毫米波引信射频前端UWB-HPM效应研究

针对毫米波引信射频前端在复杂电磁环境下易受干扰的问题,使用场路联合的方法对其前门耦合效应进行研究。通过电磁仿真软件模拟引信天线在超宽带高功率微波环境下天线的耦合效应,并对不同脉宽、不同距离下的耦合电压进行数值分析;通过电路设计软件对RF前端电路进行注入实验,结合仿真数据分析RF前端损伤机理。结果表明,当辐照场强为100 kV/m、信号脉宽为0.05 ns时,耦合中频输出信号峰值电压可达1.8 V,对引信末端可靠性造成严重威胁。所得结论不仅完善了引信高功率微波效应理论,还为RF前端防护提供了理论依据。     

毫米波探测器的超宽带耦合特性

探测器是近程探测系统的目标敏感装置, 容易受到电磁脉冲干扰。针对某型毫米波探测器超宽带(ultra-wideband, UWB)电磁脉冲抗扰度不清的实际情况, 围绕UWB辐照环境展开该型探测器的电磁脉冲耦合特性研究。将时域有限积分算法(finite integration technology, FIT)应用于探测器腔体耦合特性研究, 并结合UWB试验系统对探测器开展了辐照试验, 验证了FIT算法的有效性。仿真和试验结果表明, 探测器在竖直状态下的腔体屏蔽效能最差, 仿真试验中其屏蔽效能为20.40 dB; 试验得出探测器的效应场强阈值约为150 kV/m, 在辐照下会出现死机、虚警和硬损伤3种现象, 其中死机现象可通过电源复位恢复, 虚警和硬损伤为不可逆效应现象。     

系统电磁脉冲引线规范的研究

系统电磁脉冲的能量主要通过系统的电缆耦合到敏感电子器件里。由于这些电子器件通常都是放在既能屏蔽X射线又能屏蔽射频的外壳里,因此,减少系统电磁脉冲耦合效应可归结为一个简单的接口技术要求问     

多带OFDM超宽带射频接收机的系统建模与仿真

准确可靠的系统建模和仿真可对多带OFDM(MB-OFDM)超宽带(UWB)无线通信系统中射频接收机的设计提供有效的指导.分析了MB-OFDM UWB系统对射频接收机的要求,在此基础上计算确定了射频接收机的噪声系数、线性度、接收机增益范围等总体指标.射频接收机采用低成本、低功耗的零中频结构.在AgilentADS仿真环境下建立了射频接收机的模型,并通过计算和仿真确定了各子模块电路的技术指标.建立了整个MB-OFDMUWB通信系统的仿真平台,用教模混合仿真的方法验证了射频接收机模型的正确性.这对指导射频接收机芯片的设计有重要的意义.     

GNSS接收机射频前端电路相位噪声评估方法

相位噪声是影响全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)接收机性能的一个重要因素,在高性能的接收机设计中,射频前端电路的相位噪声评测是不可忽略的。传统观测相位噪声的方法主要是利用频谱分析仪等专业仪器来实现,其无法观测GNSS接收机射频前端电路(包含模数(analog-digital,AD)转换器)的相位噪声。分析了接收机相位噪声和热噪声在信号复平面域的表现特征,提出了在信号复平面域评估GNSS接收机射频前端电路相位噪声的方法,并对该方法进行了仿真验证和实测验证。利用相位噪声对信号在复平面实部和虚部影响不同的特点,对采集到的信号数字中频数据进行相干积分处理,定量估算接收机射频系统的相位噪声。结果表明,该方法具有较高的评估准确度,可以用于测量与评估GNSS接收机射频前端电路(包含AD转换器)的设计质量,预测接收机性能。     

