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“歡迎乘坐本車,本車是由。。。。。。”公交車上,這熟悉的聲音又在耳畔響起。這時,一個邋里邋遢的中年人一腳踏上車來。他風塵仆仆的樣子,臉上的皺紋如深溝密布,黑黝黝的膚色一看就知道是剛從工地里出來。他的一身俗氣的襯衫粘著若隱若現的石灰,拎著一個破舊的麻袋,還有那被泥濘覆蓋的膠鞋。我暗自慶幸:他離我的座位還遠著呢!在他拿出攥得皺巴巴的紙幣付費后,我帶著一種厭惡的眼神看著他鬼使神差地坐在了我旁邊靠窗的座位,心中大呼倒霉。
汽車開始啟動,他一下子把車窗用力地拉開透透風,只聽見“咯吱”一聲,所有乘客的目光都尋聲投來。我頓時不好意思的低下頭,當作事不關己地翻動著手里的書。他尷尬一笑地搓著手。我在心中怒罵,這是什么人啊,做事那么毛躁,把我都連累了,果真一個鄉下人!隨后又響起了令我討厭的聲音,他不顧形象地扯著嗓門唱起歌來。如果他是一個儀表堂堂的城里人,我肯定會認為他是一個豪放的人。但他不是,因此在我眼中他的歌聲成了噪音。無意一瞟,看到了他露出的發黃的牙齒和他臉頰上粘著的灰塵,在他身邊的我,感覺到被一股熱氣包圍,空氣悶悶的就要窒息,好不自然。我對他的厭惡之情油然而生。我故意面不改色地端坐著,挺胸抬頭。就是要別人看看這城里人和鄉下人的區別,文化人和打工仔的不同。
終點站到了,他急急忙忙地站起來,卻又猛地坐下。我正好奇他的舉動,只聽他說:“對不起,你壓到了我的袋子。”我趕緊移開。他拎起袋子,一步跨出座位卻不小心將袋子上的灰塵弄在我衣服上。他一邊不假思索地從口袋里掏出紙巾遞給我一邊歉意地對我說:“不好意思,不好意思。”等我反應過來后,他已經下了車,不見了蹤影。
我不由得感嘆,表面的完美形象還真比不上這位中年人與生俱來的高尚。如果換作我,我想我肯定不會這樣,我會輕視他,我會把這樣一個禮貌的道歉拋之腦后。
關鍵詞:關鍵詞:多頻段,無人直升機載,收發系統
中圖分類號:TP302.1 文獻標識碼:A 文章編號:
1.引言
雷達信號模擬器是仿真雷達技術性能的特種電子設備,它既可用于雷達系統性能的測試和評估,又可模擬近似電磁環境下我方設備與對方設備的ECM機理和過程,定量檢驗被測設備的干擾效果。本文介紹一種應用于無人直升機平臺的多頻段雷達信號模擬器收發系統。
該信號模擬器收發系統是某無人直升機載雷達綜合保障電子設備的主要組成單元,具有空中動態模擬雷達輻射信號的功能,系統平臺采用了小型無人直升機,要求收發系統單套設備重量低于直升機有效載荷的一半,并有優良的抗振性能。收發系統的主要工作任務為:按信號模擬器指令產生不同模式的信號類型,分時發射不同波段的干擾信號;并對電子偵察系統的干擾信號分時、按波段進行偵收,對其干擾幅度進行檢測。收發系統由I型收發分機和II型收發分機組成。其波段范圍覆蓋UHF~Ku等六個波段。I、II型收發分機在無人直升機平臺上可直接更換。其主要功能是為合成孔徑雷達干擾系統提供多模式寬帶線性調頻和相位編碼的發射激勵信號,并對偵收到寬帶信號進行幅度檢波。
2.系統組成與工作原理
收發系統實現框圖如圖1所示。收發系統I型和II型分機外部形狀體積一致,可相互更換。
圖1 收發系統實現框圖
激勵信號產生工作原理是:由DDS產生線性調頻信號或碼元寬度為固定值的BPSK和QPSK,對其進行帶通濾波后,與二本振信號混頻,經單刀三擲開關選擇進入六波段變頻器,再與各波段一本振信號混頻,產生各波段的線性調頻或相位編碼信號,最后將此信號經過六波段調制功率放大器得到各波段對外輻射的脈沖信號。
