機(jī)載通信互調(diào)干擾預(yù)估方法

朱孝政

（海軍裝備部 陜西 西安 710043）

機(jī)載通信設(shè)備間的干擾類型中互調(diào)干擾是較難抑制的一種干擾[1]，預(yù)估設(shè)備間的互調(diào)干擾量級是干擾抑制的首要工作。

本文首先建立了機(jī)載通信系統(tǒng)中互調(diào)干擾的分析模型，并采用矩量法結(jié)合微波二端口網(wǎng)絡(luò)的方法求出模型中的參數(shù)，然后算出互調(diào)干擾的量級。

1 互調(diào)干擾分析模型

接收機(jī)互調(diào)主要由接收機(jī)前端非線性器件引起。接收機(jī)互調(diào)干擾的影響可用等效干擾電平來描述。通信接收機(jī)的等效互調(diào)干擾電平可用下式[2]表示：

式中，PIM——接收機(jī)等效干擾電平（dBm）；PN——與接收機(jī)頻率（fOR）較近的干擾信號（fN）在接收機(jī)輸入端的干擾信號電平 （dBm）；PF——與接收機(jī)頻率較遠(yuǎn)的干擾信號在接收機(jī)輸入端的干擾信號電平 （dBm）；Δf——與接收機(jī)頻率較近的干擾信號與fOR頻率差歸一于fOR的百分率。

當(dāng)?shù)刃Щフ{(diào)干擾電平PIM大于接收機(jī)靈敏度10 dB時(shí)則可以認(rèn)為接收機(jī)被干擾。

計(jì)算無線設(shè)備間互調(diào)干擾模型如圖1所示，其中P0為發(fā)射機(jī)發(fā)射功率，ηN1為網(wǎng)絡(luò)端口的效率，ρ1為發(fā)射機(jī)天調(diào)至天線網(wǎng)絡(luò)的駐波比，ηA1、ηA2為發(fā)射天線和接收天線效率，ηN2、ρ2為接收機(jī)的網(wǎng)絡(luò)功率及駐波比。

圖1 發(fā)射極對接收機(jī)的干擾電平計(jì)算步驟圖Fig.1 Emitter of receiver interference level calculation step chart

2 天線間功率耦合計(jì)算

天線間的耦合度定義[2]為：

其中Pin為發(fā)射天線的凈輸入功率，Pout為接收天線的凈輸出功率。

應(yīng)用矩量法進(jìn)行分析時(shí)，任意劃分的2個(gè)天線單元均滿足端口網(wǎng)絡(luò)的端口特性（電流連續(xù)），常常把加載段和激勵(lì)段作為1個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示，利用電路理論可以求得輸入、輸出端口的功率，進(jìn)而可以得到天線間的耦合度[3]。

圖2 天線單元等效二端口網(wǎng)絡(luò)Fig.2 Antenna unit equivalent two terminal network

圖3 SDT法散射體的分解Fig.3 SDT method scattering decomposition

上述耦合度模型中左端電流項(xiàng)需由矩量法求得，然而計(jì)算飛機(jī)這類電大尺寸目標(biāo)時(shí)單純應(yīng)用矩量法計(jì)算量過大，因此空域分解技術(shù)?？沼蚍纸饧夹g(shù)[4]（Spatial Decomposition Technique-SDT）基本思想是將大的散射體分解為小的散射體分別計(jì)算如圖3所示，可以在計(jì)算存儲(chǔ)量和計(jì)算速度上大大改善矩量法。空域分解技術(shù)假設(shè)原散射體由多個(gè)子散射體組成，電流分布于散射體表面，將散射體表面分解為M個(gè)子域，先求得每個(gè)子域上的電流分布，然后總的散射場由每個(gè)子域上的電流的散射場疊加得到。空域分解法的積分方程表達(dá)式為：

