CN110266621A - 一种机载超短波干扰抵消系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞机航电技术领域，特别涉及一种机载超短波干扰抵消系统，该系统由抵消天线、抵消器、校准控制器、机载超短波通信天线、干扰天线、干扰设备、机载超短波通信设备构成，其中，抵消天线布置在飞机背鳍左右两侧，抵消器和校准控制器安装在飞机内部，抵消器通过交联电缆与抵消天线交联，实现对飞机干扰设备的干扰信号提取，抵消器通过交联电缆与机载超短波通信天线交联，实现超短波通信调制信号的收发；抵消器校准后根据接收的信息，自适应产生超短波抵消信号，对干扰信号全面抵消。本发明天提出的系统极大地解决了该型飞机在电磁干扰环境下的通信联络问题。

Description

一种机载超短波干扰抵消系统

技术领域

本发明属于飞机航电技术领域，特别涉及一种机载超短波干扰抵消系统，主要用于强电磁干扰环境下实现机载超短波通信设备仍能保持一定距离通信畅通。

背景技术

现有机载通信系统在强电磁环辐射环境下，往往由于高灵敏度接收机因收到的干扰信号强度过大，湮没了有用信号，严重时导致接收机阻塞，根本无法完成有效的无线电通信。而加装滤波器的方法虽然在一定程度上对带外信号有了一定的抑制作用，但对带内干扰信号并无有效地抑制作用，仍然不能很好的解决同频点干扰问题。

中国专利公开号CN105391664A，公开日2016年3月9日，发明名称为基于MIMO的LTE全双工系统中模拟干扰抵消方法。该申请方案仅公布了一种基于传统方式的算法，并进行过抵消效果的仿真验证。不足之处是对于真实装备上的电磁干扰环境估算不足，同时对于干扰抵消设备在强电磁干扰环境下的指标估算不准确。

中国专利公开号CN106992949A，公开日2017年7月28日，发明名称为用于自适应抵消器的干扰抵消方法。该申请方案公开利用超过用于自适应抵消器，该方法介绍了抵消器的工作原理，不足之处是未公开其在机载系统中的应用情况，无法真正指导抵消器在飞行器上的真实应用，尤其是加装了超大功率机载超短波干扰设备的飞行器。

发明内容

解决的技术问题

本发明较好地解决了现有机载超短波通信系统在强电磁干扰环境中，通过采取滤波器无法解决的同频段电磁干扰问题，有效提升了及在超短波通信设备在同频段强电磁干扰环境下的通信效率。

技术方案

一种机载超短波干扰抵消系统，该系统由抵消天线、抵消器、校准控制器、机载超短波通信天线、干扰天线、干扰设备、机载超短波通信设备构成，其中，抵消天线布置在飞机背鳍左右两侧，抵消器和校准控制器安装在飞机内部，抵消器通过交联电缆与抵消天线交联，实现对飞机干扰设备的干扰信号提取，抵消器通过交联电缆与机载超短波通信天线交联，实现超短波通信调制信号的收发；抵消器接收来自校准器的校准触发信号，用于完成抵消器校准；抵消器采集、提取机载超短波通信参数、同频干扰设备设备干扰信号、干扰频率、干扰样式等信息，自适应产生超短波抵消信号，对干扰信号全面抵消。

所述抵消器采集、提取机载超短波通信参数、同频干扰设备设备干扰信号、干扰频率、干扰样式等信息，自适应产生超短波抵消信号，对干扰信号全面抵消。

所述抵消天线选取与超短波通信天线相同天线，或制作相同形式的类似刀型天线。

抵消系统工作时，首先完成信号的校准。在校准状态下，需控制干扰设备按一定的频率间隔分别发射超短波通信设备工作频段内的信号，功率可控制在十瓦量级，两部抵消器分别在指定的频率上完成对发射天线辐射出来的信号的校准，并按照频率、天线信息存储该数据，作为后续抵消处理时的基本数据。原则上校准一次后，该数据将可以长期使用，但是考虑到外界环境变化等因素将对抵消效果造成一定影响，因此实际使用中可根据情况随时进行校准。校准装置工作时，发送一个触发脉冲给抵消器，抵消器通过控制干扰设备的相应程序，干扰子设备与抵消器一起按预调要求完成校准。

