一种复杂电磁环境模拟训练系统的制作方法

1.本实用新型属于电磁环境模拟技术领域，具体是指一种复杂电磁环境模拟训练系统。


背景技术：

2.复杂电磁环境模拟训练系统用于在部队训练区域快速构建一个模拟真实战场电磁环境的通信电磁训练环境，并可根据需求灵活设置通信电磁对抗场景，为典型通信装备提供模拟对抗训练手段，以便于通信装备在接近战场真实环境条件下的进行通信装备的对抗训练，为复杂电磁环境下部队的通信装备对抗训练奠定基础，解决部队通信装备训练缺乏复杂通信电磁环境的问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述难题，本实用新型提供了一种复杂电磁环境模拟训练系统，用于复杂电磁环境构建，模拟3mhz～3000mhz频段多种类型、多种体制的通信信号和通信干扰信号，适用于战场环境构建、通信训练、通信对抗、实验室教学研究等，功能齐全、性能优秀，具有重量轻、功耗低、人机交互便捷等特点，可快速进行复杂电磁环境构建。
4.为了实现上述功能，本实用新型采取的技术方案如下：一种复杂电磁环境模拟训练系统，包括信号产生模块、hf功放、vhf功放、uhf功放、电源、嵌入式主机、显控系统、工控机箱、hf天线及配件、vhf天线及配件和uhf天线及配件，所述信号产生模块、hf功放、vhf功放、uhf功放、电源、嵌入式主机和显控系统集成于工控机机箱中，工控机安装win7系统，所述电源为hf功放、vhf功放、uhf功放和信号产生模块供电，所述信号产生模块通过300～3000mhz频率与hf功放通信，所述信号产生模块通过30～500mhz频率与vhf功放通信，所述信号产生模块通过3～30mhz频率与uhf功放通信，所述工控机箱分别与hf天线及配件、vhf天线及配件和uhf天线及配件连通，所述工控机箱通过hf天线与hf功放通信，所述工控机箱通过vhf天线与vhf功放通信，所述工控机箱通过uhf天线与uhf功放通信；用户通过显控系统设置通信信号参数、干扰信号参数、保护单元完成复杂电磁环境的构建，显控系统对参数继续校验后(参数是否超出边界、设置是否冲突)，将参数下发信号产生单元。
5.进一步地，所述电源为hf功放提供28v供电。
6.进一步地，所述电源为vhf功放提供28v供电。
7.进一步地，所述电源为uhf功放提供48v供电。
8.进一步地，所述信号产生模块中通信信号通过vhf功放和vhf天线及配件进行信号传输，所述信号产生模块中干扰信号通过uhf功放和uhf天线及配件进行信号传输。
9.进一步地，所述工控机箱包括机箱本体、螺钉一、螺钉二、转接器、网络连接器、usb插座、图形电连接器、按钮开关、螺钉三、散热风机和穿心电容，所述机箱本体内安装设有信号处理模块，所述嵌入式主机、电源通过螺钉一、螺钉二安装设于机箱本体内，所述hf功放、vhf功放、uhf功放设于嵌入式主机、电源下端的机箱本体内，所述转接器、网络连接器、usb
插座、图形电连接器、按钮开关设于机箱本体侧壁上，所述散热风机通过螺钉三设于机箱本体上，所述穿心电容设于机箱本体上且靠近散热风扇。
10.进一步地，所述机箱本体侧壁设有进排风安装板，所述进排风安装板为百叶窗式设置。
11.用户通过显控系统设置通信信号参数、干扰信号参数、保护单元完成复杂电磁环境的构建，显控系统对参数继续校验后(参数是否超出边界、设置是否冲突)，将参数下发信号产生单元；
12.信号产生单元对接收到的信号参数进行解析，根据解析的信源类型产生信源数据，并根据调制类型分配信号产生支路产生对应的通信信号和干扰信号的基带信号波形，并将基带信号经da进行上变频变为射频信号输出给相应的功放单元；
13.根据显控系统配置参数，控制功放单元以相应增益放大射频信号并输出给天线；
14.天线经输入信号辐射出去。
15.本实用新型采取上述结构取得有益效果如下：本实用新型提供的一种复杂电磁环境模拟训练系统，具有以下功能：
