劉彥磊

摘要：針對(duì)某型彈藥中無(wú)線電引信測(cè)試需要拆裝彈體造成的測(cè)試過(guò)程十分繁瑣、耗時(shí)較長(zhǎng)，且存在一定的不確定性和不安全性等問(wèn)題，研究一種不拆裝彈體的測(cè)試改進(jìn)方法。設(shè)計(jì)了裝備某部位加裝天線的改進(jìn)方案，包括加裝位置，加裝之后無(wú)線電引信收發(fā)信號(hào)傳輸鏈路的形成、裝備氣密性、測(cè)試連接方法、測(cè)試流程等。最后對(duì)加裝天線的傳輸性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn)方案的可行性和優(yōu)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(guān)鍵詞：無(wú)線電；引信；天線；測(cè)試

Key words： radio；fuze；antenna；test

中圖分類(lèi)號(hào)：E962 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）16-0115-04

0 引言

無(wú)線電引信是利用電磁波感知目標(biāo)，并使無(wú)線電引信在距目標(biāo)最佳炸點(diǎn)處起爆戰(zhàn)斗部的一種裝置[1]。無(wú)線電引信利用電磁波對(duì)不同的介質(zhì)要發(fā)生反射、折射，其能量不斷衰減的傳播特性感覺(jué)目標(biāo)的存在，并獲取目標(biāo)的方位、距離等有關(guān)信息，通過(guò)信息處理器對(duì)接收機(jī)輸出的信號(hào)進(jìn)行分離、變換、運(yùn)算和選擇處理后，以獲取引爆信息確定引爆時(shí)機(jī)[2]。它在彈藥中被廣泛應(yīng)用。

引信測(cè)試技術(shù)是維護(hù)的重要內(nèi)容，目的在于全面檢驗(yàn)評(píng)判彈藥性能，進(jìn)而確保作戰(zhàn)效能的實(shí)現(xiàn)[3]。但是較為突出的一個(gè)問(wèn)題是無(wú)線電引信測(cè)試過(guò)程中涉及到某型彈藥彈體的拆裝問(wèn)題，主要原因在于引信測(cè)試涉及到相應(yīng)無(wú)線電信號(hào)的收發(fā)，由于某型彈藥某部位材料通常為鋁合金材料制成，該項(xiàng)測(cè)試時(shí)必須拆掉與某型彈藥無(wú)線電引信位置對(duì)應(yīng)的部位，從而造成了不便[4]。鑒于此，有必要開(kāi)展某型彈藥無(wú)線電引信測(cè)試方法改進(jìn)研究，著重解決無(wú)線電引信測(cè)試過(guò)程中彈體拆卸的問(wèn)題，確定一種不拆卸彈體的測(cè)試方法。

本文研究了某型彈藥無(wú)線電引信測(cè)試的一種改進(jìn)方法，實(shí)現(xiàn)不拆卸彈體的測(cè)試，以提高測(cè)試效率和某型彈藥貯存可靠性、最大限度地減小測(cè)試過(guò)程中的不確定性和不安全性，對(duì)于提高某型彈藥技術(shù)保障水平將具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于提高某型彈藥作戰(zhàn)性能具有十分重要的支撐作用。

1 無(wú)線電引信與現(xiàn)有測(cè)試方案問(wèn)題

1.1 無(wú)線電引信結(jié)構(gòu)與工作原理

無(wú)線電引信位于某型彈藥前部，具有圓錐結(jié)構(gòu)，在某型彈藥飛行過(guò)程中以無(wú)線電方式感知目標(biāo)，適時(shí)控制戰(zhàn)斗部引爆[5]。無(wú)線電引信主要由天線、天線信道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、脈沖調(diào)相發(fā)射機(jī)、高頻接收組合、視頻放大器、編碼同步控制組合、相關(guān)譯碼電路、多卜勒濾波器、目標(biāo)判別電路、引爆電路、延時(shí)電路、高度自動(dòng)跟蹤電路等組成[6]。