校准完成后，抵消器就可以进入实际工作。默认状态为直通模式，此时抵消器不对电台造成影响。后续，抵消器将根据超短波通信装置、干扰设备实时工作频率、工作模式、收发状态等信息进行综合处理，自动判断是否开启抵消模式。当电台处于定频接收，干扰设备定频干扰发射时，干扰抵消设备开启抵消模式。

有益技术效果

与现有技术相比，本发明通过加装干扰抵消设备，通过实时采集、提取干扰信号样式，产生干扰频率相同、相位相反、幅度绝对值相等的干扰地笑信号，使得机载超短波通信设备在千瓦级同频段定频电磁辐射干扰环境下，在错开干扰中心频率20MHz时，仍能具备不小于200km的常规通信，有效解决了特种飞机在日常训练中，超短波通信不畅的难题，真正实现了“干中通”，有效提升了飞机的电磁兼容性技术水平，该技术还可推广应用于舰船、汽车、地面通信等特种装备上，具备较为广泛的应用前景。

附图说明

图1是机载天线在飞机上的安装位置和安装方式示意图，

图2是一种机载超短波干扰抵消系统信号交联情况，

图3是抵消器的内部组成框图及相关接口信号流向示意。

其中：1-第一机载超短波通信天线；2-第二机载超短波通信天线；3-第一抵消天线；4-第二抵消天线；5-与第二干扰设备配合的左侧干扰天线；6-与第二干扰设备配合的右侧干扰天线；7-与第一干扰设备配合的干扰天线；8-第一干扰设备；9-第二干扰设备；10-校准控制器；11-第一机载超短波通信设备；12-第二机载超短波通信设备；13-频率接口单元；14-第一抵消器；15-第二抵消器；16-抵消器内部的电源模块；17-抵消器内部的接口信息处理模块；18-第一抵消器内部的信号处理模块；19-第二抵消器内部的信号处理模块；20-抵消器内部的检测模块；21-抵消器内部的控制模块；22-抵消器内部的抵消模块。

具体实施方式

结合附图与具体实施方式对本发明进行如下详细描述：

本发明通过在超短波通信系统中添加抵消天线、抵消器、校准控制器和交联电缆，对超短波频段的大功率干扰信号进行取样、分析并产生与超短波天线接收到的干扰信号频率相同、幅度相等、相位相反的抵消信号，二者相互抵消后，为超短波通信接收机提供十分“干净”的接收处理环境，从而保证对有用信号的接收处理，实现强单天线电磁干扰环境下超短波常规模式通信的畅通。具体技术方案如下：

结合强电磁干扰环境和机上超短波通信设备配套情况，按照干扰抵消设备工作需要，首先按照附图1的要求在机外的飞机表面布置好机载超短波通信设备、机载超短波干扰抵消设备以及两个干扰设备的7部机载天线，其余设备安装在飞机内部，按照附图2所示交联情况完成各设备交联，确保机载干扰抵消设备与超短波通信系统、电磁干扰设备实现全面交联。机上设置有两套机载超短波干扰抵消系统，对外交联情况完全相同，现以其中一套为基础开展介绍。作为产生干扰抵消信号的核心部件抵消器，其内部框图见图3。

a)第一抵消器14通过射频同轴电缆(50Ω阻抗)完成与第一干扰抵消天线3的交联，实现对第一干扰设备8的干扰信号提取；通过4路RS422数据与第一干扰设备交联，其中三路用于接收第一干扰设备的发射状态、发射频率、工作模式等信息；另外1路RS422数据总线向第一干扰设备提供校准时的相关信息；

b)第一抵消器通过射频同轴电缆(50Ω阻抗)完成与第一机载超短波通信天线1的交联，实现超短波通信调制信号的收发；

c)第一抵消器通过射频同轴电缆(50Ω阻抗)完成与第一机载超短波通信设备11的交联，完成超短波通信调制信号的收发；接收来自第一机载超短波通信设备的离散量信号，实现超短波通信收/发状态、U/V频段状态的信息获取；

d)第一抵消器通过2根射频同轴电缆(50Ω阻抗)与第二干扰设备9交联，实现第二干扰设备的干扰信号提取；通过4路RS422数据与第二干扰设备交联，其中三路用于接收第二干扰设备的发射状态、发射频率、工作模式等信息；另外1路RS422数据总线向第二干扰设备提供校准时的相关信息；

