一种海上移动平台微波通讯系统工作性能检查方法

2012-06-08丁友峰

雷达与对抗 2012年4期

薛霞，丁友峰，孙斌

(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 210003)

0 引言

在现代海洋活动中，海上移动平台组成工作群体，协同工作，对目标进行共同探测和跟踪。为了在工作群体内部实现数据和信息资源共享，使整个工作群体能对目标进行快速定位、跟踪和监控，海上移动平台微波通讯系统由此应运而生。随着微波通讯系统大批量配备海上移动平台，在使用过程中不可避免地会产生各种各样的故障。由于海上移动平台微波通讯系统自身特点，在修复系统局部故障后，整个系统的工作性能测试比较困难。笔者结合工作实践，提出了一种在几乎不增加硬件的前提下实现海上移动平台微波通讯系统工作性能检查的方法。

1 海上移动平台微波通讯系统重要性

海上移动平台微波通讯系统是一种基于自身和其他平台产生的信息进行处理、交换的系统。该系统可以用于海上移动平台的自动目标识别，也可以在进行工作群体协同活动时集中采集和处理水面态势信息，在工作群体内部实现数据和信息资源共享，使整个工作群体能对目标进行快速定位、跟踪和监控。海上移动平台微波通讯系统是工作群体信息交换的汇集和数据处理中心，它可以工作在主导平台或附属平台两种方式下。

图1 现行海上移动平台微波通讯系统工作原理框图

2 海上移动平台微波通讯系统工作原理

海上移动平台微波通讯系统原理如图1所示。

为了保证工作时信号不受干扰，海上移动平台微波通讯系统的信号接收和信号发送模块在时域和频域上是分开的。主导平台是整个工作群体通信系统的核心，控制主导平台与工作群体各附属平台的联系顺序，并确定各附属平台接收和发送信息的顺序。

在主导平台方式下，海上移动平台微波通讯系统向空中辐射带有各附属平台系统同步信号和附属平台编号的高频微波信号。发射分系统主要完成海上移动平台微波通讯系统频率分集编码射频信号的产生、放大;接收分系统主要完成接收其他海上移动平台微波通讯系统射频信号，以便进行接收、放大、解码处理。数据处理分系统主要完成工作群体各平台之间通过微波链路发送的各种指令、信息传输和交换的功能。

在附属平台工作方式下，利用接收天线寻找主导平台发射的辐射信号，将接收天线指向主导平台方向，截获主导平台的信息并进行相关信息处理。

3 当前系统工作性能检查存在的问题和不足

当前常规故障检查系统主要由状态监测、测试、故障诊断、设备自检、管理控制、通讯监视等组成。状态监测模块主要实现对被测装备各种状态信息的监测;测试模块主要完成被测对象的性能测试，并实现报表的自动生成;故障诊断模块主要功能是根据测试模块测试结果信息或状态监测故障信息，将故障迅速定位到现场可更换单元，或给测试模块提供故障诊断测试建议，确定故障部件;设备自检模块完成测试诊断设备的自检，并在设备自身出现故障时给出故障模块的位置，指导设备维修人员进行设备维修;管理控制模块主要完成实时监视主控机与测试分机的通讯状态;通讯监视模块的主要功能是检测和监视主控机和各个分机之间的通讯状况［1］。当前海上移动平台微波通讯系统的故障检查系统都是对单一部件或模块进行定性检查，只能检查系统的局部工作情况，无法检查整个系统的工作性能，不能反映整个系统的工作性能。由于各模块之间存在相互耦合和匹配问题，所以即使每个模块检测都正常，也不能保证整个系统工作正常。

另外，海上移动平台微波通讯系统的信号发射和信号接收是相互独立的系统，所接收的信号并不是自身发送出去的高频信号回波，而是其他平台海上移动平台微波通讯系统发送的特定形式的高频信号。一般情况下，检查本平台系统工作性能时需要额外配备与海上移动平台微波通讯系统相配套的信号模拟器。信号模拟器架设需要配备电源，并与试验对象之间的距离一般需要2～3 km，且两者之间不能有遮挡。在实际调试和使用中，上述条件有时难以满足，而且在使用前需要完成方向对准、方位角测定设置、数据装订等准备工作，这些都给海上移动平台微波通讯系统的调试和使用中的工作性能检查带来不便。

4 新式海上移动平台微波通讯系统工作性能检查方法

4.1 海上移动平台微波通讯系统工作性能检查方法

当前海上移动平台微波通讯系统有两种结构形式:一种是使用两个振荡器，一个用于形成发射高频信号，另一个作为接收混频本振;另一种是上述两者是同一振荡器。本文针对这两种形式分别给出不同的设计构思。