方程（5）中，左邊代表待求子域上的電流的積分（子域電流的散射場），右端第一項(xiàng)代表入射源，右端第2項(xiàng)是關(guān)于其他子域的電流積分之和，代表這些子域上的電流所產(chǎn)生的散射場的總場，左端的電流是待求量，可以通過迭代過程求得，具體過程是：當(dāng)i=1時(shí)，右端的入射源項(xiàng)是已知的，其他子域上的電流可以先由物理光學(xué)法求得近似解，再求得這些電流的散射場（即右端第2項(xiàng)），代入方程右端可以求得子域S1上的電流近似解當(dāng)i=2時(shí)，S1上的電流已經(jīng)由第一步求得，S3～SM上的電流仍然由物理光學(xué)法求得，將 S1、S3～SM上電流的散射場代入方程右端，可以得到子域S2上的電流近似解依此類推，可以求得各個(gè)子域上的電流（i=1～M）。這是第1輪迭代，第2輪迭代時(shí)，方程右端第2項(xiàng)的所有電流均采用第一輪迭代的結(jié)果，繼續(xù)求解第p+1輪迭代時(shí)，采用第p輪所求得的電流求解持續(xù)這一過程，一直到每個(gè)子域上的電流值不再有變化或前后2次迭代每個(gè)子域上的電流值的誤差不大于1個(gè)給定的收斂參數(shù)ε為止。

3 數(shù)值結(jié)果

某型飛機(jī)上共上裝4部通信電臺(tái)，文中將采用實(shí)測結(jié)果作為驗(yàn)證上述方法的標(biāo)準(zhǔn)，而在對電臺(tái)進(jìn)行實(shí)際測試過程中只檢測到了三階-Ⅰ型互調(diào)（由2個(gè)信號產(chǎn)生），故本文只仿真了三階-Ⅰ型互調(diào)量，以便與實(shí)測數(shù)據(jù)相比較。

計(jì)算實(shí)例1：電臺(tái)1小功率發(fā)射，發(fā)射頻率為75 MHz；電臺(tái)3中功率發(fā)射，發(fā)射頻率為240 MHz，電臺(tái)2處于接收狀態(tài)。該組合形式下，互調(diào)產(chǎn)物的頻率落入接收電臺(tái)接收帶內(nèi)的只有90 MHz和390 MHz 2種，其仿真與實(shí)測結(jié)果如表1所示。

表1 計(jì)算實(shí)例1仿真與測試結(jié)果對比Tab.1 Calculating examples of 1 simulation and comparison of the test results

計(jì)算實(shí)例2：電臺(tái)1小功率發(fā)射，發(fā)射頻率為60 MHz；電臺(tái)2中功率發(fā)射，發(fā)射頻率為220 MHz，電臺(tái)4處于接收狀態(tài)。該組合形式下，互調(diào)產(chǎn)物的頻率落入接收電臺(tái)接收帶內(nèi)的只有100 MHz和340 MHz 2種，其仿真與實(shí)測結(jié)果如表2所示。

表2 計(jì)算實(shí)例2仿真與測試結(jié)果對比Tab.2 Calculating examples of 2 simulation and comparison of the test results

計(jì)算實(shí)例3：電臺(tái)2中功率發(fā)射，發(fā)射頻率為55 MHz；電臺(tái)3中功率發(fā)射，發(fā)射頻率為60 MHz，電臺(tái)1處于接收狀態(tài)。該組合形式下，互調(diào)產(chǎn)物的頻率落入接收電臺(tái)接收帶內(nèi)的只有50 MHz，其仿真與實(shí)測結(jié)果如表3所示。

表3 計(jì)算實(shí)例3仿真與測試結(jié)果對比Tab.3 Calculating examples of 3 simulation and comparison of the test results

從上述對比實(shí)例可以看到，仿真結(jié)果與實(shí)測結(jié)果吻合的較好，誤差僅為2 dB，證明了本文方法的有效性。

4 結(jié) 論

文中建立了無線設(shè)備間互調(diào)干擾量的仿真計(jì)算模型，并應(yīng)用區(qū)域分解矩量法對機(jī)載通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的互調(diào)干擾問題進(jìn)行了計(jì)算分析，仿真結(jié)果與實(shí)測結(jié)果吻合良好。數(shù)值仿真結(jié)果證明本文方法可作為實(shí)際工程的有力設(shè)計(jì)工具。

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