大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾策略

劉傳欣

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州510000）

1 大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)干擾源

1.1 高頻電磁波干擾

大功率短波發(fā)射機的主要作用是實現大功率射頻信號的發(fā)射，其運行過程中天線、發(fā)射機及饋線等部件均會產生強烈的電磁輻射，而且大電流觸點的開合、電子元器件的運行、繼電器的動作等均能產生瞬時電流、電壓以及電磁波等，這些電子信號和瞬間電磁波會對大功率短波發(fā)射機的自動監(jiān)控系統(tǒng)產生嚴重影響，甚至導致其不能正常運行。高頻電磁波是影響大功率發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)運行的最主要因素[1]。

1.2 I/O接口引入的干擾

以工控機為代表的短波發(fā)射機外圍設備，均采用I/O接口進行連接，在I/O接口使用中可能會產生或者引入高頻干擾信號，對自動監(jiān)控系統(tǒng)產生直接影響，導致出現系統(tǒng)紊亂的情況。為實現大功率短波發(fā)射機功能，需要模擬電路和數字電路協(xié)調配合，兩電路為避免相互影響而分開設置，數字電流通過發(fā)射機中的電阻及電感時產生電壓，導致產生數字噪聲。

1.3 電源系統(tǒng)引入的干擾

一般大功率短波發(fā)射機用電系統(tǒng)使用感性電阻，因此會產生較大電流，瞬時電壓能達到正常電壓的幾倍，也會產生干擾脈沖電壓。大功率短波發(fā)射機工作中會與用電系統(tǒng)協(xié)調配合，不可避免地會產生干擾脈沖電壓，形成干擾誤差。同時，三相電路中的差模干擾和共模干擾會直接影響大功率短波發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)。

2 大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾策略

2.1 屏 蔽

在大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中，可以采用一些有效屏蔽導電物體的材料，通過切斷傳播途徑有效規(guī)避干擾源的不良干擾。引入干擾屏蔽材料能有效控制內容磁場，將產生的磁場屏蔽控制在屏蔽區(qū)域內。大功率短波發(fā)射機的干擾源具有多樣性，因此需要采用不同的方式屏蔽干擾，包括混合屏蔽、電場屏蔽及磁場屏蔽等[2]。電磁場屏蔽又因頻率差異分為高頻電磁場屏蔽和低頻電磁場屏蔽，其中低頻電磁場屏蔽一般采用鐵或某些合金實現，高頻電磁場屏蔽一般采用銅鋁等金屬材質實現。在大功率短波發(fā)射機的電磁場屏蔽中需要綜合考慮低頻和高頻，建議采用多種金屬形成雙/層屏蔽層。

2.2 濾 波

實現電磁干擾消除的另一個有效途徑是濾波，濾波就是對輸入信號進行處理和篩選，去除不符合要求的信號，最終保留需求信號，從而有效降低干擾。濾波消除電磁干擾具有一定的針對性，主要是針對高頻噪聲、瞬間脈沖等，濾波形式也相對多樣，可以采用多種方式實現濾波。因大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)存在差異，對濾波要求也存在差異，在消除其電磁干擾的過程中可以在電源接口處安裝相應裝置來消除或減弱干擾。同時，大功率短波發(fā)射機為代表的精密儀器對電源要求十分嚴格，因此可以在電源中安裝相應的濾波網絡，用以消除高頻噪聲。

2.3 接 地

大功率短波發(fā)射機的自動監(jiān)控系統(tǒng)一般設置在短波發(fā)射機周圍，因此其電子環(huán)境相對復雜、電子設備密集，在靜電作用下極易引發(fā)靜電干擾。如果在大功率短波發(fā)射機中引入接地措施，能有效抑制靜電干擾。大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)接地實際上就是將大功率短波發(fā)射機和自動監(jiān)控系設備進行機殼接地。進行機殼接地時，必須合理分布匹配接地線，尤其是應注意有效規(guī)避環(huán)路問題[3]。在大功率短波發(fā)射機應用中，對于發(fā)射機及其自動監(jiān)控系統(tǒng)需要分別進行接地處理，合理布置接地線，一般接地線使用寬銅帶。

