深入解读红外导弹跟踪系统整体电路

　　跟踪系统是红外导弹产品的重要组成部分，主要用来测定目标的方位，并为跟踪阀提供跟踪指令，使陀螺进动，位标器跟踪目标，以便让目标保持在位标器光轴附近。跟踪系统采用了DSP数字信号处理技术，使目标能够更准确地定位跟踪，抗干扰技术更强，射程目标更远，战斗力更强，使红外导弹有了更进一步的发展，跟踪系统进行了弹载计算机的性能开发，提高了导弹武器系统方面的性能。

　　跟踪系统接收来自位标器的四路信号和基准信号，测定目标的方位并产生位标器阀所需的修正信号，即跟踪指令，经信号放大后，驱动位标器阀使陀螺进动，把目标保持在位标器瞬时视场的中心位置。同时跟踪系统向导弹其它部件输出目标，捕获的音响信号H，F，DIS，ATEL等信号。输出跟踪、制导功率放大器开启信号PDIS1、PDIS2；生成安全距离定时信号SD1、SD2，引爆信号SD3；产生自动增益控制信号AGC1、AGC2、AGC3等。

　　电源源部分

　　有三个电源，两种类型：模拟电路供电、数字电路供电。其中，模拟电源有VCCA+5V直流电源和9.1V基准电源；数字电源有VCCD+5V直流电源。

　　VCCA+5V直流电源

　　VCCA+5V直流电源如图2所示，U13为23V转换为5V的DC-DC转换器，作为DSP内部模数转换电路和数字电位器的基准电压。U4、 R37、V18、R121等元件组成扩流电路，增加带载能力。C12、C52为滤波电容。正常工作时，V9负端电压为14.1V，正端电压为9.1V（均以26V电源地为地），+5V电源由V18发射极输出。

　　

　　图2 VCCA+5V直流电源电路原理图

　　2VCCD+5V直流电源

　　VCCD+5V直流电源如图3所示，U3为一DC-DC转换器，它的内部有一变压器，将26V转换为5V，同时将5V数字电源与模拟电源隔离，为DSP、光耦等器件供电。T1为电感线圈，可以改善电路的抗电磁干扰性能；C13、C23、C33、C34均为滤波电容。V5、V7为瞬态抑制二极管。它们正常工作时并不导通，当设备电源或跟踪系统电源供电大于其允许的最大峰值电压时，二极管击穿短路，保护跟踪系统。

　　

　　图3 VCCD+5V直流电源电路原理图

　　9.1V基准电源

　　9.1V基准电源如图4所示，输入电压为11.5V，稳压管V6的稳压值为3V ，故三极管V17的基极电压为11.5V-3V=8.5V左右，加电稳定后，V17基射极间电压差为-0.6V，故射极输出电压为 8.5+0.6=9.1V，C30为滤波电容。9.1V基准电源的作用是使四路目标信号顺利传递。

　　

　　图4 9.1V基准电源电路原理图

　　DSP部分

　　在跟踪系统上，整个DSP系统包括的电路由：晶振电路，复位电路，外部数据存储电路，核心DSP，并口（JTAG口）输入电路，串口接收电路，串口发送电路、电源电路等组成。为避免数模电路的相互干扰，将模块电源设计为多组相互隔离输出的稳定电源。同时，模块具有短路保护功能。DSP是整个跟踪系统的关键，DSP模块化，共132条引脚，如图5所示。其中，由U11、C43、C46组成DSP的晶振电路，由U11第3脚输出三角波，频率 10MHz，峰峰值0.4V。由C14、R38组成DSP的复位电路。每次加电时进行一次充放电，稳定后输出端电压为14.1V。出现故障时此处电压一般变为10.7V。若不存在装配问题，则多数是由DSP损坏造成的。由U18A、U18B、U6、U14组成DSP的外部数据存储电路，容量64K。从功能上讲，U18A为一反向器，U18B为一与非门，其第6脚给出U6、U14的片选信号。 U6、U14为存储器（RAM），存储DSP运行过程中的数据。其中，U6存储数据的高8位，U14存储数据的低8位。DSP工作时，先给出片选指令，再给出地址信息，然后发出读写指令，最后读写数据。JTAG口输入电路通过数据输入插座J1向DSP内部ROM烧写程序。

