一种新型S频段干扰网络

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【摘要】 文章介绍了一种S频段收发双圆双线五端口网络。从其应用背景出发，分别介绍其重要零部件：圆极化器、频率双工器、滤波器的设计过程以及波导开关购买注意事项，组装所有零部件及走线波导，形成这种新型结构的五端口网络，详细介绍其整体工作原理以及在实际工程应用中出现的问题，并附解决方法，总结经验教训，完善设计过程，形成一套完整的技术文档。

【关键词】 干扰网络 极化器 双工器

20世纪以来，随着无线电通信技术的发展，特别是经过19世纪两次世界大战的洗礼，世界各国对电子信息化战争越来越重视，只有大力发展电子通信技术，才能在未来复杂多变的局势下取得胜利。电子战是未来信息战争的支柱，而电子侦察能力与电子进攻能力是决定战争成败的关键。电子干扰是电子进攻的主要形式，是干扰敌方正常工作的一种作战行动，目的是使敌方电子设备使用能效降低甚至失效。通信干扰作为通信对抗的重要组成部分，是赢得战场控制权的重要手段。现代化战争中成功的通信干扰往往能有效地打击敌方，破坏或降低敌方通信系统的可靠性和有效性。随着军事化理论的不断完善，抗干扰技术的迅速发展，对通信干扰的要求也越来越高。

鉴于以上原因，我们设计出此款微波网络系统，它能实现对敌方S频段正常工作的设备进行干扰，同时对其扩展频段进行监测，具有手段多样-双线双圆极化方式、频带宽的优点。

一、网络组成及工作原理

网络主要由S频段旋转关节、圆极化器、极化双工器、滤波器、频率双工器及波导开关组成，其组成原理框图如图1所示。

通过两个旋转关节调节圆极化器与极化双工器的相对位置，实现网络的线圆转换；通过调整波导开关的状态实现扩展频段与正常频段的转化。扩展S频段收发同极化工作，所以在极化双工器后面直接接上一个同轴频率双工器即可分别输出同极化的收信号和发信号。正常频段要求收发既可同极化工作又可不同极化。这就要求有两个接收口，一个与发射同极化，令一个是与发射成正交状态，这一状态的实现是通过极化双工器实现的。

―设计的中心频率波长。

整个圆极化器由N对螺钉构成，为获得良好的驻波特性，两端各取M对螺钉构成过渡，中间的N-2M对螺钉具有相同的插入深度。给定一个b值，按照公式（3）解出V极化波方向的归一化电纳 。

正交模耦合器也成极化双工器，它的作用是产生两个正交方向的波束。从天线接收下来的信号通过极化双工器可以输出水平和垂直两路信号。鉴于频率范围以及前面波导的特性，这里设置公共端口直径为106mm，直口采用三阶阶梯过渡到标准BJ22出口，侧口采用小孔耦合方式，输出也是BJ22标准出口。对于此极化正交器来说关键是直口阶梯的匹配以及侧口小孔耦合的位置及大小。在HFSS上经过仿真优化，最红得到如下图所示的完整器件。

加工测试后在使用频带内其两个端口驻波均能小于1.1，极化隔离小于-40dB。

四、频率双工器及波导开关的选择

在这个网络结构中我们需要用到两个频率双工器：一个工作在正常频段，另一个工作在扩展收发频段的。频率双工器是一个三端口器件，公共端口允许收发信号同时通过，输出口则分别只允许收或者发信号通过。考虑到功率及整体结构安装，正常频段的频率双工器采用波导腔体结构，扩展频段采用同轴结构。

波导开关是选择频段的关键部件，其切换频率很高，这就要求其具有很好的使用性，每个通路的驻波、损耗都是我们重点关注的地方。好的波导开关基本相当于直波导的特性，详细比较几种厂家的产品，最终选购SMI公司的产品，其电气性能及可靠性符合项目要求。

五、网络整体测试与安装

综合考虑各部件性能特点、结构性能、走线以及与天线座架整体安装要求，最终网络模型如图3所示。

因天线要进行远距离跑车实验，对整体网络的抗颠簸能力有较高要求。对此网络在设计时就加以考虑：增加两个小圆盘稳固上半部分网络且完成与中心体的组合安装，又在下半部分增加一个非规则矩形盘子，一方面将较重的支点与盘子固定，增加网络稳固性，另一方面这个矩形盘子与桶壁靠L型弯角件连接，这样网络就与中心体较牢固的安装在一起。

网络加工回来后，实际测试结果良好：各口驻波均小于1.5，隔离均小于-90dB，有的端口达到-110dB， 满足设计要求。目前该网络已完成验收。

在实际的安装过程遇到过几个问题。一个是网络太大，将其放入中心体时比较困难。也考虑过缩小网络体积，但可活动的空间并不富裕，目前考虑是否改善中心体结构来解决这个问题。二是转极化的电机弯角件。最初这个弯角件固定在最顶部圆盘上，是个L型铝材的。经过实际上车安装应用后发现固定在上盘上一旦电机出现问题，拆卸很麻烦，还有就是当天线旋转到有一定倾角再进行极化旋转时会发生电机齿轮脱轨现象，造成这一现象的原因就是因为电机弯角件软，天线倾斜后对网络造成部分挤压，加重电机旋转的力度，造成弯角件负压过大而弯曲。为了彻底改善这两个问题，将弯角件改成半圆形，固定在圆关节上，材质也改成不锈钢，增加硬度。经过现场实际测试，彻底解决了上面的问题，应用效果良好。

六、结束语

面对日趋复杂多变的国际形式，国家战斗力的提升日趋严峻。现代化战争是一种高科技的电子战争，干扰敌方以及访敌方干扰能力很大成都上影响整个战局。文章详细介绍了一中S频段干扰网络，先是分别介绍重要零部件的设计、选购过程，描述整体网络系统的工作过程，同时复杂的工作环境对网络的影响也做了充分考虑和设计保证，最后就实际安装应用过程中出现的问题予以总结。

参考文献

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