一种抗干扰评估系统的去嵌入校准研究

孙昊　宋思源

摘  要：某种抗干扰评估试验系统以网络化射频信道模拟的方式，在实验室条件下通过模拟产生准确、受控的通信对抗干扰环境，在系统和网络层面实现数据链装备的系统性能指标的测试和系统效能评估验证工作。目前，该试验系统某些关键指标缺乏校准方法，且测量精度达不到相应的要求，该研究立足于消除校准过程中所插入的网络通路对驻波比等参数的影响，提高各参数校准精度，确保其指标准确可靠。

关键词：数据链去嵌入  校准  抗干扰评估系统

中图分类号：G843    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）05（c）-0001-02

Abstract： Some kind of anti-interference evaluation system use the method of network RF channel simulation to produce accurate communication environment， complete test and evaluation work of the data link equipment at system and network level. At present， there is no calibration method for some important index， and the test precision is difficult to meet the requirements. This text based on removing the effect of network path in the process of calibration， improve the accuracy of the test， ensure the index is reliable.

Key Words： Data linkde-embedding; Calibration; Anti-interference evaluation system

复杂电磁环境是现代信息化战场的重要特征之一，它直接影响着信息化装备性能和效能发挥。数据链系统是构建全军网络信息体系中指控、火力和保障环路的核心。然而，随着部队的不断深入使用以及不断涌现的新功能需求，对于数据链系统装备在战场环境中的通信对抗性能提出了更高的要求，使得通信对抗干扰环境下的数据链系统性能和效能发挥成为了亟需回答和定量解决的问题。为此，出现了相应的抗干扰评估试验系统用以在贴近实战的环境下验证数据链的系统性能，并进行效能分析。

数据链抗干扰评估试验系统通过数字化仿真与半实物模拟真实的战场环境，考虑敌我干扰、地形环境、平台机动条件、天线覆盖性等因素对信号传输的影响，引入网络化射频信道模拟器，对网络中存在的问题进行复现和定位，检验在役装备、验证新研设备或协议。对数据链系统进行恢复测试、安全测试、强度测试和性能测试，并对测试数据链进行综合分析，实现数据链系统性能的准确测试、全面评估。

1  抗干扰评估试验系统结构

抗干扰评估试验系统主要由端机模拟器、网络化射频模拟单元、通信对抗模拟单元、链路监测单元、控制单元组成。

网络化射频信道模拟单元通过级联的方式扩展实现多通道的射频信道模拟，每个网络化射频信道模拟单元都有时钟同步接口和触发输入和输出接口，两个单元通过参考信号同步，并且通过触发信号进行控制，实现可扩展的信道仿真。

2  校准系统通路单元结构

网络化射频信道参数涉及到多端口、多路径损耗、延时等状态，因此必须设计网络化射频单元来完成快速自动化校准。网络单元完成校准系统通路的自动切换，保证系统工作的高度自动化。从射频互联网络校准时的系统设计方案出发，构造校准系统的信号通道结构，进而确定射频网络单元内部开关矩阵网络的通路结构，它的实质为具有程控功能的开关矩阵结合后端信号调理模块，它的结构如图所示，共需64个功分器、26个程控开关，其结构如图2所示。

在进行设计要考虑所嵌入的射频通路对于校准结果的影响;端口电压驻波比校准时端口延伸的影响;射频连接电缆的屏蔽效能对于校准结果的影响;不同通路的隔离特性对于校准结果的影响。

3  去嵌入校准方法

从减小测量不确定度的角度考虑，测试端口的终端匹配采用高精密的宽带负载和高性能开关，因为开关性能的一致性直接影响着测试装置的测量不确定度。与此同时，在对数据链设备的S参数进行校准时，需要消除网络单元对测试结果的影响，保证系统的完全匹配，减小网络单元的S参数特性对校准结果的影响。

为准确测量数据链系统的传输与反射特性，消除射频网络单元对测试结果的影响，该文使用静态法进行去嵌入处理。静态法指的是测量结果需经后期计算而不能在网络分析仪上实时显示的测量方法，采用去嵌入处理来消除射频网络单元的影响，使用转移散射参数（T参数）矩阵来完成去嵌入计算。

去嵌入法利用测试时插入两端口网络的数学模型，并通过数学计算从总的测量结果中去除插入网络的影响。从S参数测试网络连接中，去除插入网络的过程可以用转移散射参数来完成。

如图3所示，数据链系统两端被称为被测件平面，网络分析仪两端被称为测量平面，使用网络单元的测量结果是在测量平面得到的，被测件实际值应该在器件平面进行测量。被测件平面与测量平面之间的开关网络、电缆等分别被称为A网络和B网络，对于级联网络可以使用T参数进行计算，T参数与S参数变换公式如下所示。

使用射频网络单元之后测量得到T参数为：

根据公式即可得到放大器的S参数，此方法一般分为以下4个步骤。

（1）用网络分析仪分别测量出A网络、B 网络、被测件3个部分级联的S参数。

（2）将得到的S参数转换为T参数。

（3）得到被测件的T参数。

（4）把得到的T参数转换为S参数。

此方法可以使用ADS仿真软件，由网络分析仪测量得到相应网络的S2P文件，使用公式为：

Interconn_CAL=ttos（inverse（stot（A.S））*stot（A_Interconn_B.S）*inverse（stot（B.S）））

式中，函数ttos（）表示T矩阵转换为S矩阵，stot（）表示S矩阵转换为T矩阵，inverse（）表示矩阵的逆运算。

4  结语

去嵌入法应用于该项目，可以很好地去除网络通路对S参数的影响，对于高精度的测试和校准具有重要的意义。

参考文献

[1] （美）罗伯特·A·威特.频谱和网络测量[M].北京：科学技术文献出版社，1997.

[2] 廖进昆，李珊君，吴志红.微波测量中的去嵌入方法[J].四川大学学报：自然科学版，2000（3）：384-388.

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