大動態接收工作原理:偵收到的雷達干擾信號經低噪聲放大和各波段本振下變頻后進行對數幅度解調。其主要特點是對數檢波,只定性地檢測干擾信號的脈沖幅度、寬度和重復頻率,通過開關切換在一次變頻后濾波檢波,降低接收通道和頻率合成器設計壓力。
頻率合成器工作原理:以一個100MHz高穩定溫補晶體振蕩器為基準參考源,采用數字鎖相和直接倍頻等技術實現系統各相關時鐘和本振信號。
3.主要關鍵技術
無人直升機載雷達信號模擬器收發系統采用并突破了多項關鍵技術,主要有:
(1)多頻段融合
收發系統通過共用波形產生和收發通道,并通過調制開關分時控制實現收發切換達到了六波段融合。其方法為:一方面,基于DDS技術結合頻段搬移產生寬帶LFM信號,再通過頻帶二次搬移產生UHF~Ku波段的寬帶激勵波形;另一方面,采用多波段接收前端把回波信號從射頻波段變換至基帶進行增益控制和對數幅度解調。通過分時發射分時接收降低串擾。利用鎖相頻率合成技術實現頻綜器多波段本振信號共模塊設計也達到了多波段融合設計。
(2)強電磁兼容
電磁兼容和抗干擾設計是多頻段收發系統正常工作的重點問題之一,為適應該平臺載荷低的特點,收發系統在很小的空間內采用模塊空氣密封和分機蓋板屏蔽的兩級屏蔽設計盡可能的降低各波段信號之間的干擾。電路設計上選擇合適的頻段,以避免各頻段的高次諧波和相互交調干擾收發系統。同時,通過系統指標要求合理的選擇系統本振頻率有效的避開了直升機與地面測控車L波段通信鏈路載頻信號之間的諧雜波、交調互擾。
(3)大動態接收
收發系統采用大動態 AGC與大動態視頻DLVA結合實現系統的大動態接收。
(4)微型化集成
收發系統采用了鎖相頻率合成器、多路開關、多波段變頻器、多波段脈沖調制功放、多波段接收前端等部件級微型集成化設計,實現了系統的微型化集成,同時降低了分機的重量減小了分機的體積,從而達到了該平臺的適應性設計,滿足信號模擬器技戰術指標。
(5) 高穩定抗振頻率合成
收發系統通過選用高穩定溫補晶體振蕩器并采用了鎖相頻率合成設計技術實現工作頻率和系統時鐘穩定可靠,同時實現了頻綜器低功耗高可靠性。
4.硬件實現
4.1基于DDS的LFM、BPSK和QPSK信號產生
DDS的原理框圖如圖2所示,它包含相位累加器、波形存儲器、數模轉換器、低通濾波器和參考時鐘五部分。在參考時鐘的控制下,相位累加器對頻率控制字K進行線性累加,得到的相位碼 對波形存儲器尋址,使之輸出相應的幅度碼,經過數模轉換器得到相對應的階梯波,最后經低通濾波器得到連續變化的所需頻率的波形。
圖2 DDS原理框圖
基于常規DDS波形產生模塊,我們已有成熟的模塊可供使用,其主要特點是模式多,數字信號產生性能靈活,成本低。方案設計上以犧牲一定信號幅相失真為代價,直接在較高頻率產生一定帶寬的信號而不進行頻帶擴展,結合輔佐上變頻模塊最終產生中頻信號。本收發系統波形模式有線性調頻和相位編碼兩種方式。該基于DDS波形產生具有技術成熟、成本低、集成度高、體積小、重量輕、功耗低、工作穩定可靠的優點。當信號帶寬較寬時,相位截短誤差和幅度量化誤差序列趨于隨機化,表現為在信號中引入寬帶白噪聲基底。通過濾波可以濾除部分頻率分量,但信號帶寬內的噪聲無法濾除。不過,在接收時匹配濾波器對其有所抑制,所以具體實現時可以降低對噪聲基底的要求。
對基于DDS多模式波形產生電性能測試,測試結果如圖3所示。
圖3(a)線性調頻信號頻譜圖 圖3(b)BPSK頻譜圖
圖3(c)QPSK頻譜圖 圖3(d)QPSK星座圖
4.2實現多頻段融合與強電磁兼容的微型脈沖功放
收發系統發射脈沖峰值功率均超過常規接收機射頻功率。實際設計時考慮到收發開關的損耗和寬溫工作環境,功放功率均較需適當加大。由于系統為脈沖工作方式,且考慮到系統功耗要求,各波段的功率放大器均采用脈沖方式。對于脈沖功率放大器,電源管理電路和散熱裝置直接影響其體積和重量,對于多波段分時工作特性,其電源管理電路和散熱裝置可采用共用設計,將有效降低其重量和體積。