16.1)信号辐射功能
17.能够在3mhz
‑‑
3000mhz频段内，模拟产生单个或多个频点的不同体制、不同参数的通信信号；能够在3mhz
‑‑
3000mhz频段内，模拟产生单个或多个频点、梳状、宽带白噪声等不同样式的噪声干扰信号。
18.2)动态调整功能
19.能够按照训练要求，动态改变信号数量、类型、频率、带宽、功率等参数，实时模拟训练时用频装备的增减，以及设备频率、功率等参数的变化。
20.3)频点(段)保护功能
21.能够根据实际工作场景下对特殊频段保护的要求，在模拟产生宽带多频点或多频段的电磁信号时，可设置多个可变的保护频点、保护带宽。
附图说明
22.图1为本实用新型一种复杂电磁环境模拟训练系统的主机组成框图；
23.图2为本实用新型一种复杂电磁环境模拟训练系统的系统原理框图；
24.图3为本实用新型一种复杂电磁环境模拟训练系统的机箱本体的结构示意图；
25.图4为本实用新型一种复杂电磁环境模拟训练系统的机箱本体的俯视图一；
26.图5为本实用新型一种复杂电磁环境模拟训练系统的机箱本体的俯视图二；
27.图6为本实用新型一种复杂电磁环境模拟训练系统的机箱本体的主视图；
28.图7为本实用新型一种复杂电磁环境模拟训练系统的机箱本体的右视图。
29.其中，1、工控机箱，2、嵌入式主机，3、信号处理模块，4、电源，5、hf功放，6、vhf功放，7、uhf功放，8、螺钉一，9、螺钉二，10、转接器，11、网络连接器，12、usb插座，13、图形电连接器，14、按钮开关，15、螺钉三，16、散热风机，17、穿心电容，18、进排风安装板。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的
实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以下结合附图，对本实用新型做进一步详细说明。
32.如图1
‑
7所示，本实用新型一种复杂电磁环境模拟训练系统，包括信号产生模块、hf功放、vhf功放、uhf功放、电源、嵌入式主机、显控系统、工控机箱、hf天线及配件、vhf天线及配件和uhf天线及配件，所述信号产生模块、hf功放、vhf功放、uhf功放、电源、嵌入式主机和显控系统集成于工控机机箱中，工控机安装win7系统，所述电源为hf功放、vhf功放、uhf功放和信号产生模块供电，所述信号产生模块通过300～3000mhz频率与hf功放通信，所述信号产生模块通过30～500mhz频率与vhf功放通信，所述信号产生模块通过3～30mhz频率与uhf功放通信，所述工控机箱分别与hf天线及配件、vhf天线及配件和uhf天线及配件连通，所述工控机箱通过hf天线与hf功放通信，所述工控机箱通过vhf天线与vhf功放通信，所述工控机箱通过uhf天线与uhf功放通信；显控系统设置通信信号参数、干扰信号参数、保护单元完成复杂电磁环境的构建。
33.所述电源为hf功放提供28v供电。
34.所述电源为vhf功放提供28v供电。
35.所述电源为uhf功放提供48v供电。
36.所述信号产生模块中通信信号通过vhf功放和vhf天线及配件进行信号传输，所述信号产生模块中干扰信号通过uhf功放和uhf天线及配件进行信号传输。
37.所述工控机箱包括机箱本体、螺钉一、螺钉二、转接器、网络连接器、usb插座、图形电连接器、按钮开关、螺钉三、散热风机和穿心电容，所述机箱本体内安装设有信号处理模块，所述嵌入式主机、电源通过螺钉一、螺钉二安装设于机箱本体内，所述hf功放、vhf功放、uhf功放设于嵌入式主机、电源下端的机箱本体内，所述转接器、网络连接器、usb插座、图形电连接器、按钮开关设于机箱本体侧壁上，所述散热风机通过螺钉三设于机箱本体上，所述穿心电容设于机箱本体上且靠近散热风扇。
38.所述机箱本体侧壁设有进排风安装板，所述进排风安装板为百叶窗式设置。
