雷达接收机防雷电核磁脉冲干扰设计

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雷达接收机防雷电核磁脉冲干扰设计
第4期 徐翰智等:雷达接收机防雷电核磁脉冲干扰设计 75 那么为什么认为雷电干扰脉冲属于低频干扰脉 设雷达工作波长为λ。当d→A/时,可推出同 冲呢?这是相对于雷达微波而言的。 轴线辐射电阻的计算式为 从有关雷电的资料中查证可知,在0~1kHz R=-251 2L2 -sin2(t)sin()(1) 的频段,雷电电流峰值最大,1kHz以上电压峰值 明显下降,频率越高,电压峰值越低。人们对典型雷 电波的分析表明,90%以上雷电能量分布在10kHz 对于TE波,矩形波导的波阻抗为 以下 251 (2) 而对于频率落在雷达工作频率频段内在核磁脉 冲那部分的干扰功率,它可以通过同轴-波导同轴 有效特性阻抗为 过渡转换器,但能量已大大降低,再通过后接的放电 管和限幅器,干扰能量不足以对接收机造成损坏(对 2=b-251 (3) 雷达回波信号自然有干扰,但这不是本文的讨论 范围。)。 矩形波导的截止波长为 34同轴波导同轴过渡转换器的设计原理 (4) 波导可以看成是在大块金属内挖出的一个柱形 m)2+(n) 空间,它不可能维持静态场或TEM波。由于没有 式中:m,n表示行波的传播方式,例如对于TE10模, 内导体,磁力线只能围绕交变电场的电力线而闭合, 1,n=0,A,0=2a 波导内的电磁场不完全等同于自由空间中的交变电 对比式(1)和(2),结合A,1=2a,可得: 磁场。 波导作为雷达传输电磁波的传输工具时,应当 R=z(2)2sin2()sin2(2) (5) 只传输一个模式(或波型),即保持单模工作。对矩 传输TE10波,条件是工作波长λ<λ,0。另 形波导而言,这个单一模式只能是主模即截止波长方面,使TE2模截止的条件是x>x20=a。由此得 最长的TE1模,也叫H1模。 出,只传输TE0波的条件是: 设波导宽边尺寸为a,窄边尺寸为b。波导内部 λ/2<a<λ 各点场强的振幅与同轴线内导体插入波导的位置有 而为了使TE1模截止,要求b<入/2,根据式(4 关。如果内导体插入位置靠近波导的窄壁(x→0),和(5),应选: 如图3所示,根据微波理论可以证明,由入端同轴线 b≤a/2 激励波源通过探针在波导内产生的场强是一个 实际上取 H10波 0.43a≤bs0.5a P 2 e 高度b 常用的设计是取b=0.5a。 波导对TE模存在衰减,衰减常数采用下式 宽度a 计算 同轴→波导过渡 波导→同轴过渡 图3同轴-波导-同轴转换器 a=2.3273/21(2b (7) 0ob√a 为避免大功率冲击,减小故障概率,同轴-波导 )2-1 同轴过渡转换器宜设置在图4所示位置。 式中:;为钢的电阻率(1.728×1089m-);为波 高频同轴线 导内表面电阻率;a、b的单位是mm;a的单位为 dB/m。 〔环形过渡转换器[放电管}限器 表1给出了国标所规定的部分型号矩形波导参 数标准。 发射机 同轴-波导同轴转换器的设计要综合式(1) 图4同轴-波导同轴转换器的位置 (7),并参考表1进行。 76 舰船电子对抗 第33卷 表1部分型号国标矩形波导参数 10-89·m-1。将a、b、f、f,10的值代人式(7),即可 主模频率宽度a高度b截止频率]计算衰减常数a。复杂数学式的计算用 Mathcad数 波导型号 范围(GH2)(mm) (mm) If,Ic(Mhz 学工具软件 BJ-91.76~1.15247.6 123.8 605.27 计算得a=7×10-3dB/m,可见衰减很小。为 BJ-14 14-1.7 165 82.5 907,91 进一步减小衰减,可在波导内壁镀银。 BJ-221.72~2.6109.2 54.6 1372.4 考虑矩形波导的理想设定(无限长),同时尽量 减少损耗和节省材料,设定矩形波导长度为2~4个 B322.6~3.9572.1434.042077.9 工作波长,即矩形波导长度为50~100cm BJ-403.22~4.958.2 29.I 2576.9 (3)计算波导波阻抗Z和有效特性阻抗Z 4设计举例 将a,b,λ的值代入式(2),计算矩形波导波阻 抗,得Z=250。将a、b、入的值代入式(3),计算 某L波段雷达,工作频率f=1.3GHz,为了防矩形波导有效特性阻抗,得Zo=125g。 雷目的,现为它设计一个同轴波导同轴过渡转 (4)计算探针辐射阻抗,设定过渡转换处的位 换器 置(x,d)和探针的长度L (1)根据工作频率,按照国标选波导型号 运用 Mathcad对式(5)作图5,借助视图观测, 工作频率f=1.3GHz,参考表1,因此选BJ-14适当选取参数L和x(为使矩形波导端点对电磁波 型波导。