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摘要：相控阵雷达导引头由于其突出的优点受到越来越多得关注。相控阵雷达导引头通常为全捷联式的导引头。本文对影响全捷联相控阵雷达导引头跟踪性能的因素进行了分析，为全捷联相控阵雷达导引头的设计提供了一定的理论依据。
关键字：全捷联，相控阵，导引头，跟踪性能
0 引言
相控阵雷达导引头由于具有体积小、重量轻、波束指向控制灵活快捷、波束形状可变等突出优点[1]，可大幅提高导弹的总体战术技术指标，已成为精确制导雷达导引头的一个重要发展方向[2]。导引头采用全捷联制导体制，导引头测量装置直接固联在弹体上，弹体的姿态运动会影响导引头波束在惯性空间的指向[3]。所以全捷联导引头利用与弹体固联的速率陀螺信息，通过数字计算实现波束的稳定，在稳定的基础上对目标进行跟踪并输出弹目视线角速度信息[4、5]。本文建立相控阵雷达导引头稳定和跟踪回路系统框图，并对影响导引头跟踪性能的因素进行了分析，为全捷联相控阵雷达导引头的设计提供了一定的理论依据。
1 导引头稳定和跟踪回路
导引头的跟踪是在波束稳定的基础上进行的，在只考虑一个通道时，以俯仰通道为例，可以得到导引头的稳定和跟踪回路系统结构框图如图1所示。
其中 为弹目视线角， 为导引头弹目视线角速度输出，K为导引头跟踪回路增益； 为失调角， 为失调角测量系统误差， 为失调角测量随机噪声； 为波束控制角度， 为波束控制系统误差， 为波束控制随机噪声； 为弹体姿态角速率， 为速率陀螺测量的系统误差， 为速率陀螺测量的随机噪声。
2 导引头跟踪性能分析
在不考虑各环节系统误差和随机噪声时，令测角系统的传递函数为Gj（s），速率陀螺传递函数为Gω（s），波控系统传递函数为Gk（s）。由此可得整个系统闭环传递函数为
由于测角系统传递函数Gj（s）、波控系统传递函数Gk（s）可近似为1，则系统闭环传递函数可简化为
由上式可以看出导引头跟踪回路的动态性能由惯性环节 决定，由此可以得到跟踪回路的时间常数 。上式中 为稳定回路去耦残余误差，通过惯性环节 传递到导引头视线角速度的输出。
由于 ，所以可以得到导引头能够跟踪的最大视线角速度为 ，即跟踪回路开环增益与导引头半波束宽度的乘积。导引头视线角速度分辨率 ，即跟踪回路开环增益与失调角测量量化单位的乘积。
当考虑测角系统、波控系统和速率陀螺中的系统误差和随机噪声对跟踪性能的影响时，可以得到系统闭环传递函数为
所以可以得到导引头输出视线角速度系统误差 为
、 和 看作常值，则由终值定理可得 ，由此可知导引头视线角速度的系统误差与速率陀螺角速度测量的系统误差相等。即要减小视线角速度的系统误差则必须选择系统误差小即陀螺零偏小的速率陀螺。
导引头输出视线角速度的起伏误差 为
其中 为陀螺测量随机噪声传递而来的误差，惯性环节对这一部分噪声具有抑制作用，为了进一步抑制这部分误差可以对速率陀螺测量的角速度值进行平滑滤波后再使用。其中 为测角系统失调角测量噪声和波控系统的随机误差传递而来的误差，其传递函数为 ，该传递函数可看作一个高通滤波器，而噪声为高频信号，所以该传递函数对信号没有抑制作用，反而有放大作用，其在幅值上对噪声放大了K倍。要抑制这部分噪声可以提高导引头硬件水平，使测角系统和波控系统的随机噪声减小，还可以对输出的视线角速度 进行滤波处理。
项误差为弹体姿态扰动对导引头视线角速度输出的影响。由其公式可以看出要减小其影响，可以选择高性能的速率陀螺。但是高性能的速率陀螺其成本也成倍的增加。所以在尽量选择好得速率陀螺的同时，还可以在稳定回路中通过对数字补偿技术减小姿态扰动对导引头视线角速度输出的影响。
3 结论
本文首先对全捷联相控阵雷达导引头跟踪和稳定回路进行了建模，然后对导引头稳定和跟踪回路进行了分析。得到了导引头跟踪回路动态性能、能跟踪的最大视线角速度、输出角速度分辨率、输出视线角速度的系统误差和起伏误差与跟踪回路参数、导引头硬件性能和参数之间的关系。为全捷联相控阵雷达导引头的设计提供了一定的理论依据。
参考文献：
[1]汤晓云，樊小景，李朝伟.相控阵雷达导引头综述[J].航空兵器.2013.（3）.
[2]高烽.相控阵导引头的基本特点和关键技术[J].制导与引信，2005.26（4）.
[3]周瑞青，刘新华，史守峡，王开斌.捷联导引头稳定与跟踪技术[M].国防工业出版社.2010.
[4]王琪，付书堂.相控阵雷达导引头捷联波束稳定算法研究[J].航空兵器.2011.（6）.
