无人机副遥控系统连续波电磁辐照机理

上行副遥控冗余设计是无人机战场生存能力的重要保证,为检验连续波辐照环境下某型无人机副遥控数据链系统的可靠性,基于连续波辐射发射系统建立了无人机连续波辐照效应试验平台,以典型"失锁"效应作为受干扰判别依据,开展了副遥控数据链系统辐照效应研究,利用电磁仿真和注入法分析了"失锁"效应机理和主要干扰耦合路径。试验结果表明:在某些敏感频点,副遥控链路会出现通信中断现象,即表现为失锁状态,最小失锁阈值为0.098V/m,且出现失锁现象的电场阈值随辐射场极化方向改变。经过电磁仿真试验可知,天线是无人机副遥控系统的主要干扰耦合路径,导致副遥控数据链产生失锁的频点均与工作频段相关,电磁能量通过前门耦合传导进入机载收发组合内部,当信噪比达到一定程度时,解调输出误码率过大,通信随即中断,产生失锁。     

斜向通道雷电电磁场远场近似特性

为了使雷电电磁场的计算更加接近实际情况,并对远场区雷电电磁脉冲场进行模拟,利用偶极子理论对斜向放电通道雷电电磁场解析表达式进行了求解,用解析方法对地表雷电电磁场及其导数在远场区的一阶、二阶近似表达式进行了推导,得到了电磁场及其导数与通道底部电流及其导数的远场近似关系。采用脉冲函数表示通道基电流,对比了精确表达式与近似表达式计算的电磁场及其导数波形。结果表明在远场区,斜向通道雷电电磁场波形与其近似波形的偏差、电磁场导数波形与其近似导数波形之间的偏差均随着距离的增加而减小,且电磁场导数近似公式要比电磁场近似公式适用范围更加广泛。计算结果验证了解析推导近似的可行性。     

云闪反冲流光过程的电磁场计算及其影响因素分析

针对云闪反冲流光的电磁辐射问题,基于偶极子法建立了云闪反冲流光过程的三维电磁场计算模型,研究获得了观测方位角、反冲流光传播速度以及通道弯曲对其地面电磁场计算的影响规律.结果表明:除中间过渡场区以内的地面电场外,观测方位角越大,斜向云闪通道地面电磁场的幅值越小;反冲流光传播速度越大,相应地面电磁场的幅值越大、脉冲宽度越窄;云闪通道弯曲将导致地面电磁场波形出现不同程度的起伏波动,但沿斜向通道主干附近出现的随机弯曲,基本不会影响其地面电磁场波形的整体走势.     

无人机机载天线高功率微波耦合响应研究

无人机易于受到高功率微波干扰和损伤,无人机机载天线是高功率微波干扰的重要耦合途径。为了研究无人机机载天线高功率微波耦合响应,以数据链天线和导航接收机天线为研究对象,根据无人机实际布局,建立高功率微波辐照下无人机机载天线的耦合模型,通过仿真天线辐射模型远场辐射方向图及S11参数验证天线模型的准确性,得到不同辐照场景和高功率微波辐射场参数下数据链天线和导航接收机天线端口的耦合电压,并进行了典型场景试验验证,结果表明：L波段高功率微波辐照下数据链天线的耦合电压较S、C和X波段更高,相较于水平极化,垂直极化辐射场对无人机数据链的干扰效果更佳,耦合电压与辐射场强成线性关系,受脉宽和前沿的影响较小;空中高功率微波辐照场景下导航接收机天线的耦合电压较地面高功率微波辐照场景更高,该研究将在高功率微波武器打击无人机方面提供理论参考依据。     

LEMP 空间表达式求解及分布规律研究

利用偶极子理论对Maxwell方程组进行了求解,得到了垂直通道与斜向通道模型的雷电电磁场解析表达式。基于此表达式分析了不同高度处雷电电磁场的空间分布规律。研究结果表明,在垂直通道与斜向通道模型中,垂直电场和磁场受观测点高度的影响随水平距离的增加而减小,但是对水平电场而言,在垂直通道模型中其初始峰值随着观测点高度增加而增加,在斜向通道模型中,当观测点在通道下方时电场峰值随着观测点高度的增加而增加,当观测点在通道上方时高度越高电场峰值越小。     