抗干扰型卫星导航接收机的最优前端增益

基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)接收机射频前端增益大小引起的抗干扰能力与模数转换器(analog to digital converter，ADC)量化损耗之间的矛盾问题，提出一种抗干扰性能约束下的最优前端增益设计方法。首先，建立射频通道、ADC的数学模型。然后，分析在无干扰情况下前端增益对信号采样的影响、干扰条件下的抗干扰极限性能。最后，针对前端增益对信号接收与抗干扰性能之间的矛盾，以抗干扰性能为优化目标提出了最优的前端增益设计方法。仿真实测结果验证了本文分析结论的准确性和提出方法的有效性。     

计算机机箱的电磁脉冲耦合模拟仿真

强电磁脉冲能量通过小孔、缝隙等耦合到计算机机箱内,会对计算机产生干扰和破坏作用。本文应用时域有限差分法模拟了电磁脉冲对计算机机箱的耦合透入过程,通过分析机箱中电磁场和电磁能量随时间的变化曲线,得出了机箱中电磁脉冲的耦合变化特征。电磁脉冲对计算机机箱的耦合模拟计算可用于指导计算机系统的电磁兼容、干扰和防护研究。     

高功率微波弹对GNSS接收机毁伤效果分析

针对高功率微波（high-power microwave,HPM）武器易对全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）接收机造成毁伤的问题,以高功率微波弹为对象,分析了不同弹体起爆姿态下的攻击范围与效果。在电磁仿真软件CST-MWS（CST microwave studio）中建立GNSS接收机辐照模型,设计了圆极化贴片天线为接收载体,以单脉冲正弦信号调制的平面波模拟高功率微波弹起爆后的辐射场效应。在电磁能量前门耦合的基础上,基于场—路联合仿真方法给出了一种仿真模型,将天线端口感应电压注入电路仿真软件ADS中设计的PIN限幅器,完整模拟了HPM由场到路的耦合过程。仿真给出了以微波源峰值功率为变量的敏感器件毁伤评价曲线,结果表明,GNSS接收机射频前端电路中的低噪声放大器是HPM武器的主要攻击对象,以ERA-2+型低噪放为例,脉冲峰值功率在27~310 kV的微波源均可造成其晶体管烧毁。同时,HPM也容易引发限幅器在一定功率范围内产生尖峰泄漏现象,其尖峰泄露对电路可能产生的损伤值得重视。研究结论可为下一步开展卫星导航接收机针对性电磁防护设计提供依据与技术指标。     

引信目标射频仿真中的特殊锁相环路

针对某型导弹无线电引信目标射频半实物仿真的需要,提出了一种特殊的环路锁相方法。该方法通过天线耦合引信的发射信号,将经检波得到的调制脉冲信号与高稳时基鉴相,通过控制引信电路的供电电压,从而将引信内部的压控振荡器锁定于固定频率,同时提供引信电路工作的较大电流。通过锁相环路的应用可减小延时后的脉冲抖动并得到准确的延时时间。给出了该锁相环路的设计和实现,及实际实验结果。     

密集多径信道中直接序列超宽带系统的性能分析

在密集多径信道中,通过研究直接序列超宽带(DS-UWB)的Rake接收机信号模型,分析了多径干扰给接收机性能带来的影响,提出了一种分析接收机巨能的半解析方法.这种方法将高斯分布函数展开成级数形式,省略了对不同数据序列取平均的过程,从而显著降低了性能分析的计算量.仿真结果表明,该方法能有效分析密集多径信道中DS-UWB Rake接收机的性能,分析结果与仿真结果相吻合,并且比用高斯分布近似多径干扰的方法精确.     

