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航天科工203所具备复杂电磁环境构建系统解决方案能力电磁利刃赢得主动权
作者：周述勇吴巍
来源：《中国军转民》 2018年第1期
近年来，航天科工二院203所整合信号模拟与监测、电子对抗、电磁兼容测试等专业优势，开展了复杂电磁环境构建及适应性测试的理论研究及关键核心设备的研发，形成了从内场到外
场的复杂电磁环境构建及适应性测试的成套解决方案。
复杂战场电磁环境，是指在一定的战场空间内，由空域、时域、频域、能量上分布的多类型、全频谱、高密度、动态交迭的电磁辐射信号构成的电磁环境。
其特点为在时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠、能量上为密度不均的环境。
在市场需求推动下，203所开展了复杂电磁环境计算机仿真、电磁环境模拟、信号监测、
适应性评估以及相关的大系统实时控制、高精度时间同步、电磁场景展示等相关技术研究，突
破了一系列关键技术。
立足于复杂电磁环境构建的特殊需求，研发成功了快速捷变矢量信号源、复杂电磁环境监测设备、各类专用信号模拟器等标准产品。
可实现高密度宽带、复杂调制、快
速捷变信号的产生；各类回波、杂波、多径、欺骗、干扰信号的产生；各类信号特征快速提取、分选、记录和回放。
203所针对装备复杂电磁环境适应性考核和鉴定试验，复杂电磁环境条件下训练，装备相
关性能测试的需求，与相关的科研院所、试验基地开展了需求对接．形成了详细的内、外场系
统建设方案，初步开展了相关项目的实施。
后续，203所将以此为契机，优化系统方案，完善标准产品体系，打造核心产品，进一步
开拓市场，促进相关项目的落地，为装备现代化建设再立新功。
（周述勇吴巍）。
第1章绪论1.1 课题背景及意义任何作战行动都在一定的空间和环境中进行。
作战空间和作战环境是一个时代的科学技术、武器装备、作战方式和自然因素有机结合的产物。
当今时代，信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用，孕育了新的战争形态——信息化战争，信息化战争中，交战双方大量使用电子信息装备，不仅数量庞大、体制复杂、种类多样，而且功率大，在激烈对抗条件下所产生的多类型、全频谱、高密度的电磁辐射信号，以及己方大量使用电子设备引起的相互影响和干扰，造成在电磁信号时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上拥挤重叠。
即信息化战争开辟了与陆海空天相并列的“第五维战争空间”——电磁空间，形成了与传统的社会、地理、气象、水文等并重的新的战场环境——战场电磁环境。
随着军队信息化进程的加快，战场电磁环境日益复杂，电磁空间的斗争空前加剧，并对军事活动产生着深刻的影响。
使得战场感知难、指挥控制难、支援保障难以及信息化装备作战效能难。
因此夺取制电磁权，成为夺取制信息权，进而夺取战争主动权的关键。
深入研究复杂战场电磁环境，对掌握信息化战争的主动权，打赢信息化战争具有重要意义。
1.2战场复杂电磁环境的相关研究现状战场电磁环境对于世界而言还是个全新的学科，各国对于战场电磁环境的认识与研究还有无限的提升的空间。
美国国防部认为，电磁环境(EME)是存在于防护区内的一个或若干个射频场战场，在2009年指出战场电磁环境是军队、系统或平台在指定的作战环境中执行作战任务时，可能遇到的在不同频段辐射或传导的电磁发射体的功率与时间分布的作用结果。
前苏联军事百科全书中指出，电磁环境是影响无线电装置或其部件工作的电磁辐射环境。
美、俄(苏)军方对于电磁环境概念的表述不仅限于一定区域内的电磁现象总和，更有时域、频域、空域、能量域“四域”特征方面的认识。
我国对战场电磁环境相关问题的研究起步较晚，且战场电磁环境概念在学术界还未统一。
其中具有代表性的观点是：战场电磁环境，就是指在一定的战场空间内，由空域、时域、频域、能量上分布的数量繁多、样式复杂、密集重叠、动态交迭的电磁信号构成的战场电磁环境。
