一种机载短波与超短波收发电台间的天线耦合干扰预评估方法

摘要

本发明公开了一种机载短波与超短波收发电台间的天线耦合干扰预评估方法，包括步骤一：建立短波电台射频模块的电路仿真模型，计算短波电台的带外非线性输出频谱；步骤二：计算短波和超短波天线的天线隔离度；步骤三：明确短波电台干扰超短波电台的判决条件，进行预评估的试验布置；步骤四：获取Taylor级数展开式中未知加权系数；步骤五：将Taylor级数展开植入短波电台的物理模型；步骤六：判断超短波电台实物是否出现敏感现象；本发明在短波电台设计初期能够预测其装机后的带外非线性干扰，及时地调整射频模块内部电路参数，并且能够准确快速地验证调整后带外非线性干扰抑制的效果。

主权项

一种基于半实物仿真的机载短波与超短波电台间天线耦合干扰预评估方法，其特征是：具体包括以下几个步骤：步骤一：建立短波电台射频模块的电路仿真模型，并计算短波电台的带外非线性输出频谱；根据短波电台射频模块的设计方案，采用仿真软件建立短波电台射频模块的电路仿真模型，计算短波电台射频模块的带外非线性输出频谱，带外非线性输出频谱包括射频模块输出的基波、2次和3次谐波功率；步骤二：仿真计算装机环境下短波和超短波天线的天线隔离度；短波天线和超短波天线均位于飞机蒙皮上，采用仿真软件对飞机进行1:1尺寸建模，将该飞机模型导入到电磁仿真软件中，对短波和超短波天线的天线隔离度进行仿真，得到短波和超短波天线的天线隔离度；步骤三：明确短波电台干扰超短波电台的判决条件，并进行预评估的试验布置；明确短波电台干扰超短波电台的判决条件：P_ri(f_in)+S_m≥P_s'(f_in)    (1)其中，P_s′(f_in)为接收系统的敏感度，S_m为接收机的安全裕度，若P_ri(f_in)+S_m大于P_s′(f_in)，则短波电台干扰超短波电台；其中，P_ri(f_in)＝P_ti(f_in)+L_tl(f_in)+L_s(f_in)+L_rl(f_in)    (2)式中：f_in为能够落入接收系统通带内的工作频率，P_ri(f_in)为接收频带内的某一频率上从干扰短波电台耦合到受扰超短波电台的功率，P_ti(f_in)为短波电台射频模块的带外输出信号功率，L_s(f_in)为天线隔离度，L_tl(f_in)为发射传输线损耗，L_rl(f_in)为接收传输线损耗；基于半实物仿真的机载短波与超短波电台间天线耦合干扰的预评估试验布置，包括短波电台物理模型、功分器、衰减器、数据采集卡或频谱仪、显示器、超短波接收电台，其中短波电台物理模型由PXI控制器、任意波形发生模块、上变频模块构成；物理模型的输出连接功分器的输入，功分器的两个输出端分别连接衰减器和频谱仪，衰减器的输出端连接到超短波电台的天线端口；步骤四：获取用于描述天线耦合干扰的Taylor级数展开式中未知加权系数；短波电台物理模型在谐波频点上的输出功率P_to(f_in)为：P_to(f_in)＝P_ti(f_in)+L_s′(f_in)+L_tl(f_in)+L_rl(f_in)‑L_divider    (3)其中，L_s′(f_in)为经衰减器修正后的天线隔离度，L_s′(f_in)＝L_s(f_in)‑L_attenuator，L_divider为功分器衰减，L_attenuator为衰减器衰减；通过公式(3)得到在基波、2、3次谐波频点上，短波电台物理模型的输出功率P_w1、P_w2、P_w3；设a₁、a₂、a₃、a₄、a₅分别表示Taylor级数展开式中加权系数，Taylor级数展开式为：$v_o=a_1{v}_i+a_2{v}_i^2+a_3{v}_i^3+a_4{v}_i^4+a_5{v}_i^5+\mathrm{...}---\left(4\right)$其中，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅分别表示加权系数，忽略三次方以上的高次项，a₁、a₂、a₃为：$a_1=({\left(2P_{w1}{Z}_0\right)}^{\frac{1}{2}}-3{\left(2P_{w3}{Z}_0\right)}^{\frac{1}{2}})/U_{cm}---\left(5\right)$$a_2=2{\left(2P_{w2}{Z}_0\right)}^{\frac{1}{2}}/U_{cm}^2---\left(6\right)$$a_3=4{\left(2P_{w3}{Z}_0\right)}^{\frac{1}{2}}/U_{cm}^3---\left(7\right)$其中：输入信号U_c(t)＝U_cmcos(w_ct)，U_cm为电压幅值，w_c为信号频率，Z₀表示短波电台的输出阻抗；通过式(5)～(7)得到Taylor级数展开式中未知加权系数；步骤五：将Taylor级数展开植入短波电台的物理模型并连接接收设备；采用LabVIEW软件来控制短波电台物理模型的硬件设备；通过仿真软件将Taylor级数展开式植入到控制短波电台物理模型中；射频模块输入调制信号经Taylor级数展开式的非线性处理后生成短波电台物理模型的输出信号；步骤六：判断超短波电台实物是否出现敏感现象，观察数据采集卡或频谱仪显示的频谱结果；若超短波电台发出任何哨叫声，则判断超短波电台出现敏感现象，对短波电台射频模块内部电路或放大器技术指标进行调整或者优化短波天线、超短波天线的布局设计，然后重复上述步骤，直到超短波电台不敏感为止。