2.4 隔 離

與屏蔽不同，隔離的主要目是通過隔離分開設備和干擾源設備，起到避免干擾和消除干擾的作用。目前，大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)中使用的隔離方式主要是變壓器隔離、繼電器隔離、放大器隔離、光隔離等。繼電器隔離主要是通過電氣隔離實現，通過電氣隔離作用于系統(tǒng)內的2個單元，從而有效抑制系統(tǒng)中的強電信號和弱電信號，避免其相互聯(lián)系。變壓器隔離應用的主要目的是實現模擬量和電源之間的有效隔離。放大器隔離的主要目的是對放大器進行處理，有效實現靜電屏蔽和電磁屏蔽。光隔離實現主要是利用發(fā)光元件，通過發(fā)光元件實現對電氣輸入和輸出的有效隔離。在大功率短波發(fā)射機電磁干擾中采用隔離措施進行電磁防護，雖然能起到一定作用，但是不能完全避免自動監(jiān)控系統(tǒng)受到干擾，大功率短波發(fā)射機實際運行過程中需要配合其他措施綜合實現電磁抗干擾。

2.5 其他抗干擾措施

隨著信息技術、互聯(lián)網技術的發(fā)展，還應綜合考慮引入軟件進行相應的電磁干擾屏蔽，如電子狗、軟件陷阱等，以有效減少電磁信號干擾引起的錯誤操作，保證系統(tǒng)正常運行。以大功率短波發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)中應用電子狗為例，當系統(tǒng)程序運行中進入死循環(huán)后，程序會重新進行重啟并復位，有效解決程序循環(huán)或者程序崩潰情況。

3 基于ADS-B自適應技術的大功率短波發(fā)射機抗干擾自動監(jiān)控系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)總體構架

基于ADS-B自適應技術的大功率短波發(fā)射機抗干擾自動監(jiān)控系統(tǒng)設計，是在人機交互基礎上進行的?；赩isual Studio 2012進行軟件和平臺開發(fā)，最終建立相對科學、便捷、易于操作的人機交互平臺，不僅能實現對大功率短波發(fā)射機的數據監(jiān)視和狀態(tài)監(jiān)視，而且能實現對其的功能控制[4]?；贏DS-B自適應技術的大功率短波發(fā)射機抗干擾自動監(jiān)控系統(tǒng)總體構架如圖1所示。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)總體構架

3.2 軟件系統(tǒng)功能及實現

本文提出的基于ADS-B自適應技術的大功率短波發(fā)射機抗干擾自動監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件如圖2所示，功能實現主要包括4大模塊，即監(jiān)視數據顯示模塊、大功率短波發(fā)射機狀態(tài)監(jiān)視模塊、應用于人機交互的大功率短波發(fā)射機控制模塊和通信模塊。下面就各個模塊的功能實現進行詳細分析。

3.2.1 監(jiān)視數據顯示模塊

監(jiān)視數據顯示模塊主要包括地圖背景實現和目標航跡顯示兩個部分。地圖背景顯示是其運行的基礎，主要通過對大功率短波發(fā)射機環(huán)境的監(jiān)測實現。在程序運行過程中，軟件和系統(tǒng)會對發(fā)射機運行環(huán)境數據進行加載和分析，實現對環(huán)境參數的分析、顯示等功能。這些功能的實現主要通過相關函數調用和控件實現，同時能通過函數及控件實現對內容的設置。基于ADS-B技術進行監(jiān)控和顯示能及時、準確地了解發(fā)射機的運行情況等。