39.设备主机的模块组成框图如图1所示：复杂电磁环境模拟训练系统包含信号产生模块、hf功放、vhf功放、uhf功放、电源、嵌入式主机、工控机箱、(信号产生模块、hf功放、vhf功放、uhf功放、电源、嵌入式主机和显控系统装在一个工控机机箱中，工控机安装win7系统)hf天线及配件、vhf天线及配件、uhf天线及配件组成。
40.系统原理框图如图2所示，工作过程如下：
41.1)用户通过显控系统设置通信信号参数、干扰信号参数、保护单元完成复杂电磁环境的构建，显控系统对参数继续校验后(参数是否超出边界、设置是否冲突)，将参数下发信号产生单元。
42.2)信号产生单元对接收到的信号参数进行解析，根据解析的信源类型产生信源数据，并根据调制类型分配信号产生支路产生对应的通信信号和干扰信号的基带信号波形，并将基带信号经da进行上变频变为射频信号输出给相应的功放单元。
43.3)根据显控系统配置参数，控制功放单元以相应增益放大射频信号并输出给天线。
44.4)天线经输入信号辐射出去。
45.主要功能
46.信号辐射功能
47.目前设计信号产生单元可以产生am、fm、cw、dsb、lsb、usb、fsk、bpsk、qpsk、msk、qam通信信号和梳状干扰、宽带噪声干扰、点频干扰等，分为实时模式和回放模式、实时+回放模式，实时模式最多同时16个信号，回放模式最多同时256个信号，均可同时设置三个频段的信号；所以，可完成信号辐射多种通信信号和多种干扰信号要求。
48.动态调整功能
49.目前设计中，一个运行场景用户可以进行时序编辑，分配每个时序波形信号，完成动态调整功能。
50.频点(段)保护功能
51.目前设计中，用户可以设置最多16组保护单元，在进行发送信号设置时，会进行参数校验，判断是否与保护单元冲突，如果冲突则设置不成功。通过软件保证保护单元频段内不产生信号，完成频点保护功能。
52.作用距离
53.这里将3000m作用距离根据通信信号传输衰减方程进行折算，通信信号传输损耗如下：
54.[lfs](db)＝32.44+20lgd(km)+20lgf(mhz)
[0055]
式中lfs为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以mhz计算。由上式可见，自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，[lfs]将分别增加6db。
[0056]
这里按照f＝3mhz，d＝3km，计算可得lfs＝51.52db。
[0057]
hf频段天线增益
‑
5dbi，vhf频段
‑
5dbi～+4dbi，uhf频段≥5dbi，hf频段功放输出100w，vhf和uhf频段功放输出50w，则按照天线增益
‑
5db,信号发射功率50w，则信号最大输出37dbmw，在3000m接收信号37
‑5‑
51.52＝
‑
19.52dbmw。
[0058]
信号
‑
19.52dbm，而一般接收机能处理
‑
70dbm的信号，则hf、vhf、uhf作用距离远大于3000m。
[0059]
工控主机箱设计：
[0060]
因信号产生模块、hf功放、vhf功放、uhf功放、电源、嵌入式主机等各个模块功率高，均需要散热，且要满足接线方便和防淋雨要求，将机箱的中间设计为开模具制造的一体式的散热安装件，各个模块安装在上下两个面，热量传导到散热件中间风道，两个风扇安装在机箱侧面，向外抽风散热，风道与箱内为两个不同腔体，机箱两侧面安装进风板和排风板，设计为百叶窗样式，满足散热及防雨。
[0061]
以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示
的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。