包贵浩 蔡志勇 刘 锐 石 磊

（中航通飞华南飞机工业有限公司，广东 珠海519040）

机载短波电台的发射功率达几十瓦甚至数百瓦，除发射有用信号外，还会产生多次谐波和交互调干扰。这些干扰落入超短波电台工作频段，可能通过天线耦合被超短波电台无意接收，从而影响超短波电台的正常工作。若采用天线隔离度、全机相互干扰检查等飞机级试验方法评估此类问题，需要待电台装机后方可进行，试验周期长、成本高，且此时发现问题，较难实施有效的整改。为此，本文提出一种基于半实物仿真[1，2]的通信电台电磁干扰预估方法，能够在短波和超短波电台研制初期，及早预测两者的电磁干扰问题，为机载电台的电磁兼容性设计和天线布局优化提供重要的设计依据。

1 通信电台电路模型

本文基于射频电路仿真软件ADS 对短波电台的非线性特性进行电路仿真。短波电台为二阶超外差式结构[3]，调制后频率为512 kHz，第一本振信号频率为9.942 MHz，第二本振信号频率为40.454 MHz，输出频率为30 MHz。短波电台射频模块的仿真模型，如图1 所示，其射频模块输出的基波、2 次和3 次谐波功率等，如图2 所示。

2 通信电台物理模型

本文利用LabVIEW 软件来控制短波电台射频模块物理模型的对外发射，通过LabVIEW 软件的MatlabScript 节点，射频模块的电磁兼容性数学模型能够很方便地写入LabVIEW 软件中。射频模块电磁兼容性物理模型的LabVIEW 程序流程，如图3 所示。

图4（a）为输入调制信号经射频模块物理模型后输出的时域波形；图4（b）为短波电台输出的非线性输出频谱。最终，短波电台物理模型的硬件采用PXI 技术，由PXI 控制器、音频采集卡、任意波形发生器、上变频器等组成，搭建成能够映射短波电台非线性输出的模拟器。

图1 短波电台射频模块的电路模型

图2 短波电台射频模块的非线性输出频谱

3 收发天线间隔离度仿真模型

短波天线和超短波天线的装机位置相对较近，短波发射机的N 次谐波分量和互调产物很可能会通过天线端口耦合进入超短波接收机的频带内[4]。某机短波和超短波天线的结构和装机位置如图5 所示，采用FEKO 软件对该机载平台上短波和超短波天线的天线隔离度进行仿真计算。

某机短波和超短波天线的天线隔离度仿真结果如图6 所示。从数值上来看，在30 MHz ～ 175 MHz 的频率范围内，仿真分析天线隔离度的范围为-85.9 dB ～ -49.8 dB。

图3 短波电台射频模块物理模型的LabVIEW 程序流程

图4 短波电台射频模块物理模型的输出

图5 某机短波和超短波天线的结构和装机位置图

图6 某机短波和超短波天线隔离度的仿真结果

通过天线隔离度的仿真，可以求得在短波电台的谐波和互调频点上超短波接收机所接收的发射功率在天线端口间的衰减值。在短波和超短波电台间场场耦合干扰的预评估分析中，天线隔离度模型可以作为数学模型来计算到达接收机输入端口的干扰耦合功率，也可以作为物理模型等同于可编程衰减器，与短波发射机、超短波接收机或它们的模拟器直接连接，评估验证场场耦合干扰中接收机工作性能的变化情况。

4 半实物仿真的场场耦合干扰预评估平台

短波电台采用物理模型来模拟其对外发射的谐波干扰。本文将短波电台射频模块的电路模型与短波、超短波天线的天线隔离度仿真模型共同植入PXI 模拟器中，根据收发设备间能量传输关系，此时模拟器的输出功率可以近似等效为接收设备的输入功率。

基于半实物仿真的场场耦合干扰预评估平台如图7 所示。同时，采用频谱仪或数据采集卡实时监测短波电台物理模型的非线性输出信号。

图7 基于半实物仿真的场场耦合干扰预评估平台

本文采用调频收音机作为接收设备，工作频带为88 MHz～108 MHz，接收灵敏度为-107 dBm。通过试验可以听到收音机发出明显的哨叫声。由此可知，短波电台的带外非线性会对超短波接收设备造成场场耦合干扰。

5 结论

基于半实物仿真的飞机通信电台天线耦合干扰预评估，其优点在于：能够在发射设备设计初期预评估其装机后对接收设备造成的带外非线性干扰，及时调整射频模块内部电路参数，并能够准确快速地验证调整后带外非线性干扰抑制的效果；能够在机载天线装机前对天线布局的合理性进行有效的预测评估，通过收发系统真实的电磁敏感现象，为天线的优化布局提供重要的设计依据。