不同功率衰減、多普勒頻率調制、四種距離延遲等模擬回波信號的多種狀態，引信激勵組合將處理后的射頻信號送還給處理電路，經過處理電路放大后再通過該部位的左、右、下三個天線再次輻射到無線電引信三個天線，從而完成對引信功能的測試，其原理框圖如此圖2所示。

處理電路對外接口與引信激勵源和發某部位填寫連接，三個設備之間的微波接口采用SMA系列高頻接頭，其中處理電路和引信激勵源之間通過四根微波低損耗傳輸電纜連接，兩者之間的控制電纜采用的是Y2系列10芯航空插座[11]。處理電路與該部位通過三根微波低損耗電纜連接。處理電路單獨采用一個2U機箱，機箱殼體外形為長方體，后面板裝有四個SMA高頻插座，分別為距離輸入、距離輸出、高度輸入和高度輸出；一個Y2-10航空插頭，為控制指令借口；前面板三個收發共用天線，三個SMA高頻插座，分別為左天線、右天線、下天線。同時處理電路在不需要額外增加二次電源的情況下，可以充分利用現有某型彈藥綜合測試設備的二次電源即可滿足使用要求。

3 改進方案的測試與驗證

3.1 測試設備與儀器

HP8970B噪聲系數表；頻譜儀Aglient E4440A；定向橋85027C；HP436C噪聲源；8757D標量網絡分析儀；HP8350B掃頻信號源；引信激勵組合；測控組合；測試工裝；電子秤TCS-15-W；微波測試電纜和轉借頭；某型彈藥綜合測試系統。

3.2 某部位天線及加裝測試

被測天線裝入彈體，信號源工作頻率設置在某波段（f0），注意發射喇叭和被測天線的極化方向一致。天線機械軸與發射喇叭對準，用方位轉臺轉動180°分別測出天線的軸向面方向圖。將天線的主波束對準喇叭，滾動彈體得到滾動面方向圖。觀察方向圖得到軸向面、滾動面波瓣寬度及波束指向。測試軸向面時，將轉臺指向傾斜70°，測試天線指向70°條件下的天線參數。

用比較法測量天線增益，通過已知增益的標準喇叭，與被測天線的增益比較，測出其相差值，從而得到被測天線的增益。在工作頻帶內選擇中心頻率f0點對被測天線的軸向面方向圖進行測試。先讓標準喇叭對準發射喇叭，得讀數As（dB），接入被測天線，讓其最大接收方向對準發射喇叭，記下讀數Ax1（dB），最后由下式求得被測天線的增益：G（dB）=Gs（dB）+（Ax1（dB）-As（dB））。

其中，Gs——標準喇叭在f0的增益。具體的天線的方向圖、增益測試曲線結果見圖3。

3.3 處理電路駐波系數測試

駐波系數測試框圖如圖4。

調整標量網絡分析儀，將標量網絡分析儀的1通道的測試端口設置為B，并將1通道的測試參數設為電壓駐波比（Voltage Standing Wave Ratio，VSWR），根據測量參數的大小確定相應的基準線和比例刻度。確定掃頻信號源工作頻段的起始頻率和終止頻率。最后按規定要求進行校準。按圖將處理電路的“距離輸入X802”與定向橋連接，在工作頻帶內顯示相應的電壓駐波比。

3.4 綜合性能測試

依托某型彈藥測試訓練彈和某型彈藥綜合測試系統，分別采用現有的測試方法和開發設計的改進方法，依托某型彈藥測試系統進行無線電引信的單項測試，驗證所開發設備的對無線電引信測試的有效性。測試結果表明，采用開發設計的改進的無線電引信測試方法能夠實現對無線電引信的測試。對比原有方法和改進方法測試結果表明，改進方法操作簡單，能夠獲取與原有方法一致的測試結果，保持了測試設備改進前后性能的一致性，沒有造成對引信測試信號本身的處理和傳輸影響。

4 結論

針對某型彈藥無線電引信測試中存在的問題，提出了一種不拆卸彈體的無線電引信測試方法。深入分析了某型彈藥無線電引信現有測試方案，明確了金屬材質裝運部位割斷某型彈藥無線電引信與外部測試設備微波信號傳播鏈路是測試時必須拆卸彈體的主要原因。針對彈體無線電引信測試改進方法，提出了一種天線加裝方法。

研究了天線設計與裝配并設計了信號處理電路，最后測試并驗證了改進方案的可行性和優越性。通過開展分系統、分組件單元測試以及全設備匹配測試，對不拆卸彈體引信改進測試方案進行了系統全面的測試和評估。裝備天線以及信號處理電路測試表明，所設計的分部件性能良好，滿足系統指標要求。綜合性能測試表明，所設計的無線電引信改進測試方案合理，操作簡單，能夠實現對彈體的綜合測試，簡化了測試過程、提高了測試效率和某型彈藥貯存的可靠性，最大限度地減小了測試過程中的不確定性和不安全性。

參考文獻：

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