[发明专利]一种基于工作频率与层次分析法的机载天线布局的量化评估方法

摘要

本发明公开了一种机载天线布局的评估方法，该方法步骤一遴选出容易产生相互干扰的天线对，并构建机载天线对集合AU＝{U₁,U₂,U₃,U₄,U₅,U₆}；步骤二计算发射设备的二次、三次谐波在接收设备中的干扰值；步骤三计算发射设备与接收设备的干扰耦合余量S；步骤四计算耦合余量矩阵A；步骤五确定各天线对相对于整机的重要程度，构建权重矩阵W；步骤六确定对于整机的干扰余量超标值z；步骤七对各种方案的评估结果进行排序，确定出机载天线布局的最佳方案。

主权项

1.一种基于工作频率与层次分析法的机载天线布局的量化评估方法，所述机载天线布局包括有4种方案；方案1：第三超短波天线D安装在机身后尾梁上方；第一超短波天线B、第二超短波天线C顺次安装在尾梁下方；且在同一平面下观察时，第三超短波天线D位于第二超短波天线C之后；短波天线A安装在尾梁侧方；方案2：第三超短波天线D安装在机身后尾梁上方；第一超短波天线B、第二超短波天线C、顺次安装在尾梁下方；且在同一平面下观察时，第三超短波天线D位于第一超短波天线B与第二超短波天线C之间；短波天线A安装在尾梁侧方；方案3：第一超短波天线B与第二超短波天线C顺次安装在机身后尾梁上方；第三超短波天线D安装在尾梁下方；且在同一平面下观察时，第三超短波天线D位于第一超短波天线B与第二超短波天线C之间；短波天线A安装在尾梁侧方；方案4：第一超短波天线B与第二超短波天线C顺次安装在机身后尾梁上方；第三超短波天线D安装在尾梁下方；且在同一平面下观察时，第三超短波天线D位于第二超短波天线C之后；短波天线A安装在尾梁侧方；其特征在于所述机载天线布局的量化评估包括有下列步骤：第一步：依据工作频率归类；工作频率为2MHz~30MHz的短波电台记为U_A；工作频率为30MHz~88MHz的第一超短波电台记为U_B；工作频率为108MHz~400MHz的第二超短波电台记为U_C；工作频率为30MHz~88MHz,108MHz~400MHz的第三超短波电台记为U_D；第二步：获取天线干扰耦合关系；依据短波电台与超短波电台之间产生的二次、三次谐波的干扰，该干扰通过天线进行传播，即天线干扰耦合关系为AU＝{U₁,U₂,U₃,U₄,U₅,U₆}；第一种天线干扰耦合关系记为U₁：是指第一超短波电台U_B与第二超短波电台U_C之间的干扰，即U_B与U_C；第二种天线干扰耦合关系记为U₂：是指第一超短波电台U_B与第三超短波电台U_D之间的干扰，即U_B与U_D；第三种天线干扰耦合关系记为U₃：是指第二超短波电台U_C与第三超短波电台U_D之间的干扰，即U_C与U_D；第四种天线干扰耦合关系记为U₄：是指短波电台U_A与第一超短波电台U_B之间的干扰，即U_A与U_B； 第五种天线干扰耦合关系记为U₅：是指短波电台U_A与第二超短波电台U_C之间的干扰，即U_A与U_C；第六种天线干扰耦合关系记为U₆：是指短波电台U_A与第三超短波电台U_D之间的干扰，即U_A与U_D；第三步：计算发射设备的二次、三次谐波在接收设备中的干扰耦合功率；在天线干扰耦合关系AU＝{U₁,U₂,U₃,U₄,U₅,U₆}中，发射设备与接收设备之间的干扰耦合关系是互易的，发、接设备既是干扰设备，也是受扰设备，所以干扰耦合功率为P_in∈[P_BC,P_BD,P_CD,P_AB,P_AC,P_AD]；在第一种天线干扰耦合关系U₁下产生的干扰功率记为P_BC，是指将第一超短波电台U_B发射的干扰信号在第二超短波电台U_C的接收机端口处产生的干扰信号；在第二种天线干扰耦合关系U₂下产生的干扰功率记为P_BD，是指将第一超短波电台U_B发射的干扰信号在第三超短波电台U_D的接收机端口处产生的干扰信号；在第三种天线干扰耦合关系U₃下产生的干扰功率记为P_CD，是指将第二超短波电台U_C发射的干扰信号在第三超短波电台U_D的接收机端口处产生的干扰信号；在第四种天线干扰耦合关系U₄下产生的干扰功率记为P_AB，是指将短波电台U₄发射的干扰信号在第一超短波电台U_B的接收机端口处产生的干扰信号；在第五种天线干扰耦合关系U₅下产生的干扰功率记为P_AC，是指将短波电台U_A发射的干扰信号在第二超短波电台U_C的接收机端口处产生的干