对于第一种结构形式(工作原理如图2所示），信号发射和信号接收系统相互独立，可以通过对应的控制关系使信号发射系统模拟其他平台海上移动平台微波通讯系统发送来的高频调制信号，利用可控转换开关将发射系统的信号送入工作在工作性能检查状态下的接收机。

图2 独立本振海上移动平台微波通讯系统工作性能检查原理框图

海上移动平台微波通讯系统工作性能检查的基本思路是:使检测调制信息通过海上移动平台微波通讯系统，然后与设定信息进行比较。为了形成通信回路，将计算机预先设定好检测调制信息通过接口电路送入编码和同步模块，再经过调制模块后通过可控转换开关送入工作在工作性能检查状态下的接收机。在接收机内，再次经过解码和同步通道后返回计算机。

在工作性能检查状态下，由控制信号形成器模块产生控制信号，将计算机内的检测调制信息输出到高频信号形成器模块中。控制信号使高频信号形成器模块工作，模拟输出与正常工作状态下不同频率的高频信号;同时，控制信号使转换开关1和转换开关2 动作，高频信号形成器模块的输出信号送入到接收机内，然后经接口电路送入解码、同步通道后到达计算机。在计算机中对收到的信息进行处理，结果送到显示系统显示，供操作员判断是否与设定信息相符。

对于第二种结构形式(工作原理如图3所示），通过对应的控制关系，利用发射和接收系统相互独立这一点，采用双T 桥部件，将模拟的接收中频信号送入接收机。

图3中双T 桥部件的特性:当3、4 端口中只有一个端口有信号输入时，1、2 端口各3dB 功分输出其输入信号，且3、4 端口相互隔离;当3、4 端口都有信号输入时，1、2 端口各3dB 功分输出3、4 端口两路输入信号混频后的差频信号，且3、4 端口相互隔离［2］。

在工作状态下，由控制信号形成器给出相应控制信号，使高频发射信号形成器B1和高频发射信号形成器B2 其中之一工作，这样双T 桥部件端口1、2 平均输出3、4 端口中一路的输入信号，其中端口2信号通过可控转换开关1，再通过调制模块1 加载调制信号后，作为发射机激励信号。可控开关2 使检测调制信号与调制模块2 隔离。端口1信号则作为接收机本振信号送给接收机。在接收机内与接收天线接收的信号进行混频，形成中频信号。中频信号进入中频放大器，经过放大等相关处理后进入信息解调部件，解调之后的数据信息送到显控台显示。

图3 共有本振海上移动平台微波通讯系统工作性能检查原理框图

在工作性能检查状态下，控制信号形成器给出相应控制信号，使高频发射信号形成器B1和高频发射信号形成器B2 同时工作。可控开关1 使发射机与双T 桥部件端口2 隔离，可控开关2 使检测调制信号送到调制模块2 内，这样双T 桥部件端口1 输出混频后的中频信号在调制模块2 内加载检测调制信息后，到达接收机的本振信号输入端。在接收机内由于此时接收天线没有接收信号，所以在本振输入端的中频信号直接进入中频放大器，经过放大等相关处理后进入信息解调部件，解调之后送到显示系统显示，供操作员判断是否与设定信息相符。

4.2 优点和不足

对比图1和图2 可知，在原有海上移动平台微波通讯系统硬件基础上仅增加了检测调制信息储存器和2个可控转换开关;在软件方面则增加了相应控制关系，就实现了系统的工作性能检测，为使用人员和维修人员提供了一种有效的检测手段，提高了系统的维修保障能力。由于当前海上移动平台微波通讯系统的发射系统多采用固态化发射模块，且与接收天线及波导传输系统一样具有可靠性高、故障率低和故障容易检测等特点，所以工作性能检测系统没有检测这3个系统的工作性能，但也可以根据工程实际需要改变2个可控转换开关的位置和增加相关辅助模块把信号发射系统、信号接收天线及波导传输系统包含在工作性能检测系统中，可完成全系统的工作性能检测。

图3 并没有增加硬件，仅利用双T 桥部件的特性就巧妙地实现了工作和检测状态的切换。而在工作性能检测状态下，也是利用双T 桥部件的特性使双T 桥部件端口1 输出中频信号，解决了工作性能检测问题。

经实践证明，该方法能够方便、快捷地检查海上移动平台微波通讯系统的工作性能，保障了系统的正常使用，提高了故障维修效率，同时也为海上移动平台微波通讯系统后续改进、产品升级提供设计参考。