机场复杂电磁环境下虚拟电波暗室的设计与实现

论文摘要

随着机场装备信息化程度不断提高,用频装备型号、数量急剧增加,它们之间所产生的电磁兼容与频谱管理问题直接影响到装备系统整体能力的下降,如何在日趋复杂的机场电磁环境下,在大型装备不能进入传统测试平台进行电磁兼容测试的情况下,获得装备辐射出来的真实频谱特征,从而进行系统间电磁兼容分析是当前急需解决的重要问题,而虚拟电波暗室技术提供了解决这个问题的有效途径。本文提出了虚拟电波暗室的基本理论、方法体系、技术方案等,为机场复杂电磁环境下,实现频谱管控、抗扰保通提供了一种新方法。整个研究过程中,牢牢把握“需求引领建设”的研究思路,在对机场复杂电磁环境进行深入研究的基础上,在对传统电磁兼容测试平台进行广泛分析的前提下,确定了虚拟电波暗室的总体设计思路。总体设计中按照虚拟电波暗室系统要实现的效能,对虚拟电波暗室的系统总体组成、天线阵、接收机、信号处理机、网络传输线路等进行了详细设计,对一些系统软件和接口做了规定要求,最后对虚拟电波暗室系统的性能参数进行了标准化规范,以作为暗室系统搭建的具体指标要求。信号处理算法研究是构建虚拟电波暗室的核心,本文主要对盖氏半径(Gerschgorin Radii)算法、空间谱估计的MUSIC算法和ESPRTT算法、盲信号分离的AMUSE算法和JADE算法等进行了研究,并进行了数学建模仿真,主要选用的仿真工具是MATLAB环境下的Simulink仿真软件,在前期研究的基础上搭建算法模型,然后把这些算法集成在一个仿真框架内,最后根据模拟产生的信号和实测信号数据来验证处理效果。在系统总体设计和信号处理算法研究的基础上,搭建了虚拟电波暗室系统和试验系统,以验证系统的实际效能。最后通过某机场电磁环境下虚拟电波暗室实测试验,有效地验证了多信号的盲分离、空间谱估计以及信号波形与方向之间的关联等技术,从而证明了虚拟电波暗室系统是符合设计要求的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 电磁兼容测试研究现状
• 1.2.2 现代信号处理技术发展及硬件技术水平现状
• 1.3 研究意义
• 1.4 本章小结
• 第2章 相关知识介绍
• 2.1 机场复杂电磁环境的构成与分析
• 2.1.1 复杂电磁环境的概念及特点
• 2.1.2 复杂电磁环境的构成要素
• 2.1.3 潜在干扰源及传播途径和方式
• 2.1.4 潜在干扰源干扰信号的特性分析
• 2.1.5 机场复杂电磁环境的构成特点及分析
• 2.2 传统电磁兼容测试平台解析
• 2.2.1 开阔试验场
• 2.2.2 电波暗室
• 2.2.3 横电磁波室
• 2.2.4 混响室
• 2.3 本章小结
• 第3章 虚拟电波暗室设计和系统集成
• 3.1 功能描述
• 3.2 系统组成
• 3.2.1 系统设备
• 3.2.2 系统软件
• 3.2.3 系统接口
• 3.3 性能参数
• 3.4 本章小结
• 第4章 虚拟电波暗室关键技术仿真与实验
• 4.1 智能天线技术
• 4.1.1 功能描述
• 4.1.2 工作原理
• 4.1.3 建模仿真
• 4.2 盲信号分离技术
• 4.2.1 功能描述及数学模型
• 4.2.2 算法分析
• 4.2.3 建模仿真
• 4.2.4 实测验证
• 4.3 本章小结
• 第5章 虚拟电波暗室系统测试
• 5.1 系统的测试方法
• 5.1.1 测试环境要求
• 5.1.2 测试程序要求
• 5.2 某机场电磁环境下虚拟电波暗室实测试验报告
• 5.2.1 试验目的
• 5.2.2 试验内容
• 5.2.3 试验系统组成
• 5.2.4 测试环境
• 5.2.5 试验方法及实施过程
• 5.2.6 试验结果及分析
• 5.2.7 试验结论
• 5.3 本章小结
• 第6章 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