羅蘭C信號(hào)外場(chǎng)抗干擾能力研究

趙學(xué)軍，竇建龍，彭懷云

（1 解放軍92678部隊(duì)，天津 300220; 2 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所，青島 266107）

0 引言

羅蘭C系統(tǒng)是陸基長(zhǎng)波系統(tǒng)，工作在低頻波段，信號(hào)脈沖峰值輻射功率達(dá)到兆瓦級(jí)，同時(shí)采用信號(hào)編碼和相關(guān)接收技術(shù)，理論上具有極強(qiáng)的抗干擾能力。本文通過對(duì)羅蘭C系統(tǒng)抗帶外連續(xù)波干擾能力、抗強(qiáng)工頻干擾能力和天地波交叉干擾能力外場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，分析研究羅蘭C信號(hào)在典型干擾條件下的外場(chǎng)抗干擾能力。

在抗干擾能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，選用美國(guó)Locus1030接收機(jī)，荷蘭LORADD UTC接收機(jī)。根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)測(cè)試，這兩種接收機(jī)可靠性高，可以較好完成測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

此外，UTC接收機(jī)具有頻譜分析功能，可直觀顯示60kHz～140kHz頻段內(nèi)的干擾情況，以便測(cè)試實(shí)驗(yàn)中及時(shí)了解測(cè)試點(diǎn)附近的電磁環(huán)境，亦為后期數(shù)據(jù)處理分析提供依據(jù)。這兩款接收機(jī)的信號(hào)處理及定位計(jì)算等核心算法不盡相同，可以通過對(duì)比，更加全面的了解羅蘭信號(hào)的抗干擾能力。

1 抗帶外連續(xù)波抗干擾能力測(cè)試

1.1 測(cè)試點(diǎn)選擇

河南商丘時(shí)碼臺(tái)為典型的長(zhǎng)波波段連續(xù)波發(fā)射臺(tái)。本測(cè)試在該臺(tái)附近（3km～20km），強(qiáng)連續(xù)波干擾條件下開展羅蘭信號(hào)的接收情況測(cè)試。

1.2 測(cè)試情況

UTC接收機(jī)頻譜如圖1所示，可以看出時(shí)碼臺(tái)（頻率 68.5kHz）的信號(hào)很強(qiáng)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)超過羅蘭C 臺(tái)鏈信號(hào)強(qiáng)度，此外 72.5kHz、82kHz、137kHz頻點(diǎn)也存在干擾。

A鏈M發(fā)射臺(tái)距離測(cè)試點(diǎn)大約為650km，可確定此處UTC接收機(jī)收測(cè)的為地波信號(hào)，而A鏈Y發(fā)射臺(tái)距離測(cè)試點(diǎn)超過1400km，UTC接收機(jī)收測(cè)的信號(hào)應(yīng)為天波信號(hào)。由測(cè)試點(diǎn)的頻譜圖可以看出時(shí)碼信號(hào)在此測(cè)試點(diǎn)很強(qiáng)，在一定程度上影響了接收信號(hào)的信噪比，但Locus1030、UTC接收機(jī)仍可正常收測(cè)信號(hào)。其中兩個(gè)主要地波、天波信號(hào)，即A鏈M和A鏈Y的信噪比如圖2和圖3所示。

圖1 UTC接收機(jī)頻譜干擾監(jiān)測(cè)

圖2 A鏈M信號(hào)信噪比（Locus 1030接收機(jī)）

圖3 A鏈Y信號(hào)信噪比（Locus 1030接收機(jī)）

在該測(cè)試點(diǎn)定位效果如圖4所示。由于定位臺(tái)鏈為A鏈臺(tái)鏈，其中A鏈Y臺(tái)信號(hào)為天波信號(hào)，因此與GPS相比定位差異較大，緯度差異為0.008度，即0.48分，經(jīng)度差異為0.038度，即2.2分。

圖4 1030接收機(jī)定位

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，雖然時(shí)碼發(fā)射臺(tái)干擾較強(qiáng)，但Locus 1030和UTC接收機(jī)均能正常工作，都能較為穩(wěn)定的收測(cè)天地波信號(hào)，且Locus 1030接收機(jī)可以正常工作及定位。

1.3 測(cè)試結(jié)論

（a）商丘附近所有測(cè)試點(diǎn)的時(shí)碼臺(tái)信號(hào)都較強(qiáng)，對(duì)信號(hào)接收信噪比有著明顯的影響。但不會(huì)影響接收設(shè)備的正常工作。

（b）從離開發(fā)射臺(tái)不同距離的幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)可以看出，離開發(fā)射臺(tái)越遠(yuǎn)，羅蘭系統(tǒng)的短時(shí)定位重復(fù)性越好。

（c）由于商丘附近，A鏈Y為天波信號(hào)，B鏈X為天波信號(hào)，因此在該區(qū)域沒有接收到有效的地波定位信息，但接收到了誤差較大、信號(hào)相對(duì)較弱的天波定位信息。說明在強(qiáng)連續(xù)波干擾條件下，天波和地波信號(hào)均未受到嚴(yán)重干擾。

