航天发射场电磁兼容性预测分析系统的研制

摘要

航天发射场在执行发射任务时，如同大型复杂的电子系统。由于场内外测控设备多、分布广，导致电磁环境非常恶劣。随着航天和武器任务的快速发展，发射场系统对系统间电磁兼容性的要求越来越高，仅靠实时电磁环境监测已经不能完全满足任务的发展需求，如：场区新进无线电设备勘点、预测预定弹道空域电磁信号强度分布等。因此，需要建立发射场电磁兼容性预测分析系统，为上述需求提供快速、准确的服务。
　　 本论文立足于发射场无线电设备，以实现空间电磁信号计算及电磁干扰预测为主要目的，设计并建立了电磁兼容性预测分析系统。具体工作内容如下：
　　 1、基于电磁信号传播机理，参照ITU—R．P系列建议书中相关标准，建立了传播模型及干扰预测流程，确立了视距、路径绕射(单峰、双峰及多峰等)、对流层散射、波导传播、超视距传播等传播方式下传播损耗的算法。在模型中，对与地形地物、气候条件等有关的特定因子特性进行了分析探讨，完成了模型的本地化。建立了易于工程应用的发射机模型、天线模型、接收机模型，为电磁兼容性预测分析系统的实现奠定了理论基础。
　　 2、在MATLAB平台上，逐一实现了传播模型、发射机模型、天线模型以及接收机模型中的算法。实现了数字地理高程数据的获取、分析和转化，建立了完整的程序框架。通过对各单一模型的综合利用，实现了空间信号电平计算和接收机干扰预测，为电磁兼容性预测分析提供了统一平台。
　　 3、完善了各种辅助功能。利用SQL2000建立了用于保存各种发射机、接收机、天线等设备的信息数据库;通过提供实测频谱及天线方向图仿真接口，提高了软件的可用性和预测准确度。
　　 4、根掘实际工作需求，开发了幅度/频率筛选、定点模式、区域模式、轨迹模式等综合分析功能，满足了不同环境下的灵活配置和实际应用。
　　 验证试验表明，本文建立的电磁兼容性预测分析系统预测精度，能够满足实际工作需求，实现了预期的设计目标。一方面能够模拟指定空间范围内电磁信号及其变化情况，作为实时电磁环境监测数据的补充；另一方面为场区新进无线电设备勘点、预定弹道空域信号强度预测等工作提供了强大的分析工具。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外发展现状

1.3 本文的研究内容

第二章 电磁兼容性预测数学模型

2.1 传播模型

2.1.1 电波传播理论

2.1.2 ITU-R建议书

2.1.3 传播模型及算法

2.1.4 传捅损耗的计算

2.2 发射机模型

2.2.1 发射机基带频谱模型

2.2.2 谐波频谱模型

2.2.3 基波信号幅度模型

2.2.4 谐波发射幅度模型

2.3 天线模型

2.4 接收机模型

2.4.1 接收机频率选择性模型

2.4.2 频率选择性损耗计算

2.4.3 极化衰减计算

2.4.4 互调频率模型

2.4.5 互调幅度模型

2.4.6 减敏模型

2.4.7 干扰余量模型

2.5 小结

第三章 传播模型实现方法

3.1 概述

3.2 传播模型实现方法

3.2.1 路径参数分析

3.2.2 障碍物曲率半径

3.2.3 单峰绕射损耗

3.2.4 双峰绕射损耗

3.2.5 光滑球面传播损耗

3.2.6 基本传播损耗的预测步骤

3.3 特殊说明

3.3.1 时间百分比的影响

3.3.2 最差月时间百分比pw与年等效时间百分比p的关系

3.3.3 β0的计算

3.3.4 级联圆柱法

3.4 小结

第四章 电磁兼容性预测分析系统设计

4.1 概述

4.2 辐射传播损耗预测

4.2.1 设计说明

4.2.2 基本传播损耗预测

4.2.3 天线模型设计

4.2.4 辐射传播损耗模块设计

4.2.5 利用Link类计算传播损耗

4.3 干扰预测

4.3.1 设计说明

4.3.2 空间信号模型

4.3.3 接收机模型

4.3.4 预测流程修订

4.4 程序框架设计

4.4.1 设计说明

4.4.2 发射机数据设计

4.4.3 接收区点/区域数据设计

4.4.4 计算结果数据设计

4.4.5 天线数据结构

4.4.6 干扰预测分析

4.4.7 主界面设计

4.4.8 辅助功能设计及接口要求

4.5 小结

第五章 电磁兼容性预测分析系统应用

5.1 选定地点频谱预测

5.1.1 说明

5.1.2 实例应用

5.2 接收机干扰预测

5.2.1 说明

5.2.2 实例应用

5.3 幅度/频率筛选分析

5.3.1 说明

5.3.2 实例应用

5.3.3 拓展应用

5.4 定点模式分析

5.4.1 说明

5.4.2 实例应用

5.5 区域模式分析

5.5.1 说明

5.5.2 实例应用

5.6 轨迹模式分析

5.6.1 说明

5.6.2 实例应用

5.7 小结

第六章 项目验证

6.1 验证方案

6.2 测试配置

6.3 仿真计算配置

6.4 仿真计算结果

6.5 测试结果

6.6 结果比较

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

研究生阶段工作总结

致谢