战场复杂电磁环境视景仿真研究战场复杂电磁环境视景仿真研究0引言现代高科技战争是高技术条件下立体的、多维的战争，是现代化的武器装备、信息、技术、通信、侦察、网络、高级决策能力之间的较量。
在此条件下，人们使用了种类繁多，参数多变的电子辐射武器，导致了战场空间的电磁环境空前复杂、密集、交迭。
面对如此复杂的战场电磁环境，进行相关的数字建模和仿真，对分析战场电磁环境和加快电子战系统的研制进程，以及对电子战性能做出有效评估具有十分重要的意义。
目前战场仿真研究的热点是利用虚拟现实技术，适应多武器平台攻防对抗作战的仿真要求进行高逼真度的视景仿真，把未来数字化战场环境贴近真实地模拟再现。
战场电磁环境视景仿真是指运用计算机仿真、可视化计算、多媒体、图形图像等技术，实现复杂电磁环境条件下战场的逼真呈现，并为作战模拟、分布交互仿真等提供虚拟的战场环境。
战场电磁环境视景仿真就是以电磁辐射仿真为核心，为作战仿真系统提供环境支撑的应用系统。
1系统总体设计战场电磁环境视景仿真系统的主要功能是，通过战场电磁环境仿真系统，生成虚拟战场电磁环境，并在此基础上开展仿真实验，使其作为武器系统效能评估、电子战演练等军事仿真的参考依据。
根据战场中射频电子武器装备的布局态势，综合分析和预测不同工作频率的各辐射源在战场空间某点的频率和场强，用于生成电子侦察和电子干扰仿真计算所需的作战想定和虚拟战场电磁环境。
系统采用视景仿真形式，形象直观地显示辐射源的布局设置，获得虚拟战场复杂电磁环境的综合电子沙盘。
战场电磁环境视景仿真具备电子战驱动能力，可以从电磁辐射角度对仿真结果进行分析和推演，提供一定方案的电子战驱动能力。
同时，系统得出的相关数据，可提供策略方案判断，如：通信网络规划、雷达与干扰威力估算、测向估计、辐射源与测向台布置辅助、航路规划辅助等实际应用功能。
战场电磁环境视景仿真是多系统、多学科、多层次的交叉应用体系。
仿真系统总体设计主要由4个模块组成，分别是虚拟场景仿真、电磁模型建立、电子兵力生成和综合计算与分析。
复杂电磁环境模拟系统
复杂电磁环境模拟系统用于在桌面环境下，采用射频注入的方式模拟各种真实复杂电磁环境，使被测设备在该可控环境下进行指标和功能测试，以检验被测设备在实际电磁环境下的性能，从而在研发阶段就解决被测设备在实际电磁环境下可能遇到的问题。
复杂电磁环境模拟系统可根据配置动态生成用户所需的多路具有复杂信号特征和复杂逻辑关系的电磁信号，包括通用信号、雷达发射信号和目标回波信号、运动目标和多目标信号、卫星通信和导航信号、测控及遥感信号、电子战信号等，并具备信号捕获、记录和动态回放的功能。
●
具备复杂特征电磁信号产生功能，支持多音、连续波、各种脉冲调制、脉内调制、模拟调频调幅调相、数字调频调幅调相、噪声调制、频率捷变等
●
具备多种用途信号特征模拟能力，信号特征库覆盖各种体制雷达、常规通信、电子战、侦察、遥感、测控、卫星通信、引导、导航定位、数据链等各种应用场景
● 具备多通道相参、非相参信号产生功能 ● 具有基带、中频、射频多种信号形式输出能力 ● 具备运动目标信号特征模拟和动态场景模拟功能 ● 具备多目标信号模拟功能
● 具备延时、多普勒、多径衰落等信道特征模拟能力 ● 具备多通道射频信号合成分配功能 ● 具备信号采集和动态无缝回放的功能 ● 具备远程控制能力 ●
具有良好的可扩展能力
概述
功能及特点
● 工作频段范围：DC~40GHz
● 最大模拟带宽：20GHz （f ≤20GHz ），2GHz （f>20GHz ） ● 输出功率范围：-80dBm~-10dBm （仪器端口）
● 输出信号典型相位噪声(1GHz)：≤-79dBc/Hz@10Hz ，≤-124dBc/Hz@10kHz ● 频率转换时间：最短可达100ns ● 模拟器相位变化时间：10ms
● 一次试验单台模拟器的脉内信号形式：≥50种 ● 模拟信号脉冲脉宽范围：20ns~20ms ● 模拟信号脉冲PRI 范围：100ns~100ms ●
模拟信号达到时间精度：优于0.1ns
复杂电磁环境模拟系统分为软件平台、硬件平台以及信号检测系统三大部分。
