艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法
【專利摘要】艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，包括以下步驟：1)根據(jù)艦船短波系統(tǒng)用頻設備中輻射用頻設備與敏感用頻設備之間的交互作用，建立艦船短波系統(tǒng)干擾關聯(lián)矩陣；2)求解短波系統(tǒng)敏感用頻設備收到輻射用頻設備輻射的干擾能量；3)建立短波系統(tǒng)中敏感用頻設備接收到的干擾對電磁兼容狀態(tài)的多因素判據(jù)；4)基于艦船短波系統(tǒng)中電磁兼容狀態(tài)的多因素判據(jù)，利用四步分級篩選預測方法完成短波系統(tǒng)干擾矩陣生成的“粗篩選”階段，形成艦船短波系統(tǒng)初步干擾矩陣；5)完成短波系統(tǒng)干擾矩陣生成的“細篩選”階段，最終建立艦船短波系統(tǒng)干擾矩陣。本發(fā)明采用“粗篩選和細篩選”相結(jié)合逐次細化實現(xiàn)短波系統(tǒng)干擾矩陣快速生成，效率高、準確性高。
【專利說明】艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電磁兼容性預測領域，具體涉及一種艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生 成方法。

【背景技術】
[0002] 為了實現(xiàn)艦船與岸、艦船與艦船間的正常通信，艦船平臺上都裝有若干工作于不 同頻段的天線，連同導航、電子戰(zhàn)和雷達天線以及各式各樣的電子設備和武器系統(tǒng)構(gòu)成了 艦船平臺的復雜電磁環(huán)境。在各類天線中，短波通信天線由于數(shù)量多、布置受限、頻段資源 有限、發(fā)射功率大等因素，不但是全艦電磁輻射危害控制的重點，也是開展全艦電磁兼容控 制設計的重點。為此，迫切需要根據(jù)艦船短波系統(tǒng)的組成、電磁收發(fā)特性、短波天線布置位 置等信息，能實現(xiàn)短波系統(tǒng)間干擾關聯(lián)關系的量化分析，并以短波系統(tǒng)間的干擾矩陣形式 進行表述，是實現(xiàn)艦船總體進行短波天線優(yōu)化布局、方案調(diào)整的基礎?，F(xiàn)有的基于四步分級 篩選技術的干擾矩陣生成方法存在準確性不足，基于精確場/路預測方法的干擾矩陣生成 方法存在效率低下問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種艦船短波 系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，根據(jù)艦船短波系統(tǒng)的組成、電磁收發(fā)特性、短波天線布置位 置等信息自動生成艦船短波系統(tǒng)的干擾矩陣，為艦船等武器平臺短波系統(tǒng)的電磁兼容性設 計及優(yōu)化布置提供技術支撐。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：
[0005] 艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，包括以下步驟：
[0006] 1)根據(jù)艦船短波系統(tǒng)的各個用頻設備的構(gòu)成，梳理用頻設備中輻射用頻設備與敏 感用頻設備之間的交互作用，通過建立艦船短波系統(tǒng)干擾關聯(lián)矩陣表達出艦船短波系統(tǒng)存 在的干擾對；
[0007] 2)基于艦船短波系統(tǒng)的輻射用頻設備電磁兼容性參數(shù)化模型和步驟1)中的艦船 短波系統(tǒng)干擾關聯(lián)矩陣，求解短波系統(tǒng)敏感用頻設備收到輻射用頻設備輻射的干擾能量；
