遙測技術在火箭發(fā)動機過載試驗中的應用
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)設計中的幾個關鍵技術
(1)強、弱電信號隔離
由于過載臺的高壓變頻器、驅動電機等強電壓設備在運轉中將對遙測設備的弱電信號造成干擾,如果處理不當,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途徑;
②遙測發(fā)射單元全金屬殼體屏蔽,杜絕了強電設備在空間產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對無線遙測信號產生的峰值衰落Ld=38 dB??紤]到級聯(lián)碼產生的編碼增益Gc=6.3 dB,所以系統(tǒng)裕度M=Pt+Gt+Gr+Gc-Lp-L∑-Ld-Pr=9.3 dB??梢?,各部分增益的分配滿足系統(tǒng)要求,并具有足夠的設計裕度。
3 結 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用,充分驗證了其設計的合理性和正確性,并為其他遙測系統(tǒng)的設計提供了有益的參考。
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