當(dāng)無(wú)線電引信工作時(shí)，發(fā)射機(jī)通過(guò)天線發(fā)出一串脈沖，當(dāng)發(fā)射出的射頻脈沖在規(guī)定的距離內(nèi)碰到目標(biāo)時(shí)便產(chǎn)生散射，沿發(fā)射方向反射回來(lái)的信號(hào)被引信的接收機(jī)接收，經(jīng)信號(hào)處理后給出啟動(dòng)脈沖。經(jīng)過(guò)若干程序后，如果彈目正常遭遇，則無(wú)線電引信給出啟動(dòng)脈沖，引爆電路引爆安全引爆裝置的電雷管，繼而引爆戰(zhàn)斗部[7]。如果某型彈藥處于非正常飛行，遙控應(yīng)答機(jī)發(fā)出自毀信號(hào)，則引信就會(huì)形成引爆脈沖輸出，引爆戰(zhàn)斗部使某型彈藥自毀[8]。

1.2 現(xiàn)有測(cè)試方案存在問(wèn)題

歸納起來(lái)，測(cè)試過(guò)程中彈體的拆裝主要存在以下問(wèn)題：①?gòu)楏w拆裝對(duì)操作員要求較高，而且由于裝備內(nèi)充有惰性氣體（氮?dú)猓?，拆卸前需要放氣、測(cè)試完成安裝后還需重新充氣，過(guò)程十分繁瑣，需要消耗大量時(shí)間，極大影響測(cè)試效率；②裝備內(nèi)惰性氣體的作用在于為某型彈藥提供適合的儲(chǔ)存環(huán)境，彈體拆除及放氣后，使某型彈藥脫離原有儲(chǔ)存環(huán)境，可能影響某型彈藥的儲(chǔ)存可靠性，如果多次進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試，這種影響將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)；③測(cè)試時(shí)涉及到無(wú)線電引信暴露在外界環(huán)境中，復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)引信測(cè)試可能造成影響，對(duì)于引信及彈上其它電子、火工品部件存在潛在影響，增加測(cè)試的不確定性和不安全性。

2 改進(jìn)測(cè)試方案

2.1 改進(jìn)測(cè)試方案總體設(shè)計(jì)

改進(jìn)測(cè)試方法的設(shè)計(jì)思路是在某型彈藥彈體上加裝適當(dāng)?shù)奶炀€，并設(shè)計(jì)必要的處理電路，從而構(gòu)建無(wú)線電引信與引信激勵(lì)組合的微波信號(hào)傳輸鏈路，使得無(wú)線電引信發(fā)送的信號(hào)能有效地傳送給引信激勵(lì)組合、模擬回波信號(hào)能有效傳送至引信。同時(shí)，通過(guò)天線設(shè)計(jì)和裝配工藝控制，確保裝備的氣密性，保證某型彈藥的儲(chǔ)存環(huán)境不受破壞；為避免裝備內(nèi)測(cè)試信號(hào)的多徑效應(yīng)和干擾，在裝備內(nèi)壁加裝天線周?chē)友b吸波材料。按照設(shè)計(jì)，加裝天線和吸波材料的某部位裝配到某型彈藥上，測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)處理電路可以與該部位加裝的天線通過(guò)同軸線連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)不拆卸彈藥條件下的無(wú)線電引信測(cè)試，測(cè)試過(guò)程大大簡(jiǎn)化、測(cè)試效率明顯提升、測(cè)試過(guò)程中的不確定性和不安全性顯著降低，測(cè)試原理如圖1所示。

2.2 天線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

裝備加裝天線用于傳輸測(cè)試過(guò)程中無(wú)線電引信的三個(gè)天線發(fā)射的探測(cè)脈沖和反饋的模擬目標(biāo)的回波信號(hào)，同時(shí)還必須消除裝備產(chǎn)生的電磁多路徑效應(yīng)[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(jié)構(gòu)輕巧、裝配靈便、可靠性耐用等特點(diǎn)[10]。加裝天線采用微帶天線，工作頻段在某波段，面向筒內(nèi)安裝，以筒壁為接地面，面向筒外設(shè)置SMA接口，用于連接處理電路的微波射頻信號(hào)。

