蘇麗

【摘要】 文章介紹了一種S頻段收發(fā)雙圓雙線五端口網(wǎng)絡(luò)。從其應(yīng)用背景出發(fā)，分別介紹其重要零部件：圓極化器、頻率雙工器、濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程以及波導(dǎo)開(kāi)關(guān)購(gòu)買(mǎi)注意事項(xiàng)，組裝所有零部件及走線波導(dǎo)，形成這種新型結(jié)構(gòu)的五端口網(wǎng)絡(luò)，詳細(xì)介紹其整體工作原理以及在實(shí)際工程應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，并附解決方法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，完善設(shè)計(jì)過(guò)程，形成一套完整的技術(shù)文檔。

【關(guān)鍵詞】 干擾網(wǎng)絡(luò) 極化器 雙工器

20世紀(jì)以來(lái)，隨著無(wú)線電通信技術(shù)的發(fā)展，特別是經(jīng)過(guò)19世紀(jì)兩次世界大戰(zhàn)的洗禮，世界各國(guó)對(duì)電子信息化戰(zhàn)爭(zhēng)越來(lái)越重視，只有大力發(fā)展電子通信技術(shù)，才能在未來(lái)復(fù)雜多變的局勢(shì)下取得勝利。電子戰(zhàn)是未來(lái)信息戰(zhàn)爭(zhēng)的支柱，而電子偵察能力與電子進(jìn)攻能力是決定戰(zhàn)爭(zhēng)成敗的關(guān)鍵。電子干擾是電子進(jìn)攻的主要形式，是干擾敵方正常工作的一種作戰(zhàn)行動(dòng)，目的是使敵方電子設(shè)備使用能效降低甚至失效。通信干擾作為通信對(duì)抗的重要組成部分，是贏得戰(zhàn)場(chǎng)控制權(quán)的重要手段?，F(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中成功的通信干擾往往能有效地打擊敵方，破壞或降低敵方通信系統(tǒng)的可靠性和有效性。隨著軍事化理論的不斷完善，抗干擾技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)通信干擾的要求也越來(lái)越高。

鑒于以上原因，我們?cè)O(shè)計(jì)出此款微波網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)對(duì)敵方S頻段正常工作的設(shè)備進(jìn)行干擾，同時(shí)對(duì)其擴(kuò)展頻段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具有手段多樣-雙線雙圓極化方式、頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)。

一、網(wǎng)絡(luò)組成及工作原理

網(wǎng)絡(luò)主要由S頻段旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、圓極化器、極化雙工器、濾波器、頻率雙工器及波導(dǎo)開(kāi)關(guān)組成，其組成原理框圖如圖1所示。

通過(guò)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)圓極化器與極化雙工器的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的線圓轉(zhuǎn)換；通過(guò)調(diào)整波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展頻段與正常頻段的轉(zhuǎn)化。擴(kuò)展S頻段收發(fā)同極化工作，所以在極化雙工器后面直接接上一個(gè)同軸頻率雙工器即可分別輸出同極化的收信號(hào)和發(fā)信號(hào)。正常頻段要求收發(fā)既可同極化工作又可不同極化。這就要求有兩個(gè)接收口，一個(gè)與發(fā)射同極化，令一個(gè)是與發(fā)射成正交狀態(tài)，這一狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)極化雙工器實(shí)現(xiàn)的。

—設(shè)計(jì)的中心頻率波長(zhǎng)。

整個(gè)圓極化器由N對(duì)螺釘構(gòu)成，為獲得良好的駐波特性，兩端各取M對(duì)螺釘構(gòu)成過(guò)渡，中間的N-2M對(duì)螺釘具有相同的插入深度。給定一個(gè)b值，按照公式（3）解出V極化波方向的歸一化電納 。

正交模耦合器也成極化雙工器，它的作用是產(chǎn)生兩個(gè)正交方向的波束。從天線接收下來(lái)的信號(hào)通過(guò)極化雙工器可以輸出水平和垂直兩路信號(hào)。鑒于頻率范圍以及前面波導(dǎo)的特性，這里設(shè)置公共端口直徑為106mm，直口采用三階階梯過(guò)渡到標(biāo)準(zhǔn)BJ22出口，側(cè)口采用小孔耦合方式，輸出也是BJ22標(biāo)準(zhǔn)出口。對(duì)于此極化正交器來(lái)說(shuō)關(guān)鍵是直口階梯的匹配以及側(cè)口小孔耦合的位置及大小。在HFSS上經(jīng)過(guò)仿真優(yōu)化，最紅得到如下圖所示的完整器件。

