微波炉的辐射干扰特性及采取的抗干扰措施_图文

1、第卷第期北方交通大学学报粤丝至旦型丛堡翼堡趔巡燮型翌型墅坠塾墼文章编号：呻一（）一呻微波炉的辐射干扰特性及采取的抗干扰措施范季陶，周克生（北方交通大学电子信息工程学院，北京）摘要：在有微波炉辐射干扰的情况下，许多工作在频段的无线通信系统出现了性能严重下降的情况为解决这一问题，本文首先分析微波炉干扰在时域和频域呈现的特性，并在【的标准“类冲击性噪声模型”的基础上，根据微波炉辐射干扰的一阶统计特性，为微波炉的辐射干扰建立模型然后在这一模型的基础上，研究无线通信系统的最佳接收方案关键词：标准娄冲击性噪声模型；最佳接收机；交织中图分类号：，文献标识码：电，一幽（帕础曙卸】料，萄，刨，）矾口咖瑚“肛删亡

2、【驻商哺脚，王咖，日扭“目，托。）啦柑“。咒。上，。，劬抡垠【矗哪：砌【洲；啪；随着人们饮食观念的变化，家用微波炉因具有快速、方便的特点，而逐渐进入寻常百姓家，且有不断增长的趋势微波炉辐射基频为（±），属工科医（）频段，其射频输出的功率范围为，其在宽频带内产生的辐射会对周围的电子通信设备产生影响另一方面，越来越多的无线设备工作在频段，特别是新型无线通信系统例如近期在全世界范围内掀起热潮的蓝牙（）技术，美国的个人通信系统，欧洲的（葛和日本的个人手持电话系统，都可能受到微波炉辐射电波的干扰其它系统如低地球轨道人造卫星系统、无线局域网也指配了工科医频段（）举例来说，工作在频段（）的蓝牙通信

3、系统，虽然采用了跳频扩谱（）技术结合前向纠错（）技术来克服一般的高斯噪声干扰，但这种抗干扰措施在微波炉的辐射干扰下基本无所作为这是因为微波炉的辐射频段与蓝牙的工作频段相同，并且微波炉的干扰辐射频带太宽（几十至几百兆赫兹），强度太高，而蓝牙的跳频带宽仅有几十兆，可能整个工作频段都湮没在微波炉的辐射干扰之中为此，某公司在日本无线展览会的现场进行了与微波炉之问的相互干扰实验结果表明在使用了微波炉的粹薯品羿；翟晕苗指嘉一），男，山东戚海，顿士；。！查茎望查竺竺塑塑兰兰情况下，示波器显示的网眼图形（）发生明显的混乱该公司的人解释说：“在无干扰的情况下，数据传送速率为，一旦使用了微波炉，由于干扰的出现，数

4、据传送降至或更低甚至发生数据传送中断”因此全世界电磁领域的许多著名的专家、学者对微波炉的辐射发射进行了大量的测量和深入的研究，提出了许多新的技术，包括如何提高无线通信系统的抗干扰能力以及如何减小微波炉等工作在工科医（）频段设备的无线辐射干扰，取得了巨大的成就下面就微波炉辐射的机理、辐射干扰的电磁特性以及在无线通信系统中应采取的抗干扰措施分别予以讨论微波炉辐射器基本结构及工作原理微波炉主要由直流电源、微波发生器（磁控管）、连接波导、箱式加热器等几部分组成图为典型的微波炉结构图插销与引线将电力引入微波炉后部的电源变压器，此变压器把、的进线交流电压升至很高的交流电压（以上）此高压交流电经高压电容器和

5、整流器的整流和滤波变为直流电再加给磁控管在磁控管内，在直流电压下，阴极发射出电子，这些电子又在磁场的作用下，在谐振腔内做圆周运动，在此过程中完成了电能向微波能的转换产生的微波通常为，此“微波能”经波导传输到微波炉的内部空腔炉顶的搅拌器缓慢地转动，使微波在炉膛内均匀分布炉膛即微波谐振腔，也称加热器，用金属板制成微波在炉膛壁间来回反射，不断地被食物吸收，从而加热了食物插销与引线电源变压器高压电容器磁控管波导搅拌器炉膛炉门转盘器电机图微波炉的结构图辐射发射产生的机理与特征磁控管是微波炉产生骚扰的主要骚扰源磁控管接收交流整流器的半波输入功率，频率正比于整流器的输入电压的频率由于微波炉发出的微波受电源频

