遥测技术在火箭发动机过载试验中的应用

　　2.2 收发天线设计

　　为了降低过载试验台和房顶的发射波能量，发射天线采用柱状单极子天线，其方向图如图5所示。该种天线的方向图在水平剖面表现为均匀的方向性，有利于过载台在高速旋转时遥测信号稳定接收；在垂直方向上，上下方向各有一个较深的零陷，有利于抑制发射信号在试验台和房顶形成的反射波，降低多径衰落的影响。

　　接收天线采用螺旋天线，该天线波束宽度2θ0.5≤10°，指向性强，有利于抑制主波束外反射波的能量。

　　2.3 信道编码

　　遥测数据在传输过程中，由于多径衰落和发动机喷焰的影响，存在随机性和突发性错误。本系统采用级联码+交织编码进行前向纠错，外码为(204，188)RS码，内码为2／3卷积码。由于RS码适用于检测和校正传输过程中的突发性错误，卷积码擅长纠正随机错误，因此二者相结合的级联码既能够纠正随机错误，又能够纠正突发错误，适合于过载台遥测信道的特性。为了尽量提高可纠错的突发误码长度，使突发错误随机化分布，本方案采用螺旋交织编码，交织深度为256 B。经测试，采用级联码后，可以获得6.3 dB的编码增益。

　　2.4 系统设计中的几个关键技术

　　(1)强、弱电信号隔离

　　由于过载台的高压变频器、驱动电机等强电压设备在运转中将对遥测设备的弱电信号造成干扰，如果处理不当，将大大降低遥测信号的采集精度，甚至使遥测功能丧失。因此，强电和弱电信号的隔离将直接影响遥测系统的性能。本设计采取以下隔离措施，较好地解决了强弱电隔离问题：

　　①遥测发射单元采用可充电锂电池供电。纯净、稳定的电源精度保证了各种传感器的测量精度和数据采集精度。正式试验前，充电器通过集流环对锂电池充电，试验开始后，充电回路断开，锂电池为遥测发射单元输出电源。此外，遥测发射单元与过载台固定端由绝缘减振垫隔离，使遥测发射单元电源地与过载台强电汇流地在空间上完全隔离。上述措施在电源上完全隔断了外部干扰源的传导途径；

　　②遥测发射单元全金属壳体屏蔽，杜绝了强电设备在空间产生的强电磁场对遥测弱电支路的干扰。

　　(2)遥测系统各部分增益分配

　　根据无线通信理论，无线电自由空间损耗Lp=(4πR)2／λ2，其中R为有效传输距离，λ为射频信号波长。在本系统R=15 m，λ=0.13 m，所以Lp(dB)=63 dB。本系统发射功率Pt=0.5 W(-3 dB)，发射和接收天线增益分别为Gt=-5 dB，Gr=12 dB，接收机灵敏度Pr=-115 dB，电缆损耗L∑=15 dB。根据现场测试数据，发动机喷焰和多径效应对无线遥测信号产生的峰值衰落Ld=38 dB。考虑到级联码产生的编码增益Gc=6.3 dB，所以系统裕度M=Pt+Gt+Gr+Gc-Lp-L∑-Ld-Pr=9.3 dB。可见，各部分增益的分配满足系统要求，并具有足够的设计裕度。

　　3 结 语

　　针对火箭发动机过载试验台遥测信道的特点，通过科学分配系统参数，合理选择收发天线类型，并采用级联码+交织编码组成的信道编码，成功解决了火箭喷焰和多径衰落对无线电遥测信号的影响。目前，本遥测系统已在火箭发动机过载试验中成功应用，充分验证了其设计的合理性和正确性，并为其他遥测系统的设计提供了有益的参考。