e)第一抵消器接收来自校准器10的校准触发信号，用于完成抵消器校准；

f)第一抵消器利用RS422数据总线与频率接口单元13交联，频率接口单元利用利用RS422数据总线与机载超短波通信设备交联，实现抵消器与机载超短波通信设备之间的频率、工作模式等信息的交换，确保抵消器产生的抵消信号与超短波通信信号频率上的干扰信号相互抵消，从而实现对通信信号的保护；

g)机上超短波干扰抵消设备、机载超短波通信设备均使用机上28V直流电源供电。

上述抵消系统抵消工作时，通过抵消天线提取干扰发射设备在超短波通信设备工作频段的噪声，飞机上共两幅抵消天线，分别对应一部超短波抵消器；由于第二干扰设备干扰天线为左右两侧对称安装，具有一定方向性，若通过抵消天线接收的方式耦合干扰信号频谱，则会出现工作的干扰天线工作时，处于另一侧的抵消天线接收到的信号幅度较小，从而影响干扰抵消效果，故采用直接耦合方式提取两路独立的干扰发射设备的干扰噪声，这两路信号分别对应一部抵消器，然后在抵消器内分路输出到两部抵消器。通过对三路参考输入信号的选择，可以完成是提取来自两个个干扰设备的噪声。噪声提取后，在抵消器内部电路中完成信号的检测、幅相调整，并与通信天线端输入信号进行合路，完成在指定频率上干扰噪声的抵消。

本发明提出一种机载超短波干扰抵消系统，具体应用时，与机载超短波通信装置配套使用后，完成了干扰抵消设备在及在强电磁干扰环境下的干扰抵消效能验证。结果表明，本方法能够有效改善现有机载超短波通信设备同频电磁干扰环境下的通信不畅问题，能够在加装了千瓦级超短波频段强电磁辐射环境下，与干扰频率错开较小频段实现不小于200km上的超短波通信，极大地解决了该型飞机在电磁干扰环境下的通信联络问题。

Claims (9)

1.一种机载超短波干扰抵消系统，其特征在于：该系统由抵消天线、抵消器、校准控制器、机载超短波通信天线、干扰天线、干扰设备、机载超短波通信设备构成；抵消器通过交联电缆与抵消天线交联，实现对飞机干扰设备的干扰信号提取，抵消器通过交联电缆与机载超短波通信天线交联，实现超短波通信调制信号的收发；抵消器接收来自校准器的校准触发信号，用于完成抵消器校准，抵消器校准完成后即可对干扰信号全面抵消。

2.根据权利要求1所述的机载超短波干扰抵消系统，其特征在于：所述抵消器校准是控制干扰设备按一定的频率间隔发射超短波通信设备工作频段内的信号，抵消器在指定的频率上完成对发射天线辐射出来的信号的校准，并按照频率、天线信息存储该数据，作为后续抵消处理时的基本数据。

3.根据权利要求1所述的机载超短波干扰抵消系统，其特征在于：所述抵消器至少具备直通模式和抵消模式。

4.根据权利要求1所述的机载超短波干扰抵消系统，其特征在于：所述抵消器根据超短波通信装置、干扰设备实时工作频率、工作模式、收发状态信息进行综合处理，自动判断是否开启抵消模式。

5.根据权利要求3或4所述所述的机载超短波干扰抵消系统，其特征在于：所述抵消模式为抵消器采集并提取机载超短波通信参数、同频干扰设备干扰信号、干扰频率、干扰样式信息，自适应产生超短波抵消信号，对干扰信号全面抵消。

6.根据权利要求1所述的机载超短波干扰抵消系统，其特征在于：由抵消天线、抵消器、校准控制器、机载超短波通信天线、干扰天线、干扰设备、机载超短波通信设备构成的抵消系统可扩展为两个。

7.根据权利要求1所述的机载超短波干扰抵消系统，其特征在于：所述抵消天线布置在飞机背鳍左右两侧，抵消器和校准控制器安装在飞机内部。

8.根据权利要求7所述的机载超短波干扰抵消系统，其特征在于：所述抵消天线选取与机载超短波通信天线相同的天线。

9.根据权利要求1、7或8任意一项所述的机载超短波干扰抵消系统，其特征在于：所述抵消天线为刀型天线。