加工測(cè)試后在使用頻帶內(nèi)其兩個(gè)端口駐波均能小于1.1，極化隔離小于-40dB。

四、頻率雙工器及波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的選擇

在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中我們需要用到兩個(gè)頻率雙工器：一個(gè)工作在正常頻段，另一個(gè)工作在擴(kuò)展收發(fā)頻段的。頻率雙工器是一個(gè)三端口器件，公共端口允許收發(fā)信號(hào)同時(shí)通過(guò)，輸出口則分別只允許收或者發(fā)信號(hào)通過(guò)。考慮到功率及整體結(jié)構(gòu)安裝，正常頻段的頻率雙工器采用波導(dǎo)腔體結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展頻段采用同軸結(jié)構(gòu)。

波導(dǎo)開(kāi)關(guān)是選擇頻段的關(guān)鍵部件，其切換頻率很高，這就要求其具有很好的使用性，每個(gè)通路的駐波、損耗都是我們重點(diǎn)關(guān)注的地方。好的波導(dǎo)開(kāi)關(guān)基本相當(dāng)于直波導(dǎo)的特性，詳細(xì)比較幾種廠家的產(chǎn)品，最終選購(gòu)SMI公司的產(chǎn)品，其電氣性能及可靠性符合項(xiàng)目要求。

五、網(wǎng)絡(luò)整體測(cè)試與安裝

綜合考慮各部件性能特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)性能、走線以及與天線座架整體安裝要求，最終網(wǎng)絡(luò)模型如圖3所示。

因天線要進(jìn)行遠(yuǎn)距離跑車(chē)實(shí)驗(yàn)，對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)的抗顛簸能力有較高要求。對(duì)此網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)時(shí)就加以考慮：增加兩個(gè)小圓盤(pán)穩(wěn)固上半部分網(wǎng)絡(luò)且完成與中心體的組合安裝，又在下半部分增加一個(gè)非規(guī)則矩形盤(pán)子，一方面將較重的支點(diǎn)與盤(pán)子固定，增加網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)固性，另一方面這個(gè)矩形盤(pán)子與桶壁靠L型彎角件連接，這樣網(wǎng)絡(luò)就與中心體較牢固的安裝在一起。

網(wǎng)絡(luò)加工回來(lái)后，實(shí)際測(cè)試結(jié)果良好：各口駐波均小于1.5，隔離均小于-90dB，有的端口達(dá)到-110dB， 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。目前該網(wǎng)絡(luò)已完成驗(yàn)收。

在實(shí)際的安裝過(guò)程遇到過(guò)幾個(gè)問(wèn)題。一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)太大，將其放入中心體時(shí)比較困難。也考慮過(guò)縮小網(wǎng)絡(luò)體積，但可活動(dòng)的空間并不富裕，目前考慮是否改善中心體結(jié)構(gòu)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。二是轉(zhuǎn)極化的電機(jī)彎角件。最初這個(gè)彎角件固定在最頂部圓盤(pán)上，是個(gè)L型鋁材的。經(jīng)過(guò)實(shí)際上車(chē)安裝應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)固定在上盤(pán)上一旦電機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，拆卸很麻煩，還有就是當(dāng)天線旋轉(zhuǎn)到有一定傾角再進(jìn)行極化旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生電機(jī)齒輪脫軌現(xiàn)象，造成這一現(xiàn)象的原因就是因?yàn)殡姍C(jī)彎角件軟，天線傾斜后對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成部分?jǐn)D壓，加重電機(jī)旋轉(zhuǎn)的力度，造成彎角件負(fù)壓過(guò)大而彎曲。為了徹底改善這兩個(gè)問(wèn)題，將彎角件改成半圓形，固定在圓關(guān)節(jié)上，材質(zhì)也改成不銹鋼，增加硬度。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，徹底解決了上面的問(wèn)題，應(yīng)用效果良好。

六、結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)日趨復(fù)雜多變的國(guó)際形式，國(guó)家戰(zhàn)斗力的提升日趨嚴(yán)峻?，F(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)是一種高科技的電子戰(zhàn)爭(zhēng)，干擾敵方以及訪敵方干擾能力很大成都上影響整個(gè)戰(zhàn)局。文章詳細(xì)介紹了一中S頻段干擾網(wǎng)絡(luò)，先是分別介紹重要零部件的設(shè)計(jì)、選購(gòu)過(guò)程，描述整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作過(guò)程，同時(shí)復(fù)雜的工作環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響也做了充分考慮和設(shè)計(jì)保證，最后就實(shí)際安裝應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題予以總結(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1] David M.Pozar. 微波工程. 電子工業(yè)出版社 ， 2007

[2] 朱淼. "不斷探索中的電子戰(zhàn)——電子戰(zhàn)技術(shù)與裝備的發(fā)展". 電子工程師 ， 2007

[3] 王世棉，陳代宗，冀秀芹. "天線微波程序集". 宇航出版社 ， 1984

[4] 常琳英， "通信對(duì)抗中高效干擾方法研究" .通信與信息系統(tǒng) ， 2012

[5]牛中奇，朱滿(mǎn)座，盧智遠(yuǎn)，路宏敏， "電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)" .電子工業(yè)出版社 ， 2001