一種海上移動平臺微波通訊系統工作性能檢查方法

薛 霞，丁友峰，孫 斌

(中國船舶重工集團公司第七二四研究所，南京 210003)

0 引言

在現代海洋活動中，海上移動平臺組成工作群體，協同工作，對目標進行共同探測和跟蹤。為了在工作群體內部實現數據和信息資源共享，使整個工作群體能對目標進行快速定位、跟蹤和監控，海上移動平臺微波通訊系統由此應運而生。隨著微波通訊系統大批量配備海上移動平臺，在使用過程中不可避免地會產生各種各樣的故障。由于海上移動平臺微波通訊系統自身特點，在修復系統局部故障后，整個系統的工作性能測試比較困難。筆者結合工作實踐，提出了一種在幾乎不增加硬件的前提下實現海上移動平臺微波通訊系統工作性能檢查的方法。

1 海上移動平臺微波通訊系統重要性

海上移動平臺微波通訊系統是一種基于自身和其他平臺產生的信息進行處理、交換的系統。該系統可以用于海上移動平臺的自動目標識別，也可以在進行工作群體協同活動時集中采集和處理水面態勢信息，在工作群體內部實現數據和信息資源共享，使整個工作群體能對目標進行快速定位、跟蹤和監控。海上移動平臺微波通訊系統是工作群體信息交換的匯集和數據處理中心，它可以工作在主導平臺或附屬平臺兩種方式下。

圖1 現行海上移動平臺微波通訊系統工作原理框圖

2 海上移動平臺微波通訊系統工作原理

海上移動平臺微波通訊系統原理如圖1所示。

為了保證工作時信號不受干擾，海上移動平臺微波通訊系統的信號接收和信號發送模塊在時域和頻域上是分開的。主導平臺是整個工作群體通信系統的核心，控制主導平臺與工作群體各附屬平臺的聯系順序，并確定各附屬平臺接收和發送信息的順序。

在主導平臺方式下，海上移動平臺微波通訊系統向空中輻射帶有各附屬平臺系統同步信號和附屬平臺編號的高頻微波信號。發射分系統主要完成海上移動平臺微波通訊系統頻率分集編碼射頻信號的產生、放大;接收分系統主要完成接收其他海上移動平臺微波通訊系統射頻信號，以便進行接收、放大、解碼處理。數據處理分系統主要完成工作群體各平臺之間通過微波鏈路發送的各種指令、信息傳輸和交換的功能。

在附屬平臺工作方式下，利用接收天線尋找主導平臺發射的輻射信號，將接收天線指向主導平臺方向，截獲主導平臺的信息并進行相關信息處理。

3 當前系統工作性能檢查存在的問題和不足

當前常規故障檢查系統主要由狀態監測、測試、故障診斷、設備自檢、管理控制、通訊監視等組成。狀態監測模塊主要實現對被測裝備各種狀態信息的監測;測試模塊主要完成被測對象的性能測試，并實現報表的自動生成;故障診斷模塊主要功能是根據測試模塊測試結果信息或狀態監測故障信息，將故障迅速定位到現場可更換單元，或給測試模塊提供故障診斷測試建議，確定故障部件;設備自檢模塊完成測試診斷設備的自檢，并在設備自身出現故障時給出故障模塊的位置，指導設備維修人員進行設備維修;管理控制模塊主要完成實時監視主控機與測試分機的通訊狀態;通訊監視模塊的主要功能是檢測和監視主控機和各個分機之間的通訊狀況［1］。當前海上移動平臺微波通訊系統的故障檢查系統都是對單一部件或模塊進行定性檢查，只能檢查系統的局部工作情況，無法檢查整個系統的工作性能，不能反映整個系統的工作性能。由于各模塊之間存在相互耦合和匹配問題，所以即使每個模塊檢測都正常，也不能保證整個系統工作正常。

另外，海上移動平臺微波通訊系統的信號發射和信號接收是相互獨立的系統，所接收的信號并不是自身發送出去的高頻信號回波，而是其他平臺海上移動平臺微波通訊系統發送的特定形式的高頻信號。一般情況下，檢查本平臺系統工作性能時需要額外配備與海上移動平臺微波通訊系統相配套的信號模擬器。信號模擬器架設需要配備電源，并與試驗對象之間的距離一般需要2～3 km，且兩者之間不能有遮擋。在實際調試和使用中，上述條件有時難以滿足，而且在使用前需要完成方向對準、方位角測定設置、數據裝訂等準備工作，這些都給海上移動平臺微波通訊系統的調試和使用中的工作性能檢查帶來不便。

4 新式海上移動平臺微波通訊系統工作性能檢查方法

4.1 海上移動平臺微波通訊系統工作性能檢查方法

當前海上移動平臺微波通訊系統有兩種結構形式:一種是使用兩個振蕩器，一個用于形成發射高頻信號，另一個作為接收混頻本振;另一種是上述兩者是同一振蕩器。本文針對這兩種形式分別給出不同的設計構思。

對于第一種結構形式(工作原理如圖2所示），信號發射和信號接收系統相互獨立，可以通過對應的控制關系使信號發射系統模擬其他平臺海上移動平臺微波通訊系統發送來的高頻調制信號，利用可控轉換開關將發射系統的信號送入工作在工作性能檢查狀態下的接收機。

