張韋 曹光輝
【關(guān)鍵詞】同平臺;兩種體制吊艙;樣機(jī)驗(yàn)證
隨著用戶對吊艙系統(tǒng)的認(rèn)識越來越深入,對吊艙使用的需求也提出更多設(shè)想,如能否在同一平臺同時(shí)使用行波管體制和相控陣體制吊艙,能否盡量利用兩類吊艙資源,以期能發(fā)揮應(yīng)有的甚至疊加的效果等問題。為給后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)積累資料。這里假設(shè)行波管體制吊艙(后稱A類艙),分左右兩艙。左發(fā)右收,可以通過切換工作在兩種頻段,低頻段和高頻段;而假設(shè)相控陣體制吊艙(后稱B類艙),一枚吊艙就可以進(jìn)行收發(fā),只工作在低頻段。在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上。選用了樣機(jī),建立了模擬吊艙掛裝平臺后的電磁兼容測試環(huán)境,進(jìn)行了實(shí)際裝載測試,獲取了第一手資料,得到較科學(xué)的結(jié)論,討論了產(chǎn)品設(shè)計(jì)建議,有助于提升產(chǎn)品使用效能。
兩類吊艙掛載同一平臺,必須考慮電磁兼容情況。而收發(fā)隔離度是判斷吊艙電磁兼容情況的基本指標(biāo),隔離度主要由吊艙體制、天線安裝狀態(tài)及空間距離等因素決定,此次模擬是固定了安裝位置,天線方向圖已知的情況下進(jìn)行的。
空間衰減S=32.45+201gM+201gF
其中,M為距離,單位須是Km;F為工作頻率,單位須是MHz。
具體計(jì)算根據(jù)測定的安裝角度e,在天線方向圖中找到相應(yīng)增益G,再根據(jù)距離M,帶入上式得到空間衰減S,
則空間隔離X=S-G1-G2
其中G1為信號發(fā)出端天線增益,G2為信號接收端天線增益。
考慮到誤差及未考慮到的因素。該計(jì)算結(jié)果會以一種范圍的形式給出。收發(fā)隔離測算示意圖如圖1所示。
1、A類艙自身隔離度
假設(shè)兩枚艙左發(fā)右收,通過測算兩艙間距離,再根據(jù)不同頻點(diǎn)不同方向圖。得出計(jì)算結(jié)果,A類艙自身接收艙和發(fā)射艙之間的收發(fā)隔離度都大于95dB,隔離度較好。
2、兩類艙相互隔離度
如圖1所示,要測算兩樣機(jī)的收發(fā)隔離,共分為四種情形,測算結(jié)果見表1:
對比四種情形,會發(fā)現(xiàn)測算結(jié)果和純理論上是基本一致,但又有些許不同,純理論上,A類艙發(fā)出B類艙接收和B類艙發(fā)出A類艙接收隔離度應(yīng)該是一致的,而此次測算B類艙發(fā)出A類艙接收的情形隔離度相對更低,是由于A類艙、B類艙使用的天線的方向圖是不一樣的,而且在非主波束內(nèi)不同角度差異還比較明顯,所以產(chǎn)生以上差異。
通過測算結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)兩類艙之間的隔離度偏低,預(yù)示著該兩類吊艙同時(shí)工作在同一頻段可能會產(chǎn)生相互影響。接下來就是進(jìn)行樣機(jī)工作狀態(tài)的模擬,以探究實(shí)際情況與理論測算的差異。
為了驗(yàn)證理論測算,分別選擇了兩類體制樣機(jī),同時(shí)掛載到同一平臺,具體天線及安裝位置與理論測算一致,如圖1所示,將平臺放置于暗室環(huán)境中;工作狀態(tài)測試,即讓樣機(jī)均可工作在發(fā)射與接收狀態(tài),通過天線模擬使用環(huán)境信號。進(jìn)行接收發(fā)射信號試驗(yàn),以確定是否影響各自的工作狀態(tài),是否引起接收發(fā)射參數(shù)變化等情況。
試驗(yàn)分為兩種主要情形,首先是,兩樣機(jī)均工作在同一頻率(處于低頻段)附近,看是否影響。測試結(jié)果如表2、表3所示:
表中可見,A類艙工作在高頻段與B類艙是不會產(chǎn)生相互影響的。即使都處于發(fā)射狀態(tài),所以A類艙工作在高頻段,B類艙工作在低頻段的用法是被允許的。然而同處于低頻段時(shí),尤其是在同一頻點(diǎn)附近工作會產(chǎn)生相互影響,表中“有影響”具體影響是后者影響前者的信號接收,會導(dǎo)致接收錯(cuò)誤,從而使整個(gè)系統(tǒng)的工作處于數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的狀態(tài)。而“相互影響”是指互相影響對方的信號接收,表現(xiàn)為各自的接收參數(shù)錯(cuò)誤,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作在較為混亂的狀態(tài),這與上節(jié)測算結(jié)果預(yù)示的情況一致。
為了探究同處于低頻段兩樣機(jī)同時(shí)工作的可能性,在此基礎(chǔ)上,我們對兩樣機(jī)的可定制軟件參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定,設(shè)定兩樣機(jī)在各自的可定制軟件參數(shù)中均可以選擇更小的頻段,而且可以通過設(shè)定軟件參數(shù)來進(jìn)行接收分段,所以我們設(shè)計(jì)了將低頻段進(jìn)行拆分的樣機(jī)工作方式,具體是讓其中一種艙負(fù)責(zé)低頻段的一半頻段,將另外一半頻段進(jìn)行過濾;另一種艙負(fù)責(zé)另一半頻段,將之前一段頻段內(nèi)所有信號進(jìn)行過濾。
再用信號源模擬各自頻段內(nèi)的兩個(gè)典型信號,同時(shí)輻射,讓兩樣機(jī)同時(shí)工作,看接收與發(fā)射狀態(tài),測試結(jié)果如表4、表5所示。
可見,這種分頻段并互相過濾的方法,可以讓兩樣機(jī)同時(shí)工作,可充分利用樣機(jī)資源,使得平臺可以同時(shí)應(yīng)對更多的目標(biāo)信號。
綜合上述全部試驗(yàn),可以看出,設(shè)計(jì)者從盡量高地利用兩類吊艙的資源的出發(fā),分析了兩樣機(jī)之間同頻段的隔離度實(shí)際情況,兩樣機(jī)同時(shí)工作在同頻段對同一目標(biāo)時(shí),會產(chǎn)生相互影響的,會導(dǎo)致兩樣機(jī)同時(shí)性能下降甚至不可用,而不是想象中的疊加的效果。
基于以上困境,設(shè)計(jì)了一種可供選擇的方案,通過分割頻段。并把對方工作頻段進(jìn)行過濾的軟件參數(shù)設(shè)定方式來提高兩種體制吊艙的利用效率,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能力的增強(qiáng)。
在考慮單一設(shè)備性能到考量系統(tǒng)能力的設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮不同類型吊艙在同平臺使用的兼容與性能擴(kuò)展的可能性,對同平臺同時(shí)掛載兩類吊艙進(jìn)行了理論測算和樣機(jī)測試,探索了同時(shí)使用的實(shí)際效果,為后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考。