可得:a=165mm,b=82.5mm,A=c/f 短路,令d=/4,必要时做适当调节,因此也可将矩 231mm。通过表1知,f,1=907.91MHz,也可根形波导两端做成活塞形式),使探针辐射阻抗R的 据λ,10=2a,f,10=c/λ.,0求得f,10 值满足:R=Z同,R<Z,其中Z同为同轴线的波阻 (2)计算波导衰减常数a,设定矩形波导长度 抗,其值-般在50左右。 如果波导内壁是铜,则p=p0=1.728× 5 2530354045505560 探针长度Lmm 探针长度L )x=45mm的情形 (b)x=40mm的情形 40455055 650707580 204042.4547.5052.55557560 探针长度Lmm 探针长度Lmm m的惝形 (d)x-30mm的情形 图5辐射电阻与L、x的关系 通过观测可知,为使R=Z同=509,选择x= 45mm时,L=45mm;选择x=40mm时,L 5结束语 48mm;选择x=35mm时,L=54.5mm;选择x= 本文通过对雷达高频系统及接收机防雷防核磁 30mm时,L=62mm。 脉冲干扰性能的分析,针对雷达接收机存在的雷击 通过权衡后,选定x=35mm,L=54.5mm 隐患,提出了通过加装同轴波导同轴过渡转换器 实现防雷击防核磁脉冲干扰的措施。根据微波技术 (下转第90页) 90 舰船电子对抗 第33卷 第二种处理算法可以避免鉴相时的三角运算, 由图?可知,当d/A=1/2时此处理方法的精度 把代价函数的运算从复数域简化到实数域,减小了已明显好于前面提到的处理算法,从图8可以知道, 运算量,把原始相位的余弦cos9;和正弦sing与实当增大天线口径后,相比较于图7,测向精度却没有 际测得入射信号的余弦cosv和正弦sny,作相关明显变化,但其本身精度已经明显高于前面算法的 运算后再把相关运算得到的值作归一化处理,如下:精度了。 >(cospi: cosY,+sinp: siny; 4结论 max(B, 相关处理算法是相关干涉仪设计中重要的 ∑cos(-,) (13) 项,它能够在保证不出现相位差模糊的情况下使用 max(B;) 大口径天线来提高测向精度与抗干扰能力,对入射 式中:max(月)为β:的最大值 波的波前失真也有一定的抑制作用。现代的数字信 仿真结果如图7~8所示。 号处理技术可以使相关处理算法更加易于实现,只 需存储采集到的原始相位样本后,把实际的入射波 08 相位差与已纶存储的原始相位样本进行相关匹配处 0.6 04 理即可。当原始相位差样本通过实际测量得出时, 0.2 那么原始相位差样本就包含了系统的固有偏差、设 备制造误差和入射信号的所有相位信息,所以设备 本身能够达到很高的精度 -0 参考文献 050100150200250300350400 []赵国庆.雷达对抗原理[M].西安:西安电子科技大学 角度 出版社,1999 图?d1/A=1/2时的相关图 [2]杜龙先单信道相关干涉仪测向原理[J].中国无线电 管理,2000,2(1):41-42 3 An Xiaobo, Feny Zhenghe g A signal e 1 correlative ng VXI receiver[J].Ir 04管 Conference on Micro wave and Millimeter Technology 迴02 Proceedings,2002(3):1158-1162. [4]赵树杰,赵建勋信号检测与估计理论[M].北京:清华 大学出版社,2005. -0,4 [5]李淳,廖桂生,李艳斌改进的相关干涉仪测向处理方 法[]].西安电子科技大学学报(自然科学报),2006,33 0100150200250300350400 角度 (3):400-403 图8d/A=3/2时的相关图 (上接第76页) 社,1980 理论,运用数学工具,研究了同轴-波导同轴过渡转[2]李嗣范微波元件原理与设计LM].北京:人民邮电出 换器的设计方法。此设计针对使用同轴线作为高频 版社,1982 传输馈线的雷达。对于雷达生产厂家的防雷防核磁 3]黄志洵.截止波导理论导论[M].北京:中国计量出版 脉冲干扰设计和雷达使用单位进行防雷防核磁脉冲 社,1991 4]袁长迎.掌握和精通 Mathcad2000M].北京:机械工 干扰技术改造具有一定的借鉴意义。 业出版社,200 参考文献 [1]顾瑞龙.微波技术与天线[M].北京:国防王业出版

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jjs121 这种资源很难找了,谢谢分享
2013-04-10
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