該部位天線采用某波段微帶天線，采用三個(gè)收發(fā)共用天線，每個(gè)天線帶寬某MHz，方向圖為120°×60°，三個(gè)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?chē)黾游ú牧??？紤]彈上無(wú)線電引信天線的數(shù)量、布局及波束參數(shù)，在某型彈藥某部位上加裝3個(gè)天線，與3個(gè)引信天線分別對(duì)應(yīng)。各天線裝配在對(duì)應(yīng)引信天線波束中心線與該部位筒壁相交的點(diǎn)上，天線要滿(mǎn)足尺寸小、結(jié)構(gòu)輕巧、裝配靈便、可靠耐用等要求，并采取適當(dāng)措施確保加裝天線后裝備的氣密性，使筒內(nèi)氣壓能保持在要求的125kPa左右。

2.3 處理電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

處理電路通過(guò)該部位天線接收無(wú)線電引信發(fā)射出的射頻信號(hào)，在主控計(jì)算機(jī)和測(cè)控模件的控制下，適時(shí)地將接收到的射頻信號(hào)分離成下底、上左、上右、高度信號(hào)并將其輸入給引信激勵(lì)組合，引信激勵(lì)組合同樣在主控計(jì)算機(jī)和測(cè)控模件的控制下，將信號(hào)進(jìn)行不同功率衰減、多普勒頻率調(diào)制、四種距離延遲等模擬回波信號(hào)的多種狀態(tài)，引信激勵(lì)組合將處理后的射頻信號(hào)送還給處理電路，經(jīng)過(guò)處理電路放大后再通過(guò)該部位的左、右、下三個(gè)天線再次輻射到無(wú)線電引信三個(gè)天線，從而完成對(duì)引信功能的測(cè)試，其原理框圖如此圖2所示。

處理電路對(duì)外接口與引信激勵(lì)源和發(fā)某部位填寫(xiě)連接，三個(gè)設(shè)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(lì)源之間通過(guò)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(guò)三根微波低損耗電纜連接。處理電路單獨(dú)采用一個(gè)2U機(jī)箱，機(jī)箱殼體外形為長(zhǎng)方體，后面板裝有四個(gè)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(gè)Y2-10航空插頭，為控制指令借口；前面板三個(gè)收發(fā)共用天線，三個(gè)SMA高頻插座，分別為左天線、右天線、下天線。同時(shí)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(xiàn)有某型彈藥綜合測(cè)試設(shè)備的二次電源即可滿(mǎn)足使用要求。

3 改進(jìn)方案的測(cè)試與驗(yàn)證

3.1 測(cè)試設(shè)備與儀器

HP8970B噪聲系數(shù)表；頻譜儀Aglient E4440A；定向橋85027C；HP436C噪聲源；8757D標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀；HP8350B掃頻信號(hào)源；引信激勵(lì)組合；測(cè)控組合；測(cè)試工裝；電子秤TCS-15-W；微波測(cè)試電纜和轉(zhuǎn)借頭；某型彈藥綜合測(cè)試系統(tǒng)。

3.2 某部位天線及加裝測(cè)試

被測(cè)天線裝入彈體，信號(hào)源工作頻率設(shè)置在某波段（f0），注意發(fā)射喇叭和被測(cè)天線的極化方向一致。天線機(jī)械軸與發(fā)射喇叭對(duì)準(zhǔn)，用方位轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)180°分別測(cè)出天線的軸向面方向圖。將天線的主波束對(duì)準(zhǔn)喇叭，滾動(dòng)彈體得到滾動(dòng)面方向圖。觀察方向圖得到軸向面、滾動(dòng)面波瓣寬度及波束指向。測(cè)試軸向面時(shí)，將轉(zhuǎn)臺(tái)指向傾斜70°，測(cè)試天線指向70°條件下的天線參數(shù)。

