机载蜂窝通信与机载导航系统电磁兼容性研究_15页_3mb

报告摘要

本研究旨在解决机舱内民用公众通信设备对导航系统的电磁干扰问题，突破飞机作为“通信孤岛”的限制。研究基于主流机型和公网通信设备的电磁兼容限值，采用理论分析与仿真相结合的方法，重点分析移动终端设备对导航接收的影响。

技术路线包括以下步骤：

频段 (MHz)	功能	类型	标准依据	带宽 (kHz)	MOPS灵敏度 (dBm)	MOPS带外易受干扰 (dBm)	分析灵敏度 (dBm)	分析总干扰阈值（CW） (dBm)	分析总干扰阈值（PSD） (dBm/Hz)	分析天线增益 (dBi)
962 - 1213	DME	N	DO-189	450	-83	-40	-83	-99	-156	n/a
982	UAT	S	DO-282A	1 MHz	-94	-20	-100	-115	-181	n/a
1030	Mode A/C transponder	S	DO-181C	6 MHz	-73	-9	-75	-96	-160	-2
1030	Mode S transponder	S	DO-181C	6 MHz	-74	-9	-76	-96	-162	-2
1090	TCAS interrogator	S	DO-181C	10 MHz	-76	-9	-74	-96	-163	-2
1090	ADS-B receiver	S	DO-260A	10 MHz	-84	-9	-86	-112	-175	-2
1164 - 1215	GNSS L5/E5	N	Pending	20 MHz	-130.5	-10	-130.5	-120	-180	-5.5

选取GNSS L5/E5频段的导航天线作为受扰接收机进行分析。

干扰路径损耗公式：
$$
\mathrm{IPL} = G_t + G_r + 20 \lg\left(\frac{\lambda}{4\pi D}\right)
$$
等效二次源辐射归一化方向图：
$$
f(\theta) = \frac{1 + \cos(\theta)}{2} \times \frac{\cos\left(\frac{k D_1}{2} \sin(\theta)\right)}{1 - \left(\frac{k D_1}{\pi} \sin(\theta)\right)^2}
$$
等效二次源天线增益计算：
$$
\mathrm{Gain} = 0.81 \times \frac{4\pi}{\lambda^2} \times D_1 \times D_2 = 9.83 , \mathrm{dB}
$$
仿真计算得出：
$$
G_t = f(90^\circ) \times \mathrm{Gain} = -11.22 , \mathrm{dB}, \quad G_r = 0 , \mathrm{dB}
$$
$$
\mathrm{IPL} = -63.69 , \mathrm{dB}
$$
实测数据（RTCA 294导则）：
$$
\mathrm{IPL} = -71 , \mathrm{dB}
$$

杂散信号到达顶部导航天线的强度公式：
$$
I = E - 10 \lg\left(\frac{BW_{Tx}}{BW_{Rx}}\right) - I_{total} + 10 \lg(N)
$$
参数设定：
$$
E = -30 , \mathrm{dBm}, \quad BW_{Tx} = 1 , \mathrm{MHz}, \quad BW_{Rx} = 2.046 , \mathrm{MHz}, \quad N = 58
$$
仿真结果：
- 无障碍物时，Poynting = 1.19 W/m²；
- 有障碍物时，Poynting = 1.01 W/m²；
- 接收机灵敏度：
  $$
  P_{receiver} = P_{MOPS} + \mathrm{Gain}_{ss} = -130.5 , \mathrm{dBm} + 43 , \mathrm{dB} = -87.5 , \mathrm{dBm}
  $$
- 信干比恶化量：
  $$
  A_N = 10 \lg\left(1 + 10^{\frac{SIR}{10}}\right)
  $$