无线电测控设备抗电磁干扰技术概述

作者:刘钢;郭琦 刊名:电讯技术 上传者:彭晓明

【摘要】针对无线电测控设备的技术特点,分析了提高抗电磁干扰的两个途径:一是隔断干扰信号,包括地形和金属屏遮蔽、降低天线副瓣;二是采用信号处理技术剔除干扰的影响,包括跳扩频技术、信道编码。此外,指出了无线电测控设备根据站址实测电磁环境综合采用这些方法,能够提高测控设备执行任务的可靠性。

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无线电测控设备是我国航天测控网的骨干信息传感器,其可靠工作关系到测控任务的成败。随着电磁环境的恶化和电子对抗的加强,在其工作带宽内,密集地拥挤着很多工业干扰和其他无线电干扰,包括连续波干扰、非同步干扰、有源干扰和无源干扰。在某站点电磁兼容勘察中,监测到某特定型号摩托车路过时产生高于接收灵敏度的宽带干扰,必须采取有效措施抑制这些干扰,使无线电测控设备在复杂电磁环境下正常跟踪测量目标,这是在系统设计时需要考虑的一项重要内容。1阻断干扰传播路径无线电噪声在无线电接收设备中对有用信号起着干扰作用,尤其无线电测控设备属于高灵敏度系统,特别是深空测控设备探测信号非常微弱,月球和火星到地球的距离分别为40万公里和4亿公里,在S频段产生的空间自由损耗分别达212dB和268dB。无线电测控设备最小接收电平远低于手机信号等地面干扰信号的功率。解决这一问题的有效方法之一就是选择有屏蔽遮挡的地方建设测控站。传统上使用望远镜观测的方法确定遮蔽角,但由于电磁波具有波动性,干扰源和测控设备之间的屏蔽山体不可能像阻隔光线一样完全隔离干扰信号,可采用惠更斯菲涅尔原理并考虑地球曲率,确定地形电磁遮蔽范围。还可根据天线安装场地及周围环境干扰测试情况,判断干扰源的方位,在不影响天线指向及接收信号质量的前提下,在干扰信号传播方位上某一位置安装金属屏蔽墙,阻断干扰信号向天线的传播路径以降低干扰。2降低天线副瓣副瓣电平是天线设计中的一个重要指标。过去为了追求精密跟踪测控天线的增益(效率)而牺牲了副瓣。由于天线副瓣是干扰进入系统的主要形式,近来为了提高测控设备在面临各种复杂的电子干扰下的遂行任务能力,逐渐认识到降低天线副瓣电平的重要性。但副瓣降低后,天线的主瓣会被展宽,这将降低天线增益和角分辨率,因此,要在允许的角跟踪精度和大系统链路增益裕量的范围内降低天线的副瓣电平。虽然阵列天线副瓣易于控制,但抛物面天线由于结构简单、造价较低、容易获得高增益而成为地面站测控天线的主要形式。下面以抛物面天线为对象分析降低天线副瓣电平主要途径。2.1优化天线设计降低副瓣(1)抛物面结构的选择[1]抛物面天线的主波束以及近旁瓣主要是由抛物面的口径场贡献的,绕射场形成宽角旁瓣和后瓣。测控常用的天线结构形式有前馈抛物面天线、卡塞格伦/格里高利天线和环焦天线3类。前馈抛物面天线的优点是主瓣尖锐、副瓣电平较低、增益较高,缺点是馈源口面朝下,容易受大地噪声和附近设备的干扰。卡塞格伦/格里高利天线的优点:因有主、副两个反射面,利于调整使主反射面口面场分布最优,便于提高效率;由于馈源对着天空,从而减少了地面反射噪声和地面干扰电波的进入,降低了外来噪声;缺点:副反射面存在遮挡,且存在边缘效应引起的口面场振幅起伏和相位畸变,抬高副瓣和驻波。环焦天线继承了卡塞格伦天线的优点,克服了卡塞格伦天线由于副反射面的二次发射造成的副瓣和驻波上升的缺点。(2)馈源设计馈源的选择要兼顾以下几个方面:低副瓣;高增益;折衷低副瓣与主波束展宽的矛盾;纵向尺寸小;且需与不同形式的天线相匹配,如常用的波纹喇叭、多模喇叭、变张角喇叭和介质加载喇叭馈源等。馈源向副反射面照射时的溢出为初级溢出,为减小初级溢出,应选用合适的初级馈源形式,精心设计的大张角波纹喇叭实现了低旁瓣,已在某型号测控设备上成功应用。副反射面向主面照射时的溢出为二次溢出,为减小二次溢出,副反射面的边缘照射电平要低、张角要小,并可在反射面边缘敷上吸收材料以减小主反射面边缘绕射能量。(3)减小遮挡遮挡影响的大小不仅同遮挡的面积与口径面积之比有关,而且还与口径场分布和遮挡的位置有关;遮挡面积越大,

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