　　

　　图5 DSP电路组成

　　串口接收电路

　　电路中，SRXD（串行输入）到TL2第6脚SRXD。它与STXD（串行输出）电路一起为DSP传递数据和实现电源隔离。如图6所示。

　　

　　图6 串口接收电路

　　串口发送电路

　　串口发送电路与串口接收电路相似，如图7所示，只不过是用于发送数据。除了这些电路之外，还有一些其它DSP外围电路，如为DSP供电电路RP20，给电源滤波的电容如C37、C38、C55等，J2测试插座、J3测试插脚等。

　　

　　图7 串口发送电路

　　跟踪系统指令处理电路

　　跟踪系统上输入电路如图8所示（以上路为例，其它三路与此相同）。正常工作时测试台将上信号加到跟踪系统的TC10端口，经电位器RP12、电阻R109分压后送至运放U1A进行阻抗匹配（U1A的放大倍数为-R1/R40=-1），然后分别送往第二级运放U2A和加法器U7D。在第一级运放中，V10是一个击穿电压为2V的稳压管，可避免U1A饱和，电容C1的作用是抗高频干扰。在第二级运放中，运放的反馈电阻为数字电位器，实际上是一阻值可调的电位器，其A1、W1、B1为电位器的三个输出端，A1端不用，W1相当于一般电位器的中间活动端。

　　数字电位器的控制由DSP来完成，实现自动增益（AGC1）控制。DSP通过输给上下左右四个数字电位器串行数据输入口SDI的数据选择哪几路电位器开始工作，及其输出的电阻值。数字电位器的阻值调整范围为100K～50Ω，故第二级运放的最大放大倍数为100K/1K=100，最小放大倍数为 50/1K=0.05。R14和V1构成信号限幅电路，V1为击穿电压为5.6V的稳压管，即V1负端电压大于9.1V+5.6V=14.7V 时V1击穿导通，亦即信号幅值大于14.7V-11.5V=3.2V时击穿导通。正常工作时，上路目标信号由V1负端输给DSP。

　　

　　图8 跟踪系统输入电路图

　　进入DSP的目标信号经过数据处理后，输给总线驱动器U8。U8为一传递信号的接口过渡电路，信号设定为从2～9脚流向18～11脚，相当于一射随器。U8输出给光耦TL9、TL6。当U8输出为低电平时，发光二极管有电流通过而发光，光线使其内部光敏二极管中的电流发生变化，触动光耦内部放大电路、门电路，使光耦输出高电平。反之，光耦输出低电平。最后通过限流电阻输出指令。其它三路电路分析与此类似。

　　自动增益电路

　　跟踪系统测试时共要测试三种自动增益：AGC1、AGC2、AGC3。其中，AGC1只供观察用，AGC2、AGC3用来控制前置放大器四路目标信号放大倍数，前者控制下右两路，后者控制上左两路。其电路如图9所示。

　　

　　图9 自动增益电路图

　　在跟踪系统上，这三种信号均由DSP产生，电路也大致相同。其中，AGC2、AGC3完全一样。DSP把这三种信号输给总线驱动器U9，然后输入给光耦。U9同U8一样为传递信号的接口过渡电路，跟踪系统上所有光耦的作用均一样，传递信号并隔离不同的电源，然后AGC2、AGC3直接输出；而 AGC1还要通过一个低通滤波器，一个射随器，通过限流电阻输出。

　　本文主要通过红外导弹跟踪系统各个结构电路的分析，来研究红外导弹在跟踪方面的发展与趋势，跟踪系统具有数字信号处理能力强、探索目标准等特点，跟踪系统采用的数字化处理技术，提高了红外导弹跟踪目标的灵敏度、准确度、定位精度更高，对目标的识别和跟踪都有更大的判定性能。在未来现代化战争中，将发挥更大的作用，这也对空空导弹领域的拓展与进步起着推动的作用，基于跟踪系统电路的分析，来实现目标检测与跟踪，具有良好的应用背景。