一種抗干擾評估系統(tǒng)的去嵌入校準(zhǔn)研究

孫昊　宋思源

摘? 要：某種抗干擾評估試驗(yàn)系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)化射頻信道模擬的方式，在實(shí)驗(yàn)室條件下通過模擬產(chǎn)生準(zhǔn)確、受控的通信對抗干擾環(huán)境，在系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)層面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈裝備的系統(tǒng)性能指標(biāo)的測試和系統(tǒng)效能評估驗(yàn)證工作。目前，該試驗(yàn)系統(tǒng)某些關(guān)鍵指標(biāo)缺乏校準(zhǔn)方法，且測量精度達(dá)不到相應(yīng)的要求，該研究立足于消除校準(zhǔn)過程中所插入的網(wǎng)絡(luò)通路對駐波比等參數(shù)的影響，提高各參數(shù)校準(zhǔn)精度，確保其指標(biāo)準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)鏈去嵌入? 校準(zhǔn)? 抗干擾評估系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G843 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）05（c）-0001-02

Abstract： Some kind of anti-interference evaluation system use the method of network RF channel simulation to produce accurate communication environment， complete test and evaluation work of the data link equipment at system and network level. At present， there is no calibration method for some important index， and the test precision is difficult to meet the requirements. This text based on removing the effect of network path in the process of calibration， improve the accuracy of the test， ensure the index is reliable.

Key Words： Data linkde-embedding; Calibration; Anti-interference evaluation system

復(fù)雜電磁環(huán)境是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)場的重要特征之一，它直接影響著信息化裝備性能和效能發(fā)揮。數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)是構(gòu)建全軍網(wǎng)絡(luò)信息體系中指控、火力和保障環(huán)路的核心。然而，隨著部隊(duì)的不斷深入使用以及不斷涌現(xiàn)的新功能需求，對于數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)裝備在戰(zhàn)場環(huán)境中的通信對抗性能提出了更高的要求，使得通信對抗干擾環(huán)境下的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)性能和效能發(fā)揮成為了亟需回答和定量解決的問題。為此，出現(xiàn)了相應(yīng)的抗干擾評估試驗(yàn)系統(tǒng)用以在貼近實(shí)戰(zhàn)的環(huán)境下驗(yàn)證數(shù)據(jù)鏈的系統(tǒng)性能，并進(jìn)行效能分析。

數(shù)據(jù)鏈抗干擾評估試驗(yàn)系統(tǒng)通過數(shù)字化仿真與半實(shí)物模擬真實(shí)的戰(zhàn)場環(huán)境，考慮敵我干擾、地形環(huán)境、平臺(tái)機(jī)動(dòng)條件、天線覆蓋性等因素對信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，引入網(wǎng)絡(luò)化射頻信道模擬器，對網(wǎng)絡(luò)中存在的問題進(jìn)行復(fù)現(xiàn)和定位，檢驗(yàn)在役裝備、驗(yàn)證新研設(shè)備或協(xié)議。對數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)測試、安全測試、強(qiáng)度測試和性能測試，并對測試數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)性能的準(zhǔn)確測試、全面評估。

1? 抗干擾評估試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

抗干擾評估試驗(yàn)系統(tǒng)主要由端機(jī)模擬器、網(wǎng)絡(luò)化射頻模擬單元、通信對抗模擬單元、鏈路監(jiān)測單元、控制單元組成。

網(wǎng)絡(luò)化射頻信道模擬單元通過級(jí)聯(lián)的方式擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)多通道的射頻信道模擬，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)化射頻信道模擬單元都有時(shí)鐘同步接口和觸發(fā)輸入和輸出接口，兩個(gè)單元通過參考信號(hào)同步，并且通過觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的信道仿真。