基于PSWF的正交载波调制方法

为了提高通信系统的能效,提出了一种高效正交载波调制方法。在该方法中,基于能效优先原则,采用频谱混叠、时域正交的椭圆球面波函数(prolate spheroidal wave function, PSWF)设计基带脉冲波形,通过正交的同频载波实现载波调制。理论分析及数值仿真了该调制方法的差错性能、频域能量集中度。仿真结果表明,带内能量聚集度可达99.8%,该特性可大幅减小对相邻用户的电磁干扰,并有利于提高信号的抗干扰性能。     

跳频电磁引信干扰感知技术方案研究

将跳频体制信号引入鱼雷电磁引信能有效拓展引信工作带宽、提高抗干扰能力, 但如何选取备选频点、避免跳频频率与干扰冲突, 是目前仍需解决的问题之一。本文分析研究了跳频鱼雷电磁引信工作原理及干扰特性, 基于认知无线电技术的频谱管理思想设计了一种干扰感知策略, 提出一种基于多分辨率频谱感知算法的干扰感知技术方案, 并采用双门限判决方法解决了跳频鱼雷电磁引信背景干扰与随机干扰的同步检测问题, 设计了备选频点选取算法。仿真结果表明, 提出的技术方案能够有效实现干扰感知, 采用高斯函数作为母小波函数可在信噪比(signal to noise ratio, SNR)为5 dB时, 使最高检测概率达0.995;在SNR为－15 dB时, 最高虚警概率低于0.25;当SNR高于－5 dB时, 应对应答干扰和扫频干扰的跳频干扰冲突概率均低于0.05%。     

卫星导航接收机三阶互调阻塞效应分析

为掌握卫星导航接收机电磁辐射效应规律,以某型导航接收机为试验对象,采用全电平辐照法对其进行单频连续波和带外双频电磁辐射三阶互调阻塞效应试验,通过试验验证了三阶互调阻塞效应模型的准确性。结果表明,受试导航接收机对工作频率频偏-4～18 MHz范围内的单频电磁辐射较为敏感,抗负频偏电磁干扰的能力远大于抗正频偏电磁干扰的能力;带外双频三阶互调敏感场强显著低于相同频点的单频阻塞干扰场强,最大差值可达46 dB;负频偏端三阶互调阻塞干扰因子峰值与正频偏端峰值之比高达20余倍,敏感频偏范围宽1倍以上。     

典型通信装备带内双频连续波电磁辐射效应预测方法

针对复杂电磁环境下用频装备辐射敏感度试验研究的不足,对用频装备带内双频电磁辐射效应预测方法进行了研究。通过对用频装备带内干扰机理和耦合机理的分析建立了带内双频电磁辐射效应预测模型,并以某型超短波通信电台为受试对象,设计了通信电台电磁辐射效应试验方案。通过通信电台带内单频和双频连续波电磁辐射效应试验,研究了受试电台在带内双频不同权重组合作用下电磁辐射敏感度变化规律。试验结果表明不同频率组合、不同功率强度组合下双频连续波电磁辐射效应预测模型系数都在1左右,预测误差都在±1 dB以内,验证了带内双频连续波电磁辐射效应预测模型的有效性。     

雷达系统的电磁脉冲效应分析

针对雷达系统作了防电磁干扰能力的判定,同时对战场中逐渐占据主体的典型电磁波的类型及其干扰程度作了分析。为了探究电磁脉冲对电子器件的损伤机理,用不同脉宽的方波脉冲对LM324N、CD4069UB进行了注入实验,发现器件电路损伤在很大程度上与脉冲能量的大小有关,存在一个由绝热过程向热平衡转化的阶段,验证了电磁脉冲对电子器件的绝热烧毁效应。针对雷达系统提出了综合的电磁防护原则。     

无人机卫星导航系统的电磁干扰效应规律研究

针对无人机飞行过程中其卫星导航系统容易受到电磁干扰而不定位的问题,以某型无人机的导航接收机为试验对象,开展了连续波干扰信号的注入效应试验。通过试验得到不同类型卫星的带内电磁敏感度曲线,并研究了初始载噪比与电磁敏感阈值、干信比之间的关系。此外,还得到了导航接收机定位失锁的敏感频段,然后通过开展定性试验分析,得知同频干扰和混频器副波道干扰是导航接收机定位失锁的主要原因。根据以上结论给出一种无人机卫星导航系统电磁干扰预测的可行性方法,对提升无人机在复杂电磁环境下的安全态势具有重要意义。