软件平台由战场频谱管理软件、通用和专用信号库、电磁信号产生系统平台软件三部分组成。
其中战场频谱管理软件用于设置模拟场景，定义一个复杂电磁环境及其作战序列、信号激励的逻辑关系；通用/专用信号库涵盖了通用信号库以及雷达目标和雷达信号模拟软件、卫星通信和导航信号模拟软件、
主要指标
系统组成
通信信号模拟软件、遥感及测控信号模拟软件，及电子战信号模拟软件5类专用信号库，定义了各种信号的基带波形；电磁信号产生系统平台软件根据场景模拟要求动态提取信号参数，调用信号库产生对应信号并经过合成，下载到硬件平台产生射频输出。
硬件平台分为七大部分：多通道复杂信号产生系统、双通道捷变频信号产生系统、12通道相参信号产生系统、相参校准系统、信号合成与分配网络、信道模拟器及信号记录与回放系统。
多通道复杂信号产生系统采用高性能矢量信号源，用于同步产生多通道非相参信号；捷变频信号产生系统采用具有快速频率切换能力的捷变信号源，用于产生捷变频和跳频信号；多通道相参信号产生系统由多通道任意波形发生器和相应同步模块、信号调理模块组成，生成多通道相参信号，用于DBF模拟；校准系统完成相参信号产生系统多通道幅相一致性校准；信号合成与分配网络将18路DC-40GHz宽带信号和1路回放系统的信号分配到19路输出的任意通道输出，完成用户特定的测试功能；信道模拟器用于模拟信道空间衰减、多径衰落、多普勒频移、延时等特征；信号记录与回放系统可实现信号中频采集存储与射频回放，用于真实场景复现。
信号检测系统由一台频谱仪和一台功率计组成，能够对信号的频谱和功率进行实时监控。
敌方干扰信号
我方设备干扰信号
无意干扰信号
多通道宽带通用信号模拟系统
专用信号模拟系统
信号模型库
信号产生系统
场景信号回放系统
复杂电磁环境模拟系统平台软件
信道模拟器
战场管理系统根据模拟场景提取每个被测设备所需的信号生成流程和特征要求，电磁环境模拟系统平台软件根据要求选择适当的信号模型和参数并下发到信号产生系统，信号产生系统按流程生成多通道信号经合成与分配网络输出，施加到被测设备，模拟被测设备所处的动态电磁环境或激励。
其中一个输出端口接信道模拟器，模拟发射信号在空间中经过衰落、空间效应、云雨等影响后的真实传播情况，并最后作用到被测设备上。
在生成多通道相参信号时，由于任意波形发生器产生的相参信号输出路径中包含电缆连接、通道切换、信号调理等，这些环节都会引入通道间幅度、延时、相位的固有误差。
系统采用多通道示波器和多端口矢量网络分析仪组成校准系统，通过校准网络对信号进行切换、耦合和分配实现对系统误差的测量，并经过补偿修正算法控制任意波形发生器完成幅度、延时、相位的补偿修正。
系统配备信号记录和回放设备，可对模拟电磁环境或真实电磁环境进行采集记录，并在事后反复重建射频信号，复现电磁环境。
工作原理
订购信息
矢量信号发生器E8267D Keysight
微波矢量信号源VS5024A 玖锦科技
毫米波捷变频信号源FH5401A 玖锦科技
任意波形发生器M8195A Keysight
微波矢量网络分析仪N5242APNA-X Keysight
频谱分析仪N9030A Keysight
复杂电磁环境模拟系统平台软件TS7601A-CS01 玖锦科技
通用信号库W1905EPW Keysight
通信信号模拟软件TS7601A-C02 玖锦科技
卫星通信和导航信号模拟软件TS7601A-S01 玖锦科技
信道模拟器M9506A Keysight
信号合成和分配网络TS7601A-SD1919 玖锦科技
多通道同步模块M8197A Keysight
信号调理与校准网络U3038P-24 玖锦科技
示波器DSOZ204A Keysight
信号记录与回放系统M9703X Keysight
峰值功率分析仪8990B Keysight
战场频谱管理软件TS7601A-S201 玖锦科技
雷达目标和雷达信号模拟软件TS7601A-R01 玖锦科技
测控信号产生软件W1939EPW 玖锦科技
电子战信号模拟软件TS7601A-E01 玖锦科技
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