[0008] 3)根據(jù)艦船短波系統(tǒng)的電磁兼容性設計要求，建立短波系統(tǒng)中敏感用頻設備接收 到的干擾對電磁兼容狀態(tài)的多因素判據(jù)；
[0009] 4)基于艦船短波系統(tǒng)中敏感用頻設備敏感性模型和步驟3)中敏感用頻設備接收 到的干擾對電磁兼容狀態(tài)的多因素判據(jù)，結(jié)合短波系統(tǒng)配置情況、空間位置布局及工作頻 率、射功率、靈敏度和抗干擾等特性參數(shù)，利用四步分級篩選預測方法完成短波系統(tǒng)干擾矩 陣生成的"粗篩選"階段，形成艦船短波系統(tǒng)初步干擾矩陣；
[0010] 5)針對步驟4)中艦船短波系統(tǒng)初步干擾矩陣中處于臨界干擾狀態(tài)的干擾對，采 用精確場/路預測方法（如矩量法）或船模/實船測試數(shù)據(jù)對步驟1)中的艦船短波系統(tǒng) 干擾關聯(lián)矩陣進行修正，并繼續(xù)執(zhí)行步驟2)?步驟4)，完成短波系統(tǒng)干擾矩陣生成的"細 篩選"階段，最終建立艦船短波系統(tǒng)干擾矩陣。
[0011] 按上述方案，所述步驟1)中艦船短波系統(tǒng)存在的干擾對包括輻射用頻設備對敏 感用頻設備的單向干擾、輻射用頻設備與敏感用頻設備之間的雙向干擾。
[0012] 按上述方案，所述步驟1)中艦船短波系統(tǒng)干擾關聯(lián)矩陣采用隔離度矩陣表達，考 慮輻射用頻設備i端口 &和敏感用頻設備j端口 & 一一對應的關系，設的，Rp為輻射用 頻設備i端口 Ei和敏感用頻設備j端口 &之間的能量傳輸關系，設& ;f)為輻射用 頻設備i端口 Ei和敏感用頻設備j端口 &之間的隔離度，I (Ei，& ;f)為敏感用頻設備j受 福射用頻設備i干擾的隔尚度矩陣或干擾矩陣：
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 根據(jù)艦船短波系統(tǒng)的各個用頻設備的構(gòu)成，梳理用頻設備中輻射用頻設備與敏感用 頻設備之間的交互作用，通過建立艦船短波系統(tǒng)干擾關聯(lián)矩陣表達出艦船短波系統(tǒng)存在的 干擾對； 2) 基于艦船短波系統(tǒng)的輻射用頻設備電磁兼容性參數(shù)化模型和步驟1)中的艦船短波 系統(tǒng)干擾關聯(lián)矩陣，求解短波系統(tǒng)敏感用頻設備收到輻射用頻設備輻射的干擾能量； 3) 根據(jù)艦船短波系統(tǒng)的電磁兼容性設計要求，建立短波系統(tǒng)中敏感用頻設備接收到的 干擾對電磁兼容狀態(tài)的多因素判據(jù)； 4) 基于艦船短波系統(tǒng)中敏感用頻設備敏感性模型和步驟3)中敏感用頻設備接收到的 干擾對電磁兼容狀態(tài)的多因素判據(jù)，結(jié)合短波系統(tǒng)配置情況、空間位置布局及工作頻率、射 功率、靈敏度和抗干擾等特性參數(shù)，利用四步分級篩選預測方法完成短波系統(tǒng)干擾矩陣生 成的"粗篩選"階段，形成艦船短波系統(tǒng)初步干擾矩陣； 5) 針對步驟4)中艦船短波系統(tǒng)初步干擾矩陣中處于臨界干擾狀態(tài)的干擾對，采用精 確場/路預測方法或船模/實船測試數(shù)據(jù)對步驟1)中的艦船短波系統(tǒng)干擾關聯(lián)矩陣進行 修正，并繼續(xù)執(zhí)行步驟2)?步驟4)，完成短波系統(tǒng)干擾矩陣生成的"細篩選"階段，最終建 立艦船短波系統(tǒng)干擾矩陣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，其特征在于，所述 步驟1)中艦船短波系統(tǒng)存在的干擾對包括輻射用頻設備對敏感用頻設備的單向干擾、輻 射用頻設備與敏感用頻設備之間的雙向干擾。