用比較法測(cè)量天線增益，通過(guò)已知增益的標(biāo)準(zhǔn)喇叭，與被測(cè)天線的增益比較，測(cè)出其相差值，從而得到被測(cè)天線的增益。在工作頻帶內(nèi)選擇中心頻率f0點(diǎn)對(duì)被測(cè)天線的軸向面方向圖進(jìn)行測(cè)試。先讓標(biāo)準(zhǔn)喇叭對(duì)準(zhǔn)發(fā)射喇叭，得讀數(shù)As（dB），接入被測(cè)天線，讓其最大接收方向?qū)?zhǔn)發(fā)射喇叭，記下讀數(shù)Ax1（dB），最后由下式求得被測(cè)天線的增益：G（dB）=Gs（dB）+（Ax1（dB）-As（dB））。

其中，Gs——標(biāo)準(zhǔn)喇叭在f0的增益。具體的天線的方向圖、增益測(cè)試曲線結(jié)果見(jiàn)圖3。

3.3 處理電路駐波系數(shù)測(cè)試

駐波系數(shù)測(cè)試框圖如圖4。

調(diào)整標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀，將標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀的1通道的測(cè)試端口設(shè)置為B，并將1通道的測(cè)試參數(shù)設(shè)為電壓駐波比（Voltage Standing Wave Ratio，VSWR），根據(jù)測(cè)量參數(shù)的大小確定相應(yīng)的基準(zhǔn)線和比例刻度。確定掃頻信號(hào)源工作頻段的起始頻率和終止頻率。最后按規(guī)定要求進(jìn)行校準(zhǔn)。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(nèi)顯示相應(yīng)的電壓駐波比。

3.4 綜合性能測(cè)試

依托某型彈藥測(cè)試訓(xùn)練彈和某型彈藥綜合測(cè)試系統(tǒng)，分別采用現(xiàn)有的測(cè)試方法和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的改進(jìn)方法，依托某型彈藥測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線電引信的單項(xiàng)測(cè)試，驗(yàn)證所開(kāi)發(fā)設(shè)備的對(duì)無(wú)線電引信測(cè)試的有效性。測(cè)試結(jié)果表明，采用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的改進(jìn)的無(wú)線電引信測(cè)試方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)線電引信的測(cè)試。對(duì)比原有方法和改進(jìn)方法測(cè)試結(jié)果表明，改進(jìn)方法操作簡(jiǎn)單，能夠獲取與原有方法一致的測(cè)試結(jié)果，保持了測(cè)試設(shè)備改進(jìn)前后性能的一致性，沒(méi)有造成對(duì)引信測(cè)試信號(hào)本身的處理和傳輸影響。

4 結(jié)論

針對(duì)某型彈藥無(wú)線電引信測(cè)試中存在的問(wèn)題，提出了一種不拆卸彈體的無(wú)線電引信測(cè)試方法。深入分析了某型彈藥無(wú)線電引信現(xiàn)有測(cè)試方案，明確了金屬材質(zhì)裝運(yùn)部位割斷某型彈藥無(wú)線電引信與外部測(cè)試設(shè)備微波信號(hào)傳播鏈路是測(cè)試時(shí)必須拆卸彈體的主要原因。針對(duì)彈體無(wú)線電引信測(cè)試改進(jìn)方法，提出了一種天線加裝方法。

研究了天線設(shè)計(jì)與裝配并設(shè)計(jì)了信號(hào)處理電路，最后測(cè)試并驗(yàn)證了改進(jìn)方案的可行性和優(yōu)越性。通過(guò)開(kāi)展分系統(tǒng)、分組件單元測(cè)試以及全設(shè)備匹配測(cè)試，對(duì)不拆卸彈體引信改進(jìn)測(cè)試方案進(jìn)行了系統(tǒng)全面的測(cè)試和評(píng)估。裝備天線以及信號(hào)處理電路測(cè)試表明，所設(shè)計(jì)的分部件性能良好，滿(mǎn)足系統(tǒng)指標(biāo)要求。綜合性能測(cè)試表明，所設(shè)計(jì)的無(wú)線電引信改進(jìn)測(cè)試方案合理，操作簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)彈體的綜合測(cè)試，簡(jiǎn)化了測(cè)試過(guò)程、提高了測(cè)試效率和某型彈藥貯存的可靠性，最大限度地減小了測(cè)試過(guò)程中的不確定性和不安全性。

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