（d）本次測(cè)試由于A鏈Y的天波信號(hào)的延遲大于地波信號(hào)約30～40μs，依據(jù)雙曲線定位原理，定位位置與GPS位置相比偏向東南方向。

2 抗強(qiáng)工頻干擾能力分析

2.1 測(cè)試點(diǎn)選擇

測(cè)試點(diǎn)距離商丘時(shí)碼發(fā)射臺(tái)19km左右，周圍2km左右有一大型變電站，且離開高壓線約200m，電磁環(huán)境復(fù)雜，如圖5。

2.2 測(cè)試情況

此測(cè)試點(diǎn)距離高壓線很近工頻干擾嚴(yán)重，從而使得Locus 1030接收機(jī)接收到的信號(hào)，尤其是天波信號(hào)的信噪比較差（圖6），且波動(dòng)明顯。雖Locus 1030接收機(jī)可以正常收測(cè)天波及地波信號(hào)，但是無法定位，或是定位誤差很大。

圖5 UTC接收機(jī)頻譜干擾監(jiān)測(cè)

圖6 場(chǎng)強(qiáng)及信噪比實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)（locus 1030接收機(jī)）

UTC接收機(jī)收測(cè)的A鏈M臺(tái)地波信號(hào)的信噪比較差，且起伏十分明顯，對(duì)于A鏈Y臺(tái)天波信號(hào)收測(cè)不是很好，大部分時(shí)間都無法收到天波信號(hào)，不能定位。

2.3 測(cè)試結(jié)論

通過上述實(shí)驗(yàn)，可獲得如下結(jié)論：

（a）羅蘭信號(hào)在離開一般大型變電站2km外，離開高壓線約200m的地區(qū)，雖然干擾較強(qiáng)，對(duì)天波信號(hào)有顯著干擾，但對(duì)地波覆蓋區(qū)內(nèi)的地波信號(hào)干擾較小，能有效接收。

（b）在周圍電力線分布非常多的情況下，能獲得地波定位信息，但受到較大影響，定位隨時(shí)間變化會(huì)產(chǎn)生漂移。

3 天地波交叉干擾分析

3.1 測(cè)試點(diǎn)選擇

測(cè)試點(diǎn)距離時(shí)碼發(fā)射臺(tái)10km左右；距離A鏈M、A鏈X、A鏈Y發(fā)射臺(tái)分別為 657km、468km、1478km左右。

3.2 測(cè)試情況

該測(cè)試點(diǎn)電磁環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，存在帶內(nèi)干擾。測(cè)試時(shí)間為10：00～24：00（UTC時(shí)間），環(huán)境電磁干擾頻譜如圖7所示。

圖7 UTC接收機(jī)頻譜干擾監(jiān)測(cè)（時(shí)碼臺(tái)停發(fā)信號(hào)）

此測(cè)試點(diǎn)距A鏈Y發(fā)射臺(tái)超過1400km，因此接收機(jī)收到的信號(hào)應(yīng)為天波信號(hào)。locus 1030接收機(jī)收測(cè)到的A鏈Y發(fā)射臺(tái)信號(hào)強(qiáng)度在晝夜期間有5～6dB的波動(dòng)，其信噪比較差，如圖8所示。該場(chǎng)強(qiáng)為天波信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，UTC時(shí)間10點(diǎn)至12點(diǎn)（北京時(shí)間晚上6點(diǎn)至8點(diǎn)）期間為晝夜過渡期間，因此信號(hào)較弱，12點(diǎn)以后電離層穩(wěn)定，因此場(chǎng)強(qiáng)也較為穩(wěn)定。

圖8 場(chǎng)強(qiáng)及信噪比實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)(locus 1030接收機(jī))

通過UTC接收機(jī)與locus 1030接收機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)，可確定在此測(cè)試點(diǎn)接收到的A鏈Y發(fā)射臺(tái)的信號(hào)為天波信號(hào)，兩種接收機(jī)均能正常接收天波信號(hào)。

測(cè)試點(diǎn)距A鏈M、A鏈X的距離均不超過700km，接收機(jī)收到的信號(hào)應(yīng)均為地波信號(hào)。

圖9為L(zhǎng)ocus 1030信號(hào)接收機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)，由此可以看到A鏈M及A鏈X發(fā)射臺(tái)信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)十分穩(wěn)定且信噪比也較好，這也進(jìn)一步說明接收到的信號(hào)為地波信號(hào)。

圖9 場(chǎng)強(qiáng)及信噪比實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)（locus 1030接收機(jī)）

總之，此測(cè)試點(diǎn)UTC信號(hào)接收機(jī)及1030信號(hào)接收機(jī)都能正常工作，其中接收機(jī)也能的定位，其天波定位誤差6～7km，定位狀態(tài)如圖10所示。

圖10 1030接收機(jī)定位狀態(tài)

3.3 測(cè)試結(jié)論

由測(cè)試數(shù)據(jù)分析可以得出，在距離發(fā)射臺(tái)800～1400km陸地范圍內(nèi)，天地波交叉干擾嚴(yán)重，但接收機(jī)均能正常工作，若接收機(jī)在噪聲抑制、天地波分離等方面做更多改進(jìn)，完全可以抑制天波或地波信號(hào)，從而提高接收機(jī)的天地波抑制干擾能力。

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