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，其特征在于，所 述步驟1)中艦船短波系統(tǒng)干擾關聯(lián)矩陣采用隔離度矩陣表達，考慮輻射用頻設備i端口 Ei 和敏感用頻設備j端口 & 一一對應的關系，設的，Rp為輻射用頻設備i端口 Ei和敏感用 頻設備j端口 &之間的能量傳輸關系，設Ii^Ei，& ;f)為輻射用頻設備i端口 Ei和敏感用 頻設備j端口 &之間的隔離度，I (Ei，& ;f)為敏感用頻設備j受輻射用頻設備i干擾的隔 離度矩陣或干擾矩陣：
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，其特征在于，所述 步驟2)中，輻射用頻設備電磁兼容性參數(shù)化模型由發(fā)射機模型和天線模型組成，具體如 下： (a)發(fā)射機模型，由基波功率、諧波功率和雜散功率組成：
其中：基波功率
〇?，Pti為基波輸出功率的各次測量值，m為測試次數(shù)；諧 波功率jlg.V+β，為\?次諧波的平均功率，N為諧波次數(shù)，A和B為發(fā)射 機常數(shù)；雜散功率= + +政，為雜散發(fā)射平均功率，f。,為基波頻率，A'和 B'為特定發(fā)射機的常數(shù)，f為計算頻率； (b)天線模型，是頻率的函數(shù)： G(f, p) =G(fot, P〇) + [Clgf/fot+D] 其中：G(f，P)為其它頻點處的增益；G(f；t，Ρ(ι)為在基波頻率f；t和極化狀態(tài) Ρ(ι下的 增益；C和D為給定天線型號的常數(shù)，f為計算頻率；
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，其特征在于，所述 步驟2)中，干擾能量采用有效干擾功率PKj表示，所述P Kj滿足下式：
(2) 式（2)中，Pw為頻率fa到fb范圍內(nèi)從輻射用頻設備i耦合到敏感用頻設備j的有效 干擾功率；L (f)為輻射用頻設備i的端口輸出功率譜密度；為敏感用頻設備j對 不同調(diào)制信號的響應函數(shù)；11.1? ;f)為式⑴中輻射用頻設備i端口 Ei和敏感用頻設 備j端口 &之間的隔離度； 當敏感用頻設備j處于輻射用頻設備i遠場區(qū)域時，基于遠場等效傳播模型法，利用下 面的近似公式進行分析計算PKj :
(3)
(4) 式⑶?⑷中： D為輻射用頻設備和敏感用頻設備間距離； Gt(f，P)、4(f，P)分別為輻射用頻設備和敏感用頻設備天線增益； LP()w(f·)為輻射用頻設備和敏感用頻設備間極化不匹配損耗； Ldiff(f)為輻射用頻設備和敏感用頻設備間繞射損耗； PT (i) (f，t)為輻射用頻設備i的輻射功率，是頻率的函數(shù)； Lta(i) (f)為輻射用頻設備i在分析頻點的發(fā)射衰減量，是頻率的函數(shù)； LM(i) (f)為敏感用頻設備j在接收頻點的接收抑制量，是頻率的函數(shù)； Lt (i，f)為發(fā)射饋線損耗，指輻射用頻設備i輸出端口到天線輸入端口間饋線的傳輸損 耗； k (i，f)為接收饋線損耗，指敏感用頻設備j天線輸出端口到敏感用頻設備j輸入端口 間饋線的傳輸損耗。