大功率短波发射机自动监控系统抗干扰策略

2020-10-26刘传欣

通信电源技术 2020年13期

刘传欣

（广州海格通信集团股份有限公司，广东广州510000）

1 大功率短波发射机自动监控系统干扰源

1.1 高频电磁波干扰

大功率短波发射机的主要作用是实现大功率射频信号的发射，其运行过程中天线、发射机及馈线等部件均会产生强烈的电磁辐射，而且大电流触点的开合、电子元器件的运行、继电器的动作等均能产生瞬时电流、电压以及电磁波等，这些电子信号和瞬间电磁波会对大功率短波发射机的自动监控系统产生严重影响，甚至导致其不能正常运行。高频电磁波是影响大功率发射机自动监控系统运行的最主要因素[1]。

1.2 I/O接口引入的干扰

以工控机为代表的短波发射机外围设备，均采用I/O接口进行连接，在I/O接口使用中可能会产生或者引入高频干扰信号，对自动监控系统产生直接影响，导致出现系统紊乱的情况。为实现大功率短波发射机功能，需要模拟电路和数字电路协调配合，两电路为避免相互影响而分开设置，数字电流通过发射机中的电阻及电感时产生电压，导致产生数字噪声。

1.3 电源系统引入的干扰

一般大功率短波发射机用电系统使用感性电阻，因此会产生较大电流，瞬时电压能达到正常电压的几倍，也会产生干扰脉冲电压。大功率短波发射机工作中会与用电系统协调配合，不可避免地会产生干扰脉冲电压，形成干扰误差。同时，三相电路中的差模干扰和共模干扰会直接影响大功率短波发射机监控系统。

2 大功率短波发射机自动监控系统抗干扰策略

2.1 屏蔽

在大功率短波发射机自动监控系统运行过程中，可以采用一些有效屏蔽导电物体的材料，通过切断传播途径有效规避干扰源的不良干扰。引入干扰屏蔽材料能有效控制内容磁场，将产生的磁场屏蔽控制在屏蔽区域内。大功率短波发射机的干扰源具有多样性，因此需要采用不同的方式屏蔽干扰，包括混合屏蔽、电场屏蔽及磁场屏蔽等[2]。电磁场屏蔽又因频率差异分为高频电磁场屏蔽和低频电磁场屏蔽，其中低频电磁场屏蔽一般采用铁或某些合金实现，高频电磁场屏蔽一般采用铜铝等金属材质实现。在大功率短波发射机的电磁场屏蔽中需要综合考虑低频和高频，建议采用多种金属形成双/层屏蔽层。

2.2 滤波

实现电磁干扰消除的另一个有效途径是滤波，滤波就是对输入信号进行处理和筛选，去除不符合要求的信号，最终保留需求信号，从而有效降低干扰。滤波消除电磁干扰具有一定的针对性，主要是针对高频噪声、瞬间脉冲等，滤波形式也相对多样，可以采用多种方式实现滤波。因大功率短波发射机自动监控系统存在差异，对滤波要求也存在差异，在消除其电磁干扰的过程中可以在电源接口处安装相应装置来消除或减弱干扰。同时，大功率短波发射机为代表的精密仪器对电源要求十分严格，因此可以在电源中安装相应的滤波网络，用以消除高频噪声。

2.3 接地

大功率短波发射机的自动监控系统一般设置在短波发射机周围，因此其电子环境相对复杂、电子设备密集，在静电作用下极易引发静电干扰。如果在大功率短波发射机中引入接地措施，能有效抑制静电干扰。大功率短波发射机自动监控系统接地实际上就是将大功率短波发射机和自动监控系设备进行机壳接地。进行机壳接地时，必须合理分布匹配接地线，尤其是应注意有效规避环路问题[3]。在大功率短波发射机应用中，对于发射机及其自动监控系统需要分别进行接地处理，合理布置接地线，一般接地线使用宽铜带。

2.4 隔离

与屏蔽不同，隔离的主要目是通过隔离分开设备和干扰源设备，起到避免干扰和消除干扰的作用。目前，大功率短波发射机自动监控系统中使用的隔离方式主要是变压器隔离、继电器隔离、放大器隔离、光隔离等。继电器隔离主要是通过电气隔离实现，通过电气隔离作用于系统内的2个单元，从而有效抑制系统中的强电信号和弱电信号，避免其相互联系。变压器隔离应用的主要目的是实现模拟量和电源之间的有效隔离。放大器隔离的主要目的是对放大器进行处理，有效实现静电屏蔽和电磁屏蔽。光隔离实现主要是利用发光元件，通过发光元件实现对电气输入和输出的有效隔离。在大功率短波发射机电磁干扰中采用隔离措施进行电磁防护，虽然能起到一定作用，但是不能完全避免自动监控系统受到干扰，大功率短波发射机实际运行过程中需要配合其他措施综合实现电磁抗干扰。