圖2 獨立本振海上移動平臺微波通訊系統工作性能檢查原理框圖

海上移動平臺微波通訊系統工作性能檢查的基本思路是:使檢測調制信息通過海上移動平臺微波通訊系統，然后與設定信息進行比較。為了形成通信回路，將計算機預先設定好檢測調制信息通過接口電路送入編碼和同步模塊，再經過調制模塊后通過可控轉換開關送入工作在工作性能檢查狀態下的接收機。在接收機內，再次經過解碼和同步通道后返回計算機。

在工作性能檢查狀態下，由控制信號形成器模塊產生控制信號，將計算機內的檢測調制信息輸出到高頻信號形成器模塊中。控制信號使高頻信號形成器模塊工作，模擬輸出與正常工作狀態下不同頻率的高頻信號;同時，控制信號使轉換開關1和轉換開關2 動作，高頻信號形成器模塊的輸出信號送入到接收機內，然后經接口電路送入解碼、同步通道后到達計算機。在計算機中對收到的信息進行處理，結果送到顯示系統顯示，供操作員判斷是否與設定信息相符。

對于第二種結構形式(工作原理如圖3所示），通過對應的控制關系，利用發射和接收系統相互獨立這一點，采用雙T 橋部件，將模擬的接收中頻信號送入接收機。

圖3中雙T 橋部件的特性:當3、4 端口中只有一個端口有信號輸入時，1、2 端口各3dB 功分輸出其輸入信號，且3、4 端口相互隔離;當3、4 端口都有信號輸入時，1、2 端口各3dB 功分輸出3、4 端口兩路輸入信號混頻后的差頻信號，且3、4 端口相互隔離［2］。

在工作狀態下，由控制信號形成器給出相應控制信號，使高頻發射信號形成器B1和高頻發射信號形成器B2 其中之一工作，這樣雙T 橋部件端口1、2 平均輸出3、4 端口中一路的輸入信號，其中端口2信號通過可控轉換開關1，再通過調制模塊1 加載調制信號后，作為發射機激勵信號。可控開關2 使檢測調制信號與調制模塊2 隔離。端口1信號則作為接收機本振信號送給接收機。在接收機內與接收天線接收的信號進行混頻，形成中頻信號。中頻信號進入中頻放大器，經過放大等相關處理后進入信息解調部件，解調之后的數據信息送到顯控臺顯示。

圖3 共有本振海上移動平臺微波通訊系統工作性能檢查原理框圖

在工作性能檢查狀態下，控制信號形成器給出相應控制信號，使高頻發射信號形成器B1和高頻發射信號形成器B2 同時工作。可控開關1 使發射機與雙T 橋部件端口2 隔離，可控開關2 使檢測調制信號送到調制模塊2 內，這樣雙T 橋部件端口1 輸出混頻后的中頻信號在調制模塊2 內加載檢測調制信息后，到達接收機的本振信號輸入端。在接收機內由于此時接收天線沒有接收信號，所以在本振輸入端的中頻信號直接進入中頻放大器，經過放大等相關處理后進入信息解調部件，解調之后送到顯示系統顯示，供操作員判斷是否與設定信息相符。

4.2 優點和不足

對比圖1和圖2 可知，在原有海上移動平臺微波通訊系統硬件基礎上僅增加了檢測調制信息儲存器和2個可控轉換開關;在軟件方面則增加了相應控制關系，就實現了系統的工作性能檢測，為使用人員和維修人員提供了一種有效的檢測手段，提高了系統的維修保障能力。由于當前海上移動平臺微波通訊系統的發射系統多采用固態化發射模塊，且與接收天線及波導傳輸系統一樣具有可靠性高、故障率低和故障容易檢測等特點，所以工作性能檢測系統沒有檢測這3個系統的工作性能，但也可以根據工程實際需要改變2個可控轉換開關的位置和增加相關輔助模塊把信號發射系統、信號接收天線及波導傳輸系統包含在工作性能檢測系統中，可完成全系統的工作性能檢測。

圖3 并沒有增加硬件，僅利用雙T 橋部件的特性就巧妙地實現了工作和檢測狀態的切換。而在工作性能檢測狀態下，也是利用雙T 橋部件的特性使雙T 橋部件端口1 輸出中頻信號，解決了工作性能檢測問題。

經實踐證明，該方法能夠方便、快捷地檢查海上移動平臺微波通訊系統的工作性能，保障了系統的正常使用，提高了故障維修效率，同時也為海上移動平臺微波通訊系統后續改進、產品升級提供設計參考。

5 結束語

本文簡要介紹了海上移動平臺微波通訊系統的工作原理和特點，并針對當前海上移動平臺微波通訊系統的兩種結構形式，提出了一種幾乎無需增加額外硬件即可實現系統工作性能檢測的方法。實踐證明該方法簡單可行，可有效提高系統維修工作效率，降低維修中對儀器儀表的依賴，同時也減輕維修人員的工作負擔。

［1］陳軍，楊光.艦載雷達自動性能測試與故障診斷系統技術研究［J］.雷達與對抗，2009(1）:2-3.

［2］吳明英，毛秀華.微波技術［M］.西北電訊工程學院出版社，1987:259-263.