工程實(shí)踐及應(yīng)用技術(shù)空間功率合成技術(shù)的合成效率問(wèn)題研究江志浩,蔡德榮,王孜(解放軍91635部隊(duì),北京102249)摘要:在電子對(duì)抗領(lǐng)域,空間功率合成技術(shù)因其能夠突破功率器件的制約得到強(qiáng)大的干擾功率,已成為研究的熱點(diǎn)。介紹了空間功率合成系統(tǒng)的基本原理和主要技術(shù),分析了影響空間功率合成效率的主要因素,通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)一步分析了AWCN 信道條件下載波相位誤差和包絡(luò)時(shí)延誤差對(duì)空間功率合成效率的影響,進(jìn)而分析了信號(hào)相干帶寬與合成效率的關(guān)系,最后根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)采用空間功率合威技術(shù)的通信對(duì)抗系統(tǒng)給出了初步的系統(tǒng)構(gòu)成,并給出了相位調(diào)整和時(shí)延調(diào)整2個(gè)關(guān)鍵模塊實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞:電子對(duì)抗;空間功率合成;合威效率;時(shí)延;相位中圖分類(lèi)號(hào): TN914文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1003 -3114(2008)02-54-3Research on Combined Eficiency of SpatialPower-combining TechniqueJIANG Zhi-hao, CAI De- rong, WANG Zi(91635 Unit of PLA, Bejig 102249 ,China)Abstract: The spatial power combining technique becomes one of the focuses in electronic countermesure area, because it can obtainhigher power by breaking retricts of power devices .The paper introduces the spatial power-combining technique and analyzes the main factorsaffecting the combined eficiency ,the eficiency of the AWCN envionment under the inluence of carier-hase-eror and envelope delay erorand the relationship of combined eficiency and signal coherent bandwidth. Finally it gives a preliminary ystem constitution of a communicationcountempeasures system using the spatial power-combining technique and an implement method of the two key modules of phase regulator anddelay regulator.Key words:counterpeasures ; spatil power- combining technique ;combined eficiency ;delay ;phase對(duì)合成效率的影響，并對(duì)對(duì)抗系統(tǒng)的構(gòu)成給出了初0引言步構(gòu)想。當(dāng)前在通信千擾領(lǐng)域主要采用固態(tài)功率合成技1空間功率 合成理論術(shù)的傳統(tǒng)單站式干擾機(jī),但是受到高壓電源和高功率器件等因素的制約很難突破功率限制,因此采用.設(shè)某發(fā)射天線位于自由空間,天線輸入功率為空間功率合成技術(shù)的多站分布式對(duì)抗方式越來(lái)越受Pr,增益為Gy,則在距離天線L處的最大輻射方向到重視。所謂空間功率合成技術(shù)是指利用多個(gè)天線的場(chǎng)強(qiáng)幅度[3]為:單元發(fā)射頻率相同、相位符合特定關(guān)系的電磁波,使IEI= L 60PrGr(v/m),(1)之在空間傳播過(guò)程中相互疊加合成,從而在一定方向上形成電磁波束的技術(shù)1.2。采用空間功率合成若接收天線增益為Gr,且接收天線與電波極技術(shù)的多站分布式對(duì)抗系統(tǒng)在突破功率限制的同化、負(fù)載阻抗相匹配,根據(jù)弗利斯(Fris)傳輸方時(shí),還能夠克服傳統(tǒng)單站波束質(zhì)心精確對(duì)準(zhǔn)對(duì)抗陣程[4] ,接收天線最大輸人功率PR為:地,很容易被精確定位,隱蔽性差的缺點(diǎn)。為了能夠Pn= (A)P.GrGn。在工程實(shí)踐中更好地指導(dǎo)分布式通信對(duì)抗系統(tǒng)的設(shè)計(jì),本文重點(diǎn)分析了在空間功率合成中影響合成效對(duì)天線陣而言,距離天線陣為L(zhǎng)的A處的輻射率的主要因素,并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真研究了這些因素場(chǎng)是組成該系統(tǒng)的各陣元天線輻射場(chǎng)的矢量疊加[4)。假設(shè)天線陣中各陣元天線具有相同的規(guī)格,收稿日期:2007-08-22且中國(guó)煤化工輸入功率均為Pr,作者簡(jiǎn)介:江志春(1981-),男,助理工程師,硬士研究生。主要研究方向:敷字衛(wèi)星通信技術(shù)。