無線電高度表同頻干擾解決方案淺析

李良剛 張靜

摘要：無線電高度表是中、大型飛行器必備的飛行儀表設備，主要用于測量飛行器離地面的真實高度，是飛行器重要導航設備之一。當飛行器進行多機編隊時，必須考慮多臺無線電高度表同時工作時相互干擾問題。

本文介紹了無線電高度表同頻干擾的成因及影響，并給出了三種解決方案，并闡述了可變PRF方案解決同頻干擾的原理以及實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：無線電高度表 同頻干擾 解決方案

一、同頻干擾的成因及影響

由于飛行器所用高度表帶寬通常只有200MHz，帶寬有限，因此在批量交付用戶后，有可能會出現(xiàn)同一個用戶所配的多臺高度表中有發(fā)射信號頻率相同的情況，當用戶多機編隊飛行時，由于高度表測量的是地面面目標，天線發(fā)射波束寬度較寬，一般在50°左右，多臺高度表在空中，其發(fā)射信號經(jīng)地面反射后被彼此接收（見圖1）。

此時， A（B）機高度表發(fā)射的信號進入B（A）機接收通道后存在一定的速度，當A（B）機高度表發(fā)射的信號以一定速度移動到B（A）自身發(fā)射信號附近時，造成拖曳干擾，A機高度數(shù)據(jù)被B機高度表發(fā)射信號以一定速度拖動，造成A機高度數(shù)據(jù)周期性跳動。

而當多機編隊分離后，高度數(shù)據(jù)會自動消失，高度表恢復正常。

二、同頻干擾的解決方案

飛行器配套的高度表頻段劃分在C波段，一般指定頻帶在200MHz帶寬內(nèi)，按單脈沖點頻 10MHz接收帶寬計算，在指定頻帶內(nèi)也只能有二十臺高度表發(fā)射頻譜能完全分開，因此，固定錯開頻點措施不能徹底、有效解決高度表同頻干擾問題。

目前，高度表抗干擾措施主要有以下三種：

1. 脈沖編碼技術(shù)

脈沖編碼技術(shù)即高度表在發(fā)射射頻脈沖時，利用脈內(nèi)編碼（巴克碼）加入一個身份識別信息，接收機在接收回波時，接收通道先對射頻回波脈沖進行身份識別，如身份不一致，則不讓回波進入跟蹤回路。

優(yōu)點：采用脈內(nèi)編碼技術(shù)能有效擴展有限頻帶的利用率，一般適用于惡劣電磁環(huán)境及大機群編隊飛行。

缺點：技術(shù)復雜，成本高，在無線電高度表應用中尤其要重視旁瓣抑制比。

2. 跳頻技術(shù)

在指定帶寬內(nèi)中心頻率進行偽隨機跳動，從而減少高度表彼此之間同頻干擾概率。綜合考慮濾波器及天線帶寬等指標，單脈沖點頻高度表在200MHz指定帶寬內(nèi)建議設置16個跳頻點數(shù)較為合適。

優(yōu)點：技術(shù)成熟，難度適中，一般適用于有限電磁環(huán)境。

缺點：成本較高，跳頻點有限，不適合大機群編隊飛行。在應用中需關(guān)注跳頻速度及跳頻對測高精度的影響。

3. 可變PRF技術(shù)

可變脈沖重復頻率，即發(fā)射脈沖的重復頻率每個周期進行偽隨機變化，由于周期的不一致，接收到其他高度表的目標回波，會在目標速度基礎上疊加一相對速度。配以跟蹤速度電路和信號處理中增加速度濾波程序，可以識別出是否為他機干擾。

優(yōu)點：成本低，PRF調(diào)整范圍大，適合大機群編隊飛行。一般適用于民用航空飛行器。

缺點：對測高回路速度帶寬調(diào)整范圍要求較高。

三、可變PRF方案的原理分析

如圖2所示，A機高度表周期為100uS，B機每一個周期比A機慢0.1uS，每間隔100/0.01=10000周期后，A機與B機相關(guān)同步脈沖重合（如圖2第一個脈沖序列）。

由于B機與A機周期差0.01uS，因此，B機發(fā)射脈沖被A機接收后，相對前一個周期會產(chǎn)生一個相對速度，計算如下：

TA=100.0uS ? TB=100.01uS

相對周期差值：ΔT= TB- TA=0.01uS=10nS

光速：VC =300m/uS

周期差值形成的相對速度：ΔV=VC*ΔT/ 2TA=（300*0.01）/（2*100*10-6）

ΔV=15000m/S

通過計算可知，當A機與B機有一個10ns的周期差，就會形成一個15000m/S的相對速度，而高度表速度跟蹤范圍一般要求為±600m/S，因此，15000m/S的速度已超過高度表跟蹤回路的調(diào)整范圍，使高度表不能對假目標建立穩(wěn)定跟蹤，從而能有效解決同頻干擾引起的數(shù)據(jù)跳動問題。

四、可變PRF的實現(xiàn)方式

在FPAG實現(xiàn)的無線電高度表系統(tǒng)時序邏輯中，對高度表周期參數(shù)加入隨機數(shù)狀態(tài)機和使能控制端即可實現(xiàn)。MODELSIM軟件實現(xiàn)規(guī)定時序如圖3所示。隨機數(shù)產(chǎn)生位數(shù)，需結(jié)合FPAG所用晶振頻率及系統(tǒng)計算的最小周期差值來確定。

五、結(jié)束語

在高度表前期方案設計時，應避免多臺高度表同時工作，出現(xiàn)相互干擾的情況。須根據(jù)用戶的具體使用需求，綜合考慮采用相應的解決方案來實現(xiàn)。

參考文獻

[1] 《雷達原理》/丁鷺飛 耿富錄 陳建春 編著.—第5版.—北京：電子工業(yè)出版社，2014.4

[2] GJB2273-95《無線電高度表通用規(guī)范》

作者簡介

李良剛，1973年7月出生，高級工程師，大學本科學歷?，F(xiàn)任成都飛機工業(yè)集團電子科技有限公司技術(shù)中心高級設計師，主管無線電高度表專業(yè)和操控系統(tǒng)專業(yè)，主要從事航空電子及無人機操控系統(tǒng)的總體設計工作。

張靜，1980年5月出生，工程師，大學本科學歷。曾任成都飛機工業(yè)集團電子科技有限公司技術(shù)中心主管設計員，主要負責航空電子產(chǎn)品設計工作，現(xiàn)任成都飛機工業(yè)集團電子科技有限公司質(zhì)量部副部長，主要負責建立、并確保質(zhì)量體系有效正常的運行，負責產(chǎn)品質(zhì)量控制工作。