[5]李秋生.相控阵雷达导引头捷联去耦技术研究[J].制导与引信.2005.26（2）
关键字：全捷联，相控阵，导引头，跟踪性能
0 引言
相控阵雷达导引头由于具有体积小、重量轻、波束指向控制灵活快捷、波束形状可变等突出优点[1]，可大幅提高导弹的总体战术技术指标，已成为精确制导雷达导引头的一个重要发展方向[2]。导引头采用全捷联制导体制，导引头测量装置直接固联在弹体上，弹体的姿态运动会影响导引头波束在惯性空间的指向[3]。所以全捷联导引头利用与弹体固联的速率陀螺信息，通过数字计算实现波束的稳定，在稳定的基础上对目标进行跟踪并输出弹目视线角速度信息[4、5]。本文建立相控阵雷达导引头稳定和跟踪回路系统框图，并对影响导引头跟踪性能的因素进行了分析，为全捷联相控阵雷达导引头的设计提供了一定的理论依据。
1 导引头稳定和跟踪回路
导引头的跟踪是在波束稳定的基础上进行的，在只考虑一个通道时，以俯仰通道为例，可以得到导引头的稳定和跟踪回路系统结构框图如图1所示。
其中 为弹目视线角， 为导引头弹目视线角速度输出，K为导引头跟踪回路增益； 为失调角， 为失调角测量系统误差， 为失调角测量随机噪声； 为波束控制角度， 为波束控制系统误差， 为波束控制随机噪声； 为弹体姿态角速率， 为速率陀螺测量的系统误差， 为速率陀螺测量的随机噪声。
2 导引头跟踪性能分析
在不考虑各环节系统误差和随机噪声时，令测角系统的传递函数为Gj（s），速率陀螺传递函数为Gω（s），波控系统传递函数为Gk（s）。由此可得整个系统闭环传递函数为
由于测角系统传递函数Gj（s）、波控系统传递函数Gk（s）可近似为1，则系统闭环传递函数可简化为
由上式可以看出导引头跟踪回路的动态性能由惯性环节 决定，由此可以得到跟踪回路的时间常数 。上式中 为稳定回路去耦残余误差，通过惯性环节 传递到导引头视线角速度的输出。
由于 ，所以可以得到导引头能够跟踪的最大视线角速度为 ，即跟踪回路开环增益与导引头半波束宽度的乘积。导引头视线角速度分辨率 ，即跟踪回路开环增益与失调角测量量化单位的乘积。
当考虑测角系统、波控系统和速率陀螺中的系统误差和随机噪声对跟踪性能的影响时，可以得到系统闭环传递函数为
所以可以得到导引头输出视线角速度系统误差 为
、 和 看作常值，则由终值定理可得 ，由此可知导引头视线角速度的系统误差与速率陀螺角速度测量的系统误差相等。即要减小视线角速度的系统误差则必须选择系统误差小即陀螺零偏小的速率陀螺。
导引头输出视线角速度的起伏误差 为
其中 为陀螺测量随机噪声传递而来的误差，惯性环节对这一部分噪声具有抑制作用，为了进一步抑制这部分误差可以对速率陀螺测量的角速度值进行平滑滤波后再使用。其中 为测角系统失调角测量噪声和波控系统的随机误差传递而来的误差，其传递函数为 ，该传递函数可看作一个高通滤波器，而噪声为高频信号，所以该传递函数对信号没有抑制作用，反而有放大作用，其在幅值上对噪声放大了K倍。要抑制这部分噪声可以提高导引头硬件水平，使测角系统和波控系统的随机噪声减小，还可以对输出的视线角速度 进行滤波处理。
项误差为弹体姿态扰动对导引头视线角速度输出的影响。由其公式可以看出要减小其影响，可以选择高性能的速率陀螺。但是高性能的速率陀螺其成本也成倍的增加。所以在尽量选择好得速率陀螺的同时，还可以在稳定回路中通过对数字补偿技术减小姿态扰动对导引头视线角速度输出的影响。
3 结论
本文首先对全捷联相控阵雷达导引头跟踪和稳定回路进行了建模，然后对导引头稳定和跟踪回路进行了分析。得到了导引头跟踪回路动态性能、能跟踪的最大视线角速度、输出角速度分辨率、输出视线角速度的系统误差和起伏误差与跟踪回路参数、导引头硬件性能和参数之间的关系。为全捷联相控阵雷达导引头的设计提供了一定的理论依据。
参考文献：
[1]汤晓云，樊小景，李朝伟.相控阵雷达导引头综述[J].航空兵器.2013.（3）.
[2]高烽.相控阵导引头的基本特点和关键技术[J].制导与引信，2005.26（4）.
[3]周瑞青，刘新华，史守峡，王开斌.捷联导引头稳定与跟踪技术[M].国防工业出版社.2010.
[4]王琪，付书堂.相控阵雷达导引头捷联波束稳定算法研究[J].航空兵器.2011.（6）.
[5]李秋生.相控阵雷达导引头捷联去耦技术研究[J].制导与引信.2005.26（2）