YHCNMHG二元i天線的初始相54Radio Communications TechnologyVol.34 No.2 2008位為ζ,則陣元天線i發(fā)射的信號(hào)在該處的場(chǎng)強(qiáng)E2計(jì)算機(jī)仿真及合成效率分析為4:根據(jù)空間功率合成的定義,當(dāng)各陣元發(fā)射信號(hào)式中,F(0,p)為各陣元天線自身的方向性函數(shù), E.頻率相同、陣元發(fā)射信號(hào)能夠在合成目標(biāo)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)同相疊加時(shí),實(shí)現(xiàn)最佳空間功率合成。根據(jù)接收天線為電場(chǎng)強(qiáng)度振幅，由式(1)知,E_=、60PrGr,k為人射功率和場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系,當(dāng)N個(gè)陣元輻射功率完成波程因子。假設(shè)各陣元天線均精確對(duì)A處,且各陣最佳空間功率合成時(shí),即η=1,合成功率為單個(gè)陣元天線具有相同極化,則A處的場(chǎng)強(qiáng)疊加可表示元時(shí)人射功率的N2倍,合成效率最高。為:為了指導(dǎo)工程實(shí)踐,本文在AWGN信道條件ε=pB=pE. eiem，下,分別研究了正弦信號(hào)和調(diào)制信號(hào)的合成效率問(wèn)式中,N為陣元個(gè)數(shù)。若A處在陣元遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),各陣題。對(duì)正弦信號(hào)而言,本文在一定信噪比條件下仿元與A處距離相對(duì)于各陣元之間的距離均為大值，真分析了不同陣元時(shí),各陣元信號(hào)到達(dá)合成目標(biāo)處的相位誤差(假設(shè)相位誤差服從高斯分布)與合成效所以對(duì)振幅而言可認(rèn)為:率的關(guān)系,仿真結(jié)果如圖1 (a)所示;對(duì)調(diào)制信號(hào)而言,本文以10元陣為例,在上述信道條件下,且載波因此,式(2)可以表示為:相位誤差為零時(shí),仿真分析了不同帶寬信號(hào)時(shí)信號(hào)E= E-Eelie-州。.的包絡(luò)時(shí)延誤差(假設(shè)包絡(luò)時(shí)延服從高斯分布)與合由文獻(xiàn)[S]可知,在接收天線負(fù)載阻抗和信號(hào)波成效率的關(guān)系,仿真結(jié)果如圖1(b)所示。長(zhǎng)一定的條件下,接收天線的人射功率與該天線所正弦信號(hào)的N元合成效睪0010元陣調(diào)制信號(hào)含成效率在處場(chǎng)強(qiáng)振幅的平方成正比。因此,根據(jù)式(3)有:; 80|日量N=1000+60MHZ1E12= |EAten|=資4(N+2.2 coe(O0,)(4)20N02040608010020406080100式中,O0y=0-g,i=1,",N,j=1,N,j≠i,分相位的均方根誤差deg包絡(luò)時(shí)延的均方根誤差/ns別為陣元i與陣元j發(fā)射信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)在接收天線處的(a)正弦信號(hào)的合成效率問(wèn)題(b) 單載波調(diào)制信號(hào)的合成效率問(wèn)題相位差,θ;=ζ;- kL,i=1,,N,為陣元i輻射信圈1空間功辜合成的合 成效率影響號(hào)場(chǎng)強(qiáng)在A處的相位。根據(jù)式(4),令:分析圖1,可以得出一個(gè)結(jié)論,在空間功率合成d|EI _.二sin(0),中窄帶信號(hào)的合成效率僅與各陣元發(fā)射信號(hào)到達(dá)合GAO =告心一a 2 =1=1-.N.;-1.,.N;iAjo因此,當(dāng)sin(O;)=0,即當(dāng)O0;=0 i=1,*,成目標(biāo)處的相位誤差有關(guān)系,相位誤差越小合成效率越高,寬帶信號(hào)的合成效率和載波相位誤差與信N;j=1,-, N;i≠j時(shí)式(4)有最大值→N2 ,也就.號(hào)的包絡(luò)時(shí)延誤差均有關(guān)系,載波相位誤差越小、包是說(shuō)當(dāng)所有陣元發(fā)射信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)在A處同相疊加絡(luò)時(shí)延誤差越小,- -定帶寬內(nèi)的合成效率越高。時(shí),合成場(chǎng)強(qiáng)振幅最大，且此時(shí)在A處的電磁波合從合成目標(biāo)處觀測(cè)各陣元發(fā)射信號(hào),不難發(fā)現(xiàn)，成場(chǎng)強(qiáng)為單個(gè)陣元輻射場(chǎng)強(qiáng)的N倍,此時(shí)該處接收其信道特性近似為一個(gè)多徑隨參信道。以圖1(b)天線的人射功率為單個(gè)陣元時(shí)人射功率的N2倍。為例,當(dāng)包絡(luò)時(shí)延的均方根誤差為or=10 ns時(shí),該信道相干帶寬B。x 1/2mo, = 15.9 MHzl6],而此時(shí)，令n=(N+2.2 co(O))/N,稱(chēng)η為空間功合成效率隨著信號(hào)帶寬的增加而降低,信號(hào)帶寬越率合成的合成效率[1] ,該參數(shù)是波程L; 和天線相位大中國(guó)煤化工E--定帶寬內(nèi)的合ζ;的函數(shù)。成效|Y片CN M H G絡(luò)時(shí)延誤差τ是2008年葦34卷第2期無(wú)線電通信技術(shù)55工程實(shí)踐及應(yīng)用技術(shù)一-空間功率合成中的一項(xiàng)重要指標(biāo)。包絡(luò)時(shí)延誤差τx() _x(n) .多相濾波器決定相干帶寬B。,信號(hào)帶寬B.滿(mǎn)足B,