通信系统中的电磁兼容问题.doc

精品文档通信系统中的电磁兼容问题 摘 要：讨论了通信中的电磁兼容问题，建立了发射机、接收的电磁兼容数学模型。关键词：电磁兼容，发射机，接收机，数学模型1 引言 随着现代通信技术的高速发展，各种各样的通信设备或系统以及其他电子设备越来越密集，从而构成了极其复杂的电磁环境，使通信系统在这样复杂的电磁环境中受到严峻的考验H儿引。因而在现代通信系统中电磁兼容问题已变得日益突出。电磁兼容问题主要由三个方面构成：干扰源、耦合路径、敏感设备H4|，对应于通信系统的发信机、信道、接收机。通信系统的电磁兼容问题有其特殊性。从通信系统的电磁兼容分析与电磁干扰设计角度来说，最主要的方面是减少发射机的非信息性辐射，以及接收机的信息性筛选。本文从发射机和接收机角度分析其电磁兼容问题并建立相应的电磁兼容模型。2 发射机特性及其模型 发射机的基本任务是产生电磁能，这种电磁能在一个十分确定的频带内包含着信息。在必需频带范围内的辐射称为基本辐射，而在必需频带范围之外的辐射称为不希望辐射。这两种信号都会在接收机或别的设备中产生电磁干扰，因此所有发射机都必须当作一个潜在的干扰源来对待。21发射机的离散模式 1)基本辐射 定基本辐射输出功率电平的变化是由正态分布的随机变量来表征，那么基本辐射功率的分布用平均值只及标准偏差盈来表示。在多台发射机情况下，基波平均功率和标准偏差用下式表示： 式中只为基波输出功率的各个测量值；只为工作于不同调谐频率的发射机基波功率平均值；M为取样总数。 2)谐波辐射发射机的非基本辐射主要是谐波辐射，以斜率方式表达，其通用数学模式为 式中， 为基频；A、B为特定发射机决定的常数为第N次谐波的平均功率。 3)寄生辐射除了无用的谐波信号外，发射机还产生其他寄生信号。通常这些寄生信号低于谐波辐射功率，然而在某些特殊情况下可能会引起严重干扰。其模型为 式中，A 、B为特定常数。22发射机的频带模式 1)基本辐射 围绕参考频率的能量分布，是发射机参数及上调制信号的统计参数所决定的。对每一种发射机来说，载频附近的能量分布主要由发射机的基带调制特性来决定。全部频率成分称之为调制边带，并且由调制包络函数来表示。调制包络函数可由分级线性函数来近似： 式中，f为实际频率与参考频率之间的差值；(f+1，f)为第i区的频带；M(f)为频带f边缘上的带外轴射功率相对OdB的下降值；M为第i+1频带(f+1)范围内频谱包线的斜率。 2)谐波辐射谐波辐射中，载频的谐波(N厶)具有很高的电平，假设与载频谐波相关的调制包络与描述基本输出的基带调制包络有相同形状，按照调制方式和发射机的结构，边带所占的带宽或者是对所有谐波都一样，等于基本带宽B(Nf)=NB谐波辐射的功率计算公式为 3)非谐波寄生辐射某些发射机输出非谐波的寄生辐射，这种输出只能在距发射机基频无一定频率间隔f的特定频率区间B中可能有的辐射输出的概率，可表示为 式中，H为取决于发射机种类的一个常数；B为所考虑的频带宽度。 4)发射机噪声当发射机的功率较大时(PlkW)，带宽噪声的功率值应加以考虑。噪声的平均功率可加到靠近载频的各频率的调制包络功率上。对其他各频率，噪声电平可以用非谐波辐射相同的方法来描述。3 接收机特性及其模型与发射机不同，接收机主要的作用是接收有用的信息，因此接收机的电磁兼容分析主要从接收到的信号中筛选出有用的信息。由于一个发射源与一个接收器就有多个发射一响应对组合。