2.5 其他抗干扰措施

随着信息技术、互联网技术的发展，还应综合考虑引入软件进行相应的电磁干扰屏蔽，如电子狗、软件陷阱等，以有效减少电磁信号干扰引起的错误操作，保证系统正常运行。以大功率短波发射机自动监控系统中应用电子狗为例，当系统程序运行中进入死循环后，程序会重新进行重启并复位，有效解决程序循环或者程序崩溃情况。

3 基于ADS-B自适应技术的大功率短波发射机抗干扰自动监控系统设计

3.1 系统总体构架

基于ADS-B自适应技术的大功率短波发射机抗干扰自动监控系统设计，是在人机交互基础上进行的。基于Visual Studio 2012进行软件和平台开发，最终建立相对科学、便捷、易于操作的人机交互平台，不仅能实现对大功率短波发射机的数据监视和状态监视，而且能实现对其的功能控制[4]。基于ADS-B自适应技术的大功率短波发射机抗干扰自动监控系统总体构架如图1所示。

图1 监控系统总体构架

3.2 软件系统功能及实现

本文提出的基于ADS-B自适应技术的大功率短波发射机抗干扰自动监控系统的监控软件如图2所示，功能实现主要包括4大模块，即监视数据显示模块、大功率短波发射机状态监视模块、应用于人机交互的大功率短波发射机控制模块和通信模块。下面就各个模块的功能实现进行详细分析。

3.2.1 监视数据显示模块

监视数据显示模块主要包括地图背景实现和目标航迹显示两个部分。地图背景显示是其运行的基础，主要通过对大功率短波发射机环境的监测实现。在程序运行过程中，软件和系统会对发射机运行环境数据进行加载和分析，实现对环境参数的分析、显示等功能。这些功能的实现主要通过相关函数调用和控件实现，同时能通过函数及控件实现对内容的设置。基于ADS-B技术进行监控和显示能及时、准确地了解发射机的运行情况等。

3.2.2 大功率短波发射机状态监视模块

大功率短波发射机状态监视模块的主要作用是通过对其运行情况和运行状态的实时数据信息采集，在了解大功率短波发射机各部件和系统运行情况的基础上实现对其工作模式的监视。大功率短波发射机运行状态监视参数包括其工作温度、工作电压及设备运行情况等。通过状态监视模块能实现对其运行风险的监测，预测并发现风险，给出预警，从而进行故障分析与排查。

图2 监控系统软件模块设计

3.2.3 大功率短波发射机控制模块

大功率短波发射机控制模块通过分析监视数据，在此基础上下发传送相应的控制命令，最终实现对发射机的下位机等设备的控制。一般控制模块包括中频控制、抗干扰设置、网络接口设置及基本设置等部分。首先，基本设置的主要目的是对发射机控制信息进行设置，包括登录密码设置等。网络接口设置主要是对发射机的网络接口进行匹配设置，尤其是本地IP地址、客户IP地址等，以维持正常通信[5]。在大功率短波发射机的抗干扰设置中需要综合考虑不同的干扰抑制类型，在此基础上进行数据解码、干扰抑制。中频控制的主要目的是实现对大功率短波发射机的衰减补偿设置，还可设置本振频率和全部通道衰减补偿等。

3.2.4 通信模块

基于ADS-B自适应技术的大功率短波发射机抗干扰自动监控系统的通信模块一般引入TCP/IP协议，实现不同等级发射机之间的信息传递与传输。在监控软件运行过程中，其不同模块具有不同的功能和特点，因此在传输协议选择中必须综合考虑、合理选择。大功率短波发射机状态监视模块及控制模块中对通讯质量有明确要求，而且一般要求较高，建议采用可靠性较高的TCP协议进行传输与通信。

3.3 监控功能设计

3.3.1 总体类型

在大功率短波发射机监控软件设计中，需要围绕其功能模块和组成进行，包括发射机控制、工作状态监视、发射机数据监视等。软件界面设计中建议采用MFC微软基础类库，且这一过程需要考虑人机交互操作。

3.3.2 抗干扰模块设计

本文提出的基于ADS-B自适应技术的大功率短波发射机抗干扰自动监控系统设计的一大核心是抗干扰模块，为实现其功能，必须注重抗干扰参数设置及抗干扰模式转换等，结合大功率短波发射机的特点合理选择干扰抑制措施、信号解码通道等。本文提出的抗干扰模块实现基于CAntiJamming技术，CAntiJamming技术需要一些重要函数协助，包括设置更改函数InfoChange()、信息显示函数InfoShow()等。本文基于大功率短波发射机抗干扰的特征提出了如图3所示的抗干扰模块运行流程图，在监控软件作用下能接收下位机的相应监控信息，并且对监控信息进行解码了解其运行情况，实现对下位机的监视。更改功能模式时，将更改数据添加到发送信息对应表中，发送变更数据到网络，并启动下位机对应处理程序，实现对干扰抑制模块的控制。