双发射天线对混响室场性能影响的数值分析

提出了双天线激励混响室的方法,研究了双天线激励对混响室场性能的影响。分析了双天线改善混响室场均匀性的原理,对单天线激励下的混响室模型以及处于不同位置的双天线激励下的混响室模型进行了仿真计算,从场均匀性和场强两个方面研究了双天线对混响室场性能的影响,对双天线影响场强的机理进行了分析。研究表明:采用双天线激励改善了混响室工作区域的场均匀性;采用双天线可以降低对功率放大器的要求,降低大型混响室测试成本。最后对双发射天线在大型混响室中的应用进行了探讨和展望。     

雷电斜向放电通道电磁场建模及计算

基于传输线模型,通过将柱坐标系进行旋转变换,建立了斜向放电通道电磁场模型;采用脉冲函数加双指数函数作为通道底部电流,从垂直放电通道电磁场的表达式中推导出斜向放电通道电磁场的计算公式;基于斜向放电通道电磁场模型,研究了不同角度对不同场区地表回击电磁场的影响,认为雷电放电通道越倾斜,雷电流对地面电磁场的影响就越明显。研究了不同回击速度对不同场区地表回击电磁场的影响,结果表明回击速度对电磁场的影响较为明显。     

某型无人机数据链连续波电磁辐照效应试验分析

为客观评价无人机数据链的抗电磁干扰能力,以某型无人机数据链系统为研究对象,搭建了无人机连续波辐射电磁效应平台。以“失锁冶效应作为数据链受到干扰的判别依据,对数据链系统开展单频点连续波辐照电磁环境效应试验。通过试验得到了敏感频带以及导致数据链失锁所需干扰信号功率值和在无人机机载天线周围产生的干扰信号辐射场强值,验证了阻塞干扰对无人机数据链通信的影响。同时发现,相比于遥控链路工作频带,干扰信号频率在遥测链路工作频带内更容易引起数据链失锁。通过试验研究,为下一步无人机数据链抗电磁干扰性能的提升打下基础。     

导航接收机跟踪环路电磁干扰的预测方法研究

针对复杂战场电磁环境下,导航接收机因电磁干扰而引起内部卫星跟踪丢失的现象,该文研究了导航接收机跟踪环路在面临带内和带外双频干扰时的效应预测模型。通过对接收机射频前端的阻塞机理分析,以矢量分析的方法推导了射频前端信号的增益公式,并结合接收机跟踪环路相关处理的过程,得到了带外和带内双频干扰下的效应预测模型。之后以载噪比门限值为失锁判据,开展了双频干扰效应试验,试验结果表明上述模型能够对接收机内部卫星跟踪的状态进行预测,预测误差小于±1 dB,且对于窄带和宽带干扰信号同样适用。     

某型无人机系统雷电脉冲磁场效应

为检验雷电脉冲磁场辐射环境下无人机系统的安全可靠性,以某型无人机为试验对象,利用亥姆霍兹线圈和雷电浪涌发生器模拟雷电脉冲磁场,开展了无人机雷电脉冲磁场效应试验。实验结果表明,GB50057-94推荐的8/20μs雷电脉冲磁场不会干扰无人机通信而导致数据链失锁,但是机载三轴磁航向传感器受磁场干扰严重,产生零点漂移并造成已知方向上读数偏差,且放电极性决定航向角变化趋势。经过机理分析发现,在线性工作区间内磁航向传感器能够利用各向异性磁阻效应引起电阻阻值变化的规律正常工作,但高峰值雷电脉冲磁场会导致坡莫合金电阻内部磁畴排列紊乱而出现磁化,改变了传感器磁敏感度以及输出特性,且只出现在磁敏感方向上。