当存在多台收发设备，发射一响应对的数目往往十分多。所以一般采用分级筛选方法，包括幅度筛选、频率筛选、交调互调。31幅度筛选 1)同频道敏感度阈值模型在信号与噪声相等条件下，即接收机噪声为 2)邻近频道敏感度阈值模型虽然幅度在评定邻近频道干扰中是一个重要因素，但是不需要在幅度筛选中单独考虑这一类干扰，而是将同频道幅度筛选结果用作在频率筛选和详细预测中邻近频道干扰预测的基础。 3)带外敏感度阈值模型超外差接收机通常对带外信号最敏感，这些带外信号能被混频并变换为中频通带频率，然后产生响应。有几种方式，通过它们，带外发射可被转换为超外差接收机通带频率之一，其中最重要的发生在第一混频级。对单次变频超外差接收机能产生乱真响应的频率： 式中，P为本振谐波数；q为干扰信号谐波数；flo为本振频率；flf为中频。32频率筛选 在频率筛选中，考虑发射机调制包络和接收机选择性曲线，考虑相对带宽来决定修正系数，此系数加到幅度筛选干扰余量上。 1)同频道干扰频率模型用于计算频率筛选方法中同频率干扰的接收机参数是基频和最窄带宽(对超外差接收机是中频带宽，对调谐射频或晶体一射频接收机是射频带宽)。在完成频率筛选中采用这些参数的标称值，通常这些值可由设备规格书得到。 2)邻近频率干扰频率模型 (1)中频选择性通用模型：对于超外差接收机，在确定接收机对邻近频道干扰有鉴别力时，中频选择特性很重要，用于表示接收机中频选择性的数学模型S(f)可用频率间隔f，的分段线性函数来表达: 式中，S为可用区选择性曲线斜率；f为可用区带宽；f=ffOR. (2)中频选择特性综合模型： (3)射频选择性综合模型： 对频率筛选，射频选择的影响是通过规定fmax来模拟的，fmax代表在接收机和潜在于扰发射(对于它邻近频道效应是重要的)之间的最大频率间隔。3)接收机乱真响应频率 33互调模型 完成互调预测的目的是区分在电磁环境中的发射机对，它们的发射的频率可能引起特定接收机内的这种干扰，然后计算最终的信号干扰比。 1)互调频率模型能在接收机内产生互调干扰的信号应满足下述关系： 式中，f1和f2为两个干扰发射的频率,fOR为接收机调谐频率；BR为中频带宽，在中频带宽内互调产物明显。 2)互调幅度模型利用等效输入功率电平，即利用调谐频率的输入信号电平(在接收机内产生等效结果所需的)来表示互词产物是很方便的，然后加了中频选择性的防护作用来决定合成干扰。等效输入信号PE表达式为 式中，PN和PF为由频率fN和的fF干扰信号产生的接收机输入端的功率(dBm)；PE为等效输入功率(dBm)；fN为fOR最近的干扰发射频率；fF为离fOR最远的干扰发射频率；m、n为与互凋阶数.有关的常数(m对应于近信号的谐波，n对应于远信号谐波它们混频产生互调产物)。 3)由频谱特性数据得出的互调模型频谱特性测量的条件由下式决定： 互调系数由下式给出： P(fN，fF)定义为在fN和fF的两个信号产生标准响应，即在输出(信号+噪声)/噪声6dB作为互调结果所需的功率。34交调模型 在接收机邻近频道区中的强信号可能产生大的交调干扰，在这种类型电磁干扰中，不希望信号对希望信号进行调制。交调产生于非线性效应，并要求干扰具有幅度变化，即调幅。 由调幅双边带干扰产生的交调可表示为 式中，SI为输出信噪比(dB)；R为有效干扰信号功率(dBm)；CM为交调参数。4 结束语通过以上对发射机、接收机的电磁兼容问题的分析并建立相应的模型，有助于通信系统的电磁兼容与电磁预测分析及