4.3 高穩定抗振頻率合成
對于無人直升機平臺,多波段頻率合成器的要求是時鐘高穩定、頻帶大跨度、多頻點工作、小體積、輕重量、低功耗、低成本和高可靠性。其中高頻率穩定度是機載平臺全機時鐘的關鍵指標。晶體振蕩器特有的壓-頻效應使其成為合成器中對振動最敏感的部 件。在隨機振動條件下,晶振相位噪聲幾乎與其靜態相位噪聲無關,如式(1):
本收發系統采用整體隔振設計,并結合多種輔助抗振措施。在電路設計上采用溫補晶體振蕩器、常規整數數字鎖相及直接倍頻相結合。實驗驗證經多重隔振后,其機載環境下的相位噪聲與靜態相位噪聲相當,如圖4所示,其短期穩定度達10-10/s。
圖4 平臺載荷下Ku本振1KHz處相位噪聲
4.4 多波段大動態接收
收發系統多波段接收通道只對偵收到的干擾信號幅度信息進行檢測,系統要求收發系統具有大動態范圍,采用對數檢波接收通道是合理的。由于收發系統頻段跨度大,方案將采用一次變頻超外差,使不同波段信號均變換至統一頻段,簡化系統電路的復雜度和成本。
4.4.1接收機寄生通道及帶內干擾分析
該雷達信號模擬器只要求檢測電子偵察系統干擾信號的幅度值,因此收發系統擬采用對數接收。各個波段回波信號均變頻至統一中頻,由三選一開關分時選擇不同波段在中頻進行對數檢波。 設計中的兩個問題:(1)寄生通道及電磁兼容;(2)增益接口。
對于多波段系統的電磁兼容,方案需注意主要問題:(1)合成器任何頻點及其諧波分量均不在任何波段接收通道及其鏡像通道內;(2)禁止在合成器方案中采用諧波發生器,避免諧波及其與其它頻點的交調落在任何波段接收通道內;(3)設計合理的變頻窗口。對于本收發系統,各頻段接收機鏡像通道是其主要寄生通道,因此各通道均采用鏡像抑制濾波器抑制寄生干擾。
4.4.2通道增益和噪聲系數
根據工作頻率和接收動態范圍,方案選用ADI公司的對數檢波集成電路AD8313(適用頻率范圍:100MHz~2.5GHz),其動態范圍約為70dB,輸出電壓約為500mV~1.7V,對數斜率約為20mV/dB,其中正切靈敏度約為-65dBm。
接收通道實現框圖如圖5所示。
圖5 收發系統接收通道實現框圖
4.5 收發開關
收發系統微型多波段脈沖功放模塊發射功率大,特別是高頻段,如Ku波段和X波段,該模擬器對收發隔離度要求不高而對損耗要求嚴格,因此高頻段環形器相對損耗較小,是理想的選擇。低頻段環形器尺寸較大,而此頻段開關的損耗較小,因此低頻段中功率微波開關是合適的。兼顧到I、II型功率放大組件的結構一致性,Ku、X、C、S波段收發隔離采用環形器,而UHF和L波段將采用微波開關。
5.收發系統結構設計
收發系統為一個單元形式,分上下兩層安裝,一層為信號產生、發射和收發開關,另一層為接收通道和頻率合成器。射頻接口、電源、控制接口采用盲配形式。
6.收發系統的測試結果
經過工程研制,收發系統接收靈敏度、動態范圍和最低輻射功率均滿足設計指標,達到了使用要求。
7.結束語
某無人直升機載雷達信號模擬器收發系統在多項工程實現上采用了自我研制與合作相結合,充分發揮國內相關單位技術優勢,實現技術互補。特別對關鍵技術進行了多方案實驗和研究,主要包括多模式波形產生;大動態對數檢波幅度解調,多波段脈沖功放超微型化頻率融合。實際證明這種工程化方式是合理的,很好解決了研制周期和產品質量,滿足了平臺應用環境和各項技術指標,并為未來其他應用平臺雷達信號模擬系統的研制提供了一種工程實現的方案。
參考文獻:
[1]費元春等.寬帶雷達信號產生技術[M].北京:國防工業出版社,2002.