2? 校準(zhǔn)系統(tǒng)通路單元結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)化射頻信道參數(shù)涉及到多端口、多路徑損耗、延時(shí)等狀態(tài)，因此必須設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化射頻單元來完成快速自動(dòng)化校準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)單元完成校準(zhǔn)系統(tǒng)通路的自動(dòng)切換，保證系統(tǒng)工作的高度自動(dòng)化。從射頻互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)校準(zhǔn)時(shí)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案出發(fā)，構(gòu)造校準(zhǔn)系統(tǒng)的信號(hào)通道結(jié)構(gòu)，進(jìn)而確定射頻網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)部開關(guān)矩陣網(wǎng)絡(luò)的通路結(jié)構(gòu)，它的實(shí)質(zhì)為具有程控功能的開關(guān)矩陣結(jié)合后端信號(hào)調(diào)理模塊，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，共需64個(gè)功分器、26個(gè)程控開關(guān)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)要考慮所嵌入的射頻通路對于校準(zhǔn)結(jié)果的影響;端口電壓駐波比校準(zhǔn)時(shí)端口延伸的影響;射頻連接電纜的屏蔽效能對于校準(zhǔn)結(jié)果的影響;不同通路的隔離特性對于校準(zhǔn)結(jié)果的影響。

3? 去嵌入校準(zhǔn)方法

從減小測量不確定度的角度考慮，測試端口的終端匹配采用高精密的寬帶負(fù)載和高性能開關(guān)，因?yàn)殚_關(guān)性能的一致性直接影響著測試裝置的測量不確定度。與此同時(shí)，在對數(shù)據(jù)鏈設(shè)備的S參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，需要消除網(wǎng)絡(luò)單元對測試結(jié)果的影響，保證系統(tǒng)的完全匹配，減小網(wǎng)絡(luò)單元的S參數(shù)特性對校準(zhǔn)結(jié)果的影響。

為準(zhǔn)確測量數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的傳輸與反射特性，消除射頻網(wǎng)絡(luò)單元對測試結(jié)果的影響，該文使用靜態(tài)法進(jìn)行去嵌入處理。靜態(tài)法指的是測量結(jié)果需經(jīng)后期計(jì)算而不能在網(wǎng)絡(luò)分析儀上實(shí)時(shí)顯示的測量方法，采用去嵌入處理來消除射頻網(wǎng)絡(luò)單元的影響，使用轉(zhuǎn)移散射參數(shù)（T參數(shù)）矩陣來完成去嵌入計(jì)算。

去嵌入法利用測試時(shí)插入兩端口網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型，并通過數(shù)學(xué)計(jì)算從總的測量結(jié)果中去除插入網(wǎng)絡(luò)的影響。從S參數(shù)測試網(wǎng)絡(luò)連接中，去除插入網(wǎng)絡(luò)的過程可以用轉(zhuǎn)移散射參數(shù)來完成。

如圖3所示，數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)兩端被稱為被測件平面，網(wǎng)絡(luò)分析儀兩端被稱為測量平面，使用網(wǎng)絡(luò)單元的測量結(jié)果是在測量平面得到的，被測件實(shí)際值應(yīng)該在器件平面進(jìn)行測量。被測件平面與測量平面之間的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、電纜等分別被稱為A網(wǎng)絡(luò)和B網(wǎng)絡(luò)，對于級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以使用T參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，T參數(shù)與S參數(shù)變換公式如下所示。

使用射頻網(wǎng)絡(luò)單元之后測量得到T參數(shù)為：

根據(jù)公式即可得到放大器的S參數(shù)，此方法一般分為以下4個(gè)步驟。

（1）用網(wǎng)絡(luò)分析儀分別測量出A網(wǎng)絡(luò)、B 網(wǎng)絡(luò)、被測件3個(gè)部分級(jí)聯(lián)的S參數(shù)。

（2）將得到的S參數(shù)轉(zhuǎn)換為T參數(shù)。

（3）得到被測件的T參數(shù)。

（4）把得到的T參數(shù)轉(zhuǎn)換為S參數(shù)。

此方法可以使用ADS仿真軟件，由網(wǎng)絡(luò)分析儀測量得到相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的S2P文件，使用公式為：

Interconn_CAL=ttos（inverse（stot（A.S））*stot（A_Interconn_B.S）*inverse（stot（B.S）））

式中，函數(shù)ttos（）表示T矩陣轉(zhuǎn)換為S矩陣，stot（）表示S矩陣轉(zhuǎn)換為T矩陣，inverse（）表示矩陣的逆運(yùn)算。

4? 結(jié)語

去嵌入法應(yīng)用于該項(xiàng)目，可以很好地去除網(wǎng)絡(luò)通路對S參數(shù)的影響，對于高精度的測試和校準(zhǔn)具有重要的意義。

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