引信与武器系统信息交联中的遥控装定技术研究

论文题目: 引信与武器系统信息交联中的遥控装定技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 曹成茂

导师: 张河

关键词: 火箭弹,引信,遥控装定,无线数据传输,等离子体,天线设计,装定窗口,抗干扰

文献来源: 南京理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 透视海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争，将给人们许多新的启示，也将对未来的军事思想、作战理论和武器发展趋势产生重要的影响。地形匹配制导导弹和低空巡航导弹的使用，使得突破外层防御的变得很容易。一旦外层防御被突破，有效的对付这些来袭目标，需要有快速反应的自动化武器系统。通过火控系统及弹药引信的快速信息交联技术实现引信的快速装定。因此，遥控装定就成为近程反导弹药发展的必然趋势。利用高频无线电遥控装定技术，实现自动、快速装定火箭弹电子时间引信，从而使火控系统能迅速、自动的将来袭目标的相关最新数据(装定时间量)传递给弹道上的飞行弹丸，实现炸点的精确控制，在来袭导弹前方形成“弹幕墙”来实施拦截，可有效地提高近程反导的能力。本文首先对调制与解调方式进行比较，根据本系统设计的特点，选择2FSK载波调制和非相干解调方式。详细地对2FSK系统的抗噪性能进行了分析。文中阐述了引信遥控装定系统的电路设计方法，并给出相关电路设计示例。由于需要在极短的时间内将装定信息准确地传输到引信中，而且引信的装定精度要求较高，所以，引信装定时间的数据编码方式是关键技术之一。文中阐述了系统编码设计的详细过程。采用高频无线电波在外弹道上装定引信信息，必须解决信息在装定过程中的抗干扰。文中论述了装定区的选择、提出了装定窗口的概念，并对系统精度和误码率进行了分析和初步研究。全面、系统地分析了遥控装定引信可能碰到的干扰问题，并提出与之相适应的解决方法，为下一步系统可靠性设计与实现提供理论指导。本文论述了环形天线和微带贴片天线的设计方法，给出了70mm口径火箭弹微带贴片天线详细设计的过程。并通过实验，得出发射天线和接收天线的选择原则。最后，围绕引信设计中的抗高过载、小体积、低成本和低功耗四大技术特点，系统地提出了在引信设计过程中实现高过载、小体积、低成本和低功耗的必要性、重要性和具体的技术途径。文中结合遥控装定引信电路设计，给出了实现抗高过载、小体积、低成本和低功耗的具体方法和措施。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 课题来源

1.2 选题的背景

1.3 近程防空反导空炸弹药引信的发展

1.3.1 引信信息遥控装定是防空反导空炸弹药的必然要求

1.3.2 国内外遥控装定技术的发展

1.4 高频无线电数据传输遥控装定技术

1.5 研究的意义、主要研究的内容和论文的组织结构

1.5.1 研究的意义

1.5.2 论文主要研究的内容

1.5.3 论文的组织结构

2 装定信息传输方式的选择和装定系统电路设计

2.1 数字通信系统模型

2.2 引信信息遥控装定系统的通信质量指标

2.3 调制与解调方式的选择

2.4 二进制频移键控(2FSK)系统的抗噪性能分析

2.4.1 非相干检测法和相干检测法

2.4.2 包络检测时2FSK系统的误码率

2.4.3 相干检测时2FSK系统的误码率

2.4.4 相干检测与包络检测时2FSK系统的比较

2.5 引信遥控装定系统电路设计

2.5.1 引信遥控装定系统电路设计简述

2.5.2 引信遥控装定发射电路设计

2.5.3 遥控装定引信电路设计

2.6 采用无线收/发芯片的引信电路设计实例

2.6.1 载波频率为915MHz的引信电路设计

2.6.2 载波频率为2.4GHz的引信电路设计

3 引信遥控装定系统数据传输技术的研究

3.1 近程反导拦截方式和空炸引信工作体制研究

3.1.1 近程反导拦截方式

3.1.2 空炸引信定距体制

3.2 遥控装定系统信源编码技术

3.2.1 脉冲个数装定(脉冲计数编码)

3.2.2 内脉冲计数编码(脉冲比频装定)

3.2.3 脉冲数字编码装定(二进制编码)

3.2.4 分组脉冲计数编码

3.2.5 校频二进制编码

3.3 引信信息遥控装定系统的信道编码技术

3.3.1 信道编码的分类

3.3.2 差错控制的工作方式

3.3.3 常用检错码

3.3.4 常用纠错编码

3.4 同步

3.5 遥控装定系统编码设计

3.5.1 数据通信协议

3.5.2 装定数据编码设计

3.5.3 作用方式

4 电磁波在等离子体中的传播特性研究

4.1 等离子体的频率

4.2 等离子体的电参量

4.3 相关实验

5 弹载天线(引信天线)设计

5.1 天线基本知识简介

5.1.1 接收天线等效电路与常用天线类型

5.1.2 天线的主要参数

5.2 弹载天线技术要求和选择

5.2.1 弹载天线的主要技术要求

5.2.2 常用的几种弹载天线

5.3 环形天线设计

5.4 微带贴片天线设计

5.4.1 矩形贴片天线的传输线模型

5.4.2 矩形贴片天线的空腔模型

5.5 微带贴片天线设计示例

5.5.1 系统性能指标

5.5.2 基板材料、厚度与频带

5.5.3 天线尺寸的初步计算

5.5.4 馈电点位置的确定

5.5.5 天线仿真

5.5.6 实验结果

6 装定窗口设计和相关实验

6.1 引信信息装定区的选择

6.1.1 装定区的设计

6.1.2 装定窗口的设计

6.2 系统精度和误码率分析与计算

6.2.1 系统精度

6.2.2 系统误码率分析

6.3 引信信息遥控装定的实验

6.3.1 无线数据传输实验

6.3.2 引信遥控装定静态实验

6.3.3 测试火箭弹尾焰对电磁波影响的实验方案

6.4 定时精度提高措施

7 主要抗干扰措施

7.1 引言

7.1.1 自然干扰

7.1.2 人为干扰

7.2 引信具体的抗干扰措施

7.2.1 选择低噪声元器件

7.2.2 选择合适的工作带宽

7.2.3 适当减少接收天线的馈线长度

7.2.4 硬件电路板抗干扰设计

7.3 单片机抗干扰技术

7.3.1 引信系统软件的基本要求

7.3.2 软件抗干扰一般方法

7.4 扩展频谱技术

7.4.1 直接序列扩频技术

7.4.2 跳频技术

7.4.3 跳时技术

7.4.4 扩展频谱基本特点

7.5 信道抗干扰

7.5.1 载波频率选择

7.5.2 天线方向图的选择

7.5.3 引信装定区选择和装定窗口设计

8 引信抗过载、小体积、低成本和低功耗措施

8.1 耐高过载技术

8.1.1 引信耐高过载的技术途径

8.1.2 引信设计中，提高抗过载能力的措施

8.2 小型化技术

8.2.1 引信小型化技术的发展

8.2.2 遥控装定引信小型化设计的具体措施

8.3 引信的低成本和微功耗

8.3.1 低成本技术

8.3.2 微功耗设计措施

9 总结与今后的工作

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表与论文相关的文章和参与的科研项目

发布时间: 2006-12-06

引信与武器系统信息交联中的遥控装定技术研究

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