扰信号；在第六种天线干扰耦合关系U₆下产生的干扰功率记为P_AD，是指将短波电台U_A发射的干扰信号在第三超短波电台U_D的接收机端口处产生的干扰信号；第四步：计算发射设备与接收设备的干扰耦合余量；将短波电台U_A的接收机灵敏度记为A_rmin；将第一超短波电台U_B的接收机灵敏度记为B_rmin；将第二超短波电台U_C的接收机灵敏度记为C_rmin；将第三超短波电台U_D的接收机灵敏度记为D_rmin；为了保证直升机系统能够进行正常工作，需要保证到达接收机端口的干扰信号低于接收机灵敏度至少6dB，接收机端口干扰信号与接收机灵敏度之间的余量为S_in∈[S₁,S₂,S₃,S₄,S₅,S₆]；第一种耦合余量情况记为S₁，即S₁=C_rmin-P_BC-6dB；第二种耦合余量情况记为S₂，即S₂=D_rmin-P_BD-6dB；第三种耦合余量情况记为S₃，即S₃=D_rmin-P_CD-6dB；第四种耦合余量情况记为S₄，即S₄=B_rmin-P_AB-6dB； 第五种耦合余量情况记为S₅，即S₅=C_rmin-P_AC-6dB；第六种耦合余量情况记为S₆，即S₆=D_rmin-P_AD-6dB；当S_in≥0时，说明两带天线设备之间不存在干扰，则S_in的取值记为0，接收机端口干扰—灵敏度DS_in＝0；当S_in＜0时，说明两带天线设备之间可能存在干扰，则S_in的取值为|S_in|，接收机端口干扰—灵敏度DS_in＝|S_in|；将上述数据处理过程用函数表示为同理可得，将数据处理后的耦合余量用矩阵的形式表示为DS＝[DS₁ DS₂ DS₃ DS₄ DS₅ DS₆]；第五步：根据短波电台与超短波电台的使用优先级，构建各电台相对于整机的权重矩阵；根据各电台的使用优先级，采用层次分析法，构建各干扰耦合关系对于整机的作用程度矩阵：w₁表示干扰耦合关系U₁对于整机的作用程度；w₂表示干扰耦合关系U₂对于整机的作用程度；w₃表示干扰耦合关系U₃对于整机的作用程度；w₄表示干扰耦合关系U₄对于整机的作用程度；w₅表示干扰耦合关系U₅对于整机的作用程度；w₆表示干扰耦合关系U₆对于整机的作用程度；将天线的使用优先级采用权重值的形式表示为W＝[w₁ w₂ w₃ w₄ w₅ w₆]； 步骤501：构建指标体系层次结构关系；将直升机干扰耦合余量DS＝[DS₁ DS₂ DS₃ DS₄ DS₅ DS₆]作为目标层；将第一步中获得的直升机短波、超短波电台间的干扰耦合关系集合AU＝{U₁,U₂,U₃,U₄,U₅,U₆}作为准则层；将短波电台和各超短波电台的使用优先级W＝[w₁ w₂ w₃ w₄ w₅ w₆]作为措施层，从而构建得到直升机层次结构关系；步骤502：根据短波、超短波电台的使用优先级W＝[w₁ w₂ w₃ w₄ w₅ w₆]，获得存在干扰关系的电台在正常工作时，对于整机的指标权重标度；天线的使用优先级通过各电台使用的优先级别进行确定，对照表1所示：  耦合关系比较   对比值   耦合关系比较   对比值   U₁对U₂  1/2   U₂对U₆  6   U₁对U₃  1/2   U₃对U₄  7   U₁对U₄  5   U₃对U₅  7   U₁对U₅  5   U₃对U₆  6   U₁对U₆  4   U₄对U₅  1   U₂对U₃  1   U₄对U₆  1/2   U₂对U₄  7   U₅对U₆  1/2   U₂对U₅  7   将表1中6对存在干扰耦合关系的设备依次比较结果用矩阵的形式表示，记为权重判决矩阵K；根据表1中的比较结果，所述权重判决矩阵K具体化为：步骤503：对权重判决矩阵K中的每一列向量进行归一化处理，并取算术平均值，得到短波、超短波电台的使用优先级权重矩阵W＝[w₁ w₂ w₃ w₄ w₅ w₆]，计算得到短波电台和各超短波电台的使用优先 级W＝[0.21 0.32 0.32 0.04 0.04 0.07]；第六步：确定对于整机的干扰余量超标值；将耦合余量矩阵DS＝[DS₁ DS₂ DS₃ DS₄ DS₅ DS₆]与天线对权重矩阵W＝[w₁ w₂ w₃ w₄ w₅ w₆]的转置进行矩阵相乘，得到对于整机的干扰余量超标值记为Z；第七步：根据4种天线布局方案，重复第一步至第六步，对各种布局方案进行量化，确定出天线的最佳布局方案。