遙測技術(shù)在火箭發(fā)動機過載試驗中的應(yīng)用

　　2.2 收發(fā)天線設(shè)計

　　為了降低過載試驗臺和房頂?shù)陌l(fā)射波能量，發(fā)射天線采用柱狀單極子天線，其方向圖如圖5所示。該種天線的方向圖在水平剖面表現(xiàn)為均勻的方向性，有利于過載臺在高速旋轉(zhuǎn)時遙測信號穩(wěn)定接收；在垂直方向上，上下方向各有一個較深的零陷，有利于抑制發(fā)射信號在試驗臺和房頂形成的反射波，降低多徑衰落的影響。

　　接收天線采用螺旋天線，該天線波束寬度2θ0.5≤10°，指向性強，有利于抑制主波束外反射波的能量。

　　2.3 信道編碼

　　遙測數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于多徑衰落和發(fā)動機噴焰的影響，存在隨機性和突發(fā)性錯誤。本系統(tǒng)采用級聯(lián)碼+交織編碼進行前向糾錯，外碼為(204，188)RS碼，內(nèi)碼為2／3卷積碼。由于RS碼適用于檢測和校正傳輸過程中的突發(fā)性錯誤，卷積碼擅長糾正隨機錯誤，因此二者相結(jié)合的級聯(lián)碼既能夠糾正隨機錯誤，又能夠糾正突發(fā)錯誤，適合于過載臺遙測信道的特性。為了盡量提高可糾錯的突發(fā)誤碼長度，使突發(fā)錯誤隨機化分布，本方案采用螺旋交織編碼，交織深度為256 B。經(jīng)測試，采用級聯(lián)碼后，可以獲得6.3 dB的編碼增益。

　　2.4 系統(tǒng)設(shè)計中的幾個關(guān)鍵技術(shù)

　　(1)強、弱電信號隔離

　　由于過載臺的高壓變頻器、驅(qū)動電機等強電壓設(shè)備在運轉(zhuǎn)中將對遙測設(shè)備的弱電信號造成干擾，如果處理不當(dāng)，將大大降低遙測信號的采集精度，甚至使遙測功能喪失。因此，強電和弱電信號的隔離將直接影響遙測系統(tǒng)的性能。本設(shè)計采取以下隔離措施，較好地解決了強弱電隔離問題：

　　①遙測發(fā)射單元采用可充電鋰電池供電。純凈、穩(wěn)定的電源精度保證了各種傳感器的測量精度和數(shù)據(jù)采集精度。正式試驗前，充電器通過集流環(huán)對鋰電池充電，試驗開始后，充電回路斷開，鋰電池為遙測發(fā)射單元輸出電源。此外，遙測發(fā)射單元與過載臺固定端由絕緣減振墊隔離，使遙測發(fā)射單元電源地與過載臺強電匯流地在空間上完全隔離。上述措施在電源上完全隔斷了外部干擾源的傳導(dǎo)途徑；

　　②遙測發(fā)射單元全金屬殼體屏蔽，杜絕了強電設(shè)備在空間產(chǎn)生的強電磁場對遙測弱電支路的干擾。

　　(2)遙測系統(tǒng)各部分增益分配

　　根據(jù)無線通信理論，無線電自由空間損耗Lp=(4πR)2／λ2，其中R為有效傳輸距離，λ為射頻信號波長。在本系統(tǒng)R=15 m，λ=0.13 m，所以Lp(dB)=63 dB。本系統(tǒng)發(fā)射功率Pt=0.5 W(-3 dB)，發(fā)射和接收天線增益分別為Gt=-5 dB，Gr=12 dB，接收機靈敏度Pr=-115 dB，電纜損耗L∑=15 dB。根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，發(fā)動機噴焰和多徑效應(yīng)對無線遙測信號產(chǎn)生的峰值衰落Ld=38 dB?？紤]到級聯(lián)碼產(chǎn)生的編碼增益Gc=6.3 dB，所以系統(tǒng)裕度M=Pt+Gt+Gr+Gc-Lp-L∑-Ld-Pr=9.3 dB。可見，各部分增益的分配滿足系統(tǒng)要求，并具有足夠的設(shè)計裕度。

　　3 結(jié) 語

　　針對火箭發(fā)動機過載試驗臺遙測信道的特點，通過科學(xué)分配系統(tǒng)參數(shù)，合理選擇收發(fā)天線類型，并采用級聯(lián)碼+交織編碼組成的信道編碼，成功解決了火箭噴焰和多徑衰落對無線電遙測信號的影響。目前，本遙測系統(tǒng)已在火箭發(fā)動機過載試驗中成功應(yīng)用，充分驗證了其設(shè)計的合理性和正確性，并為其他遙測系統(tǒng)的設(shè)計提供了有益的參考。