3.2.2 大功率短波發(fā)射機狀態(tài)監(jiān)視模塊

大功率短波發(fā)射機狀態(tài)監(jiān)視模塊的主要作用是通過對其運行情況和運行狀態(tài)的實時數據信息采集，在了解大功率短波發(fā)射機各部件和系統(tǒng)運行情況的基礎上實現對其工作模式的監(jiān)視。大功率短波發(fā)射機運行狀態(tài)監(jiān)視參數包括其工作溫度、工作電壓及設備運行情況等。通過狀態(tài)監(jiān)視模塊能實現對其運行風險的監(jiān)測，預測并發(fā)現風險，給出預警，從而進行故障分析與排查。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件模塊設計

3.2.3 大功率短波發(fā)射機控制模塊

大功率短波發(fā)射機控制模塊通過分析監(jiān)視數據，在此基礎上下發(fā)傳送相應的控制命令，最終實現對發(fā)射機的下位機等設備的控制。一般控制模塊包括中頻控制、抗干擾設置、網絡接口設置及基本設置等部分。首先，基本設置的主要目的是對發(fā)射機控制信息進行設置，包括登錄密碼設置等。網絡接口設置主要是對發(fā)射機的網絡接口進行匹配設置，尤其是本地IP地址、客戶IP地址等，以維持正常通信[5]。在大功率短波發(fā)射機的抗干擾設置中需要綜合考慮不同的干擾抑制類型，在此基礎上進行數據解碼、干擾抑制。中頻控制的主要目的是實現對大功率短波發(fā)射機的衰減補償設置，還可設置本振頻率和全部通道衰減補償等。

3.2.4 通信模塊

基于ADS-B自適應技術的大功率短波發(fā)射機抗干擾自動監(jiān)控系統(tǒng)的通信模塊一般引入TCP/IP協(xié)議，實現不同等級發(fā)射機之間的信息傳遞與傳輸。在監(jiān)控軟件運行過程中，其不同模塊具有不同的功能和特點，因此在傳輸協(xié)議選擇中必須綜合考慮、合理選擇。大功率短波發(fā)射機狀態(tài)監(jiān)視模塊及控制模塊中對通訊質量有明確要求，而且一般要求較高，建議采用可靠性較高的TCP協(xié)議進行傳輸與通信。

3.3 監(jiān)控功能設計

3.3.1 總體類型

在大功率短波發(fā)射機監(jiān)控軟件設計中，需要圍繞其功能模塊和組成進行，包括發(fā)射機控制、工作狀態(tài)監(jiān)視、發(fā)射機數據監(jiān)視等。軟件界面設計中建議采用MFC微軟基礎類庫，且這一過程需要考慮人機交互操作。

3.3.2 抗干擾模塊設計

本文提出的基于ADS-B自適應技術的大功率短波發(fā)射機抗干擾自動監(jiān)控系統(tǒng)設計的一大核心是抗干擾模塊，為實現其功能，必須注重抗干擾參數設置及抗干擾模式轉換等，結合大功率短波發(fā)射機的特點合理選擇干擾抑制措施、信號解碼通道等。本文提出的抗干擾模塊實現基于CAntiJamming技術，CAntiJamming技術需要一些重要函數協(xié)助，包括設置更改函數InfoChange()、信息顯示函數InfoShow()等。本文基于大功率短波發(fā)射機抗干擾的特征提出了如圖3所示的抗干擾模塊運行流程圖，在監(jiān)控軟件作用下能接收下位機的相應監(jiān)控信息，并且對監(jiān)控信息進行解碼了解其運行情況，實現對下位機的監(jiān)視。更改功能模式時，將更改數據添加到發(fā)送信息對應表中，發(fā)送變更數據到網絡，并啟動下位機對應處理程序，實現對干擾抑制模塊的控制。

圖3 抗干擾模塊運行流程圖

4 結 論

大功率短波發(fā)射機及其監(jiān)控系統(tǒng)運行中會受到眾多干擾源的影響，包括輻射干擾、靜電干擾及傳導干擾等。為保證其正常運行，必須綜合考慮各項干擾因素，針對性解決干擾問題。