[2]弋穩.雷達接收機技術[M].北京:電子工業出版社,2005.
問:編輯你好,我的兒子已經上幼兒園中班了,我準備給他布置一個兒童房,但不知選用什么顏色對孩子心理發育更有利。不同的顏色會對孩子造成什么樣的影響呢?請給我一些建議,謝謝!(合肥 常珊)
答:色彩確實對孩子的心理、智商發育有一些影響。德國科學家就曾做過相關試驗,試驗證明一些顏色會使人體感到舒適,讓人的情緒得到平衡,在這種環境中長大的孩子性格會比較溫和,智商也普遍偏高,行為也更加機敏并富有創造性,這些顏色通常包括淡藍色、黃色、藍綠色、橘色等等,而黑色、灰色、褐色這類顏色則不屬于上述顏色。
在給孩子選擇顏色時,可以在上述顏色中讓孩子自行挑選,我們布置房間是為了孩子,自然要考慮孩子的意愿和喜好,有了孩子參與布置出的兒童房更會讓孩子喜歡。
需要協助孩子交友么
問:我的兒子5歲了,性格有些單一內向,已經上幼兒園一年。最近在和兒子的老師交流過程中得知兒子在幼兒園沒有好朋友,而其他孩子都有自己較好的玩伴。我很是擔心如果孩子沒有好伙伴會對他的成長造成不利,就像幫助兒子交朋友,可是老公認為孩子還小,長大后自然會有朋友的。我不同意他的看法,可不知該如何反駁他。請問該怎樣看待這個問題,我們做家長的是否應該協助孩子廣泛交友?(鄭州 宋春華)
答:美國華盛頓大學的心理學家尤尼斯曾在20世紀90年代做過試驗研究,認為兒童可以從同輩的團體中得到許多尊重和合作的道德觀念。現在,我們的孩子大多是獨生子女,在伙伴的交往中表現了很強的自主性,而隨著年齡的增長,同伴團體的影響力會逐漸增強,許多好的行為規范都是在與同伴的交往中學會的,而如何與人合作、相互尊重更是與同伴的接觸中學到的。所以,父母應該幫助孩子廣泛交友,尤其是你的孩子性格比較內向,更應該培養他的合群性。這種性格的培養,開始越早對孩子今后的影響會越好,所以趕快幫助你的孩子結交志趣相投的同伴吧!