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，其特征在于，所述 步驟3)中敏感用頻設備接收到的干擾對電磁兼容狀態(tài)的多因素判據(jù)依據(jù)下式（5)和（6) 建立，具體為： 對于短波系統(tǒng)的每個敏感用頻設備j，在其耦合端口都存在一個可容忍的敏感功率限 值，即干擾門限功率Ps，有效干擾功率Ρκ與干擾門限功率Ps的差值定義為電磁干擾安全裕 度IM，即干擾余量： IM (f, t, d, p) = PE (f, t, d, p) -Ps (f, t) (5) PK/(Jj+Nj) > (S/N)mJ 和 PKJ) Psmin (6) 其中，P&為敏感用頻設備j接收到的有效干擾功率，1為敏感用頻設備j接收到的外 部干擾功率，％為敏感用頻設備j的內(nèi)部噪聲功率； 對每個敏感用頻設備j來說，如果式（5)中IM < 0時，則認為敏感用頻設備j為安全 的，否則有可能出現(xiàn)干擾或減敏現(xiàn)象；如果敏感用頻設備j同時滿足式（6)中兩項，則其能 夠正常工作，而不會出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，但是可能會出現(xiàn)減敏現(xiàn)象，相應的技術指標也會下降。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，其特征在于，所述 步驟4)中敏感用頻設備敏感性模型由敏感度閾值模型和頻率選擇模型組合構(gòu)成，具體如 下： Ps(f,t) =Pr(for；f) U S(f ；Af) (a) 敏感度閾值模型，由同頻道敏感度閾值模型和帶外敏感度閾值模型組成： Pr(f〇r；f) = Pr(f〇r)+Pr(f) 其中，同頻道敏感度閾值模型p,(f?) = 30+101g(FKTB,)，F(xiàn)為接收機噪聲系數(shù)，K為玻 爾茲曼常數(shù)，Τ為開氏溫度，為接收機帶寬；帶外敏感度閾值模型Pjf) = PjfOT)+Ilg(f/ +J，I和J為每一接收機型號確定的常數(shù)，f為計算頻率，for為敏感用頻設備工作頻率； (b) 頻率選擇性模型，由同頻干擾頻率模型和鄰道干擾頻率模型組成： S (f ； Δ f) = s (f) +S ( Δ f) 其中，同頻干擾頻率模型S(f) =f；，f；為接收頻率；鄰道干擾頻率模型S(Af)= S( Λ Λ f/Λ 4)，Si為可用區(qū)選擇性曲線斜率，Λ &為可用區(qū)帶寬，S( Λ A)為接收 機可用區(qū)帶寬選擇性，Af = |f-fOT|。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的艦船短波系統(tǒng)間干擾矩陣快速生成方法，其特征在于，所述 步驟4)中，四步分級篩選預測方法依次分成幅度篩選、頻率篩選、詳細分析篩選、性能預測 四個步驟： i) 幅度篩選不考慮頻率的影響，對輻射用頻設備電磁兼容性參數(shù)化模型采用簡單、保 守的近似式，計算出干擾余量，使得式（3) *PT(i) (f，t)中的頻率取常量，利用式（1)?（5) 分析計算IM(f, t, d, p)后進行篩選； ii) 頻率篩選以步驟（i)幅度篩選結(jié)果作基礎，通過考慮附加的干擾抑制處理頻率變 量；即使得式（3)中PT(i) (f，t)中的頻率掃頻，利用式（1)?（5)分析計算IM(f，t，d，p)后 進行篩選； iii) 詳細分析篩選用于對步驟（i)幅度篩選和步驟（ii)頻率篩選后的潛在干擾設 備進行嚴格的檢驗，完成天線極化不匹配和電波實際傳播情況的修正，確定干擾狀況；即使 得式（3)計算時考慮到極化和電波實際傳播情況的修正，利用式（1)?（5)進行分析計算 IM(f, t, d, p)后進行篩選； iv) 性能預測考慮諸如發(fā)射機和接收機的調(diào)諧特性和響應以及性能分析，即通過式 (1)?（5)計算出干擾余量頂江3，(1，？），然后利用（6)進行敏感用頻設備敏感狀態(tài)判定。
【文檔編號】H04B17/00GK104253660SQ201410553922
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】劉其鳳, 奚秀娟, 吳為軍, 方重華, 宋東安 申請人:中國艦船研究設計中心