如何才能讓孩子不與陌生人說話
這件事就發生在前不久,一個放學的下午,哦,不,應該是晚上,因為天,已經黑了。這個夜晚幕夜降臨,華燈初上。公交車上,人們緊緊地貼在一起,找不到一絲縫隙我望了望擁擠的人們,又望向了車窗外。窗外,一輛輛車子排著隊慢慢的挪動,無論曾經是跑得多快的車子,這時也再找不到曾經的瀟灑。我淡淡的收回了視線,從書包里拿出作業,執起筆準備做。再瞥了眼窗外,心道:既然堵車,一時半會好不了,不如先做會作業。
已經做了差不多一面,而正在做第12題的自己這時聽見一個沉穩而和藹的女聲響起:“同學,你看,你這道題做錯了,應該選D的。”我聽聞,隨著她的手指看去,隨即抬起頭,一個短頭發,臉上有少許斑點的婦女映入眼簾,高聳的鼻梁,給她增加了幾分高貴氣息,唇邊的弧度,讓她瞬間變得和藹可親。我沖她微微一笑,看向了書本,聽著他的講解,只是剛剛打量她去了,沒有聽清她前面的講解,而后聽著她的講解,眉頭不禁皺了起來,等她講完,我皺著眉請她再講一遍,本以為她會拒絕,沒想到她竟然又從新講了起來,這讓我心里不禁一愣。聽完她的講解,我并沒有馬上改答案,只是細細思考她的話。
過了許久,我抬起頭,嘴角彎起,甜甜的道謝:“謝謝阿姨。”說完便改了答案,思考下一題去了。不一會,我旁邊座位的人下了車,這位阿姨坐在了我的旁邊。她又盯著我的作業看,一會兒她又向我指出了錯誤,那道題目我沒有弄懂,答案也只是瞎蒙了一個,這時聽她一講,我迷迷糊糊的改了個答案,可再仔細去思考,卻完全是一頭霧水,我沖她搖搖頭:“阿姨,您可以再講一遍嗎?我沒有聽懂。”她又耐心的講了一遍,我漸漸有了些思路,可仔細想來,也不對,我不確定的問:“可不對啊?應該是A呀,阿姨您看,找您那樣講應該是這樣的......”“哦,也對哦,呵呵,是我弄錯了,你好聰明啊。繼續努力,數學一定要學好。”我不經意“嗯”了一聲,心里有種說不出的感受,很是怪異。
驚心動魄的周末
下面,我要講述一個真實的故事。
小女孩蘇佳怡今年十三歲了,她的爸爸媽媽每逢周末都不回家,因為他們要去看蘇佳怡的祖父和祖母。
今天,又和往常一樣,蘇佳怡留在家中度過她的周末。白天已經過去,黑夜降臨了。夜晚總是神秘和危險的,蘇佳怡心想。她正在二樓的陽臺上觀望夜空。忽然,門鈴響了,蘇佳怡一邊下樓一邊想:會不會是爸爸媽媽回來了?不可能吧!我沒聽見馬達聲啊!難道來人是爸爸的同學?同事?朋友?對了,有可能是維修工,家里的浴缸正好壞了。蘇佳怡沒多想,就徑直去開了門。這人蘇佳怡從來沒有見過,此人身穿棕色大衣,一條黑色的褲子,頭上還扣著一頂黑色的帽子,戴著一副墨鏡。這位不速之客用輕松愉快的口氣說:“嗨!你好嗎?小姑娘?你父母在家嗎?”蘇佳怡打量了這個人一番,想找出一個破綻看看他是好人還是壞人。忽然,蘇佳怡發現陌生人的背包拉鏈沒有拉好,就假裝走過去給他倒茶,與他擦身而過。啊!刀!蘇佳怡在與他擦身而過的瞬間看見那人背包里的一把尖刀。她的心迅速狂跳起來,一遍遍的問著自己:我該怎么辦?我該怎么辦?不愧是班里的班長,點子就是多。不一會兒,她便想出了一個絕妙過人的點子。這時,陌生人用疑問的語氣問:“小姑娘,我可以見見你的父母嗎?”機會來了!蘇佳怡心想。“哦,當然可以,我父母都在二樓呢!您如果想見,就上樓吧!”現在以陌生人的表情完全是一副“弄不懂小姑娘在干什么的表情”。蘇佳怡裝出一副天真無邪的樣子,對陌生人說:“叔叔,快點上去吧,再晚爸爸媽媽就該睡覺了哦。”陌生人這才放心的上了樓。自顧自地進了樓上最左邊的一個房間。發現房間里沒有人,想要出去,卻發現門已經開不開了。后來,陌生人利用床邊的一部電話聯系到了同伙。而他的兩個同伙,一個被關進地下室,一個先被蘇佳怡改裝過的電鈴的電線電到,后來又被蘇佳怡精心抹上的蛋黃醬所“征服”……
在現代社會中,在我們身邊,有著許許多多的壞人。你也許隨時都會有生命危險。所以,在現代社會中,我們應該學會自我保護!