6、率、搅拌设备等调制，辐射发射为调幅（）和调频（）波能量泄漏的一个主要原因是微波炉外围的接缝（如箱板之间以及箱板和控制按钮之间的接口处等），其可能在某些频段对和调制波充当裂缝天线的作用辐射发射不是常数，而是时间的函数，并且各个方向辐射值不等对于不同的波动类型，由于调制的作用，整个辐射模型变得很复杂而且磁控管的输出特性以及磁控管的温度、微波炉腔内的湿度和被烹调物质的尺寸位置等负载特性都将影响辐射发射的频率和电平下面是在屏蔽室内对微波炉辐射发射的测得结果，测量点距微波炉炉门，这里只作定性分析图为时域波形图从图（）中可以看出，微波由于受到电源等信号的调制作用以及其它因素（以上已提到）的影响，透过微波炉

7、裂缝天线辐射出的波形呈现出一种比较复杂的结构受电源信号周期性的影响，微波炉的辐射发射也呈现出周期性另外从图（）中还可以看出，这种干扰波形在时域中具有突发性（即出现瞬时尖峰脉冲）和连续性（即出现尖脉冲群）图是从频谱领域来了解微波炉的辐射干扰特性由于时域波形呈现出尖峰脉冲特性，因此微波炉辐射干扰分布在较宽的频带内，而且幅度很高从图中可以看到，微波炉辐射发射的能量主要集中在以为中心的一个很宽的频带内，干扰带宽达到几十甚至上百兆比最大辐射点（图中的处）的辐射场强高达印这样的大范围，高强度的辐射对于其周围其它无线通信系统的干扰是非常大的第期范季陶等：微波炉的辐射干扰特性及采取的抗干扰措施】一一一菡口趣罄

8、，噼（）呈现周期性（横轴为嬲格）（）呈现突发性（横轴为坶丰子）围微波炉辐射时域波形图；蓉氲罂，圈徽波炉辐射频域波形图为了减小微波炉对无线通信系统的辐射干扰，一般只能采取最直接的方法：让无线通信设备远离微波炉的辐射区，但这并非最方便之举为了提高无线通信系统的抗干扰性能，许多专家学者经过大量的研究，提出了一系列抗干扰方案，微波炉辐射的抗干扰措施微波炉干扰的辐射发射特性首先是呈现出“冲击性”的，即有高强度的尖脉冲出现；同时又呈现出冲击的连续性，即出现脉冲群为此，本文从以上两种特性出发，来研究无线通信系统的抗干扰方案下面将介绍一种比较著名的抗干扰方案，这一方案的基本原理是：首先在的标准“类冲击性噪声模

9、型”的基础上，根据微波炉辐射干扰的一阶统计特性，建立一个数学模型，而后通过对这个模型的研究提出一个最佳接收方案类冲击模型首先简要介绍一下类冲击模型的标准“类冲击噪声模型”作为“人为冲击性噪声”的统计物理模型是十分著名的这里的冲击性噪声又称作脉冲噪声，它由一系列具有不同方差的高斯噪声表示这些高斯噪声源的辐射服从泊松分布，因此在这类模型中，高强度的脉冲干扰呈现随机性在这里有理由提出这样一个疑问：类冲击模型的高强度干扰脉冲是呈现随机性的，但在微波炉的辐射中，这种于扰是呈现连续性的，似乎微波炉的辐射干扰不能在类冲击模型的基础上建模但是研究表明干扰的一阶统计特性，例如幅度概率密度（），并不依赖于于扰是否

10、具有连续性虽然两个波形分别具有随机性和连续性，但它们仍可以具有相同的一阶统计特性，而且实验证明用类冲击模型为微波炉的辐射建摸是合理的，一般来说，一个窄带噪声（）可由它的同相分量和正交分量组成即（）（）（氓）（蜘（毗），这里，是噪声的中心频率现在将辐射能量的同相分量和正交分量归一化（）（），则每一分量的概率密度为加如柏如一三兽趟警，北方交通大学学报第卷加）一（）蚤彘唧（麦卅！丌口二地（圳薹考菱唧（菱）州！、，丌口二“，；，订丁，其中是高斯噪声与非高斯噪声的平均能量比，是冲击指数类冲击噪声模型中，噪声的冲击性就是由这两个参数（和毛）所体现参数和可以从测量得到的干扰波形的包络估算出来即笼筹知，她岩掣

11、“一（一）（）其中，。，这里表示实验中测得的干扰包络值，为求均值从测得的波形中估算出参数和以后，类冲击性噪声模型就建立起来了下面讨论用已建立起来的模型进行最佳接收方式的设计，最佳接收机设计最大似然检测由于能够最大程度的减小误码率而被誉为最有前途的信号检测机制用这种机制实现的接收机称为最佳接收机以传送进制符号为例，在最佳接收机制中，接收机在一个独立的符号周期中对信号采样次，然后根据一个似然函数来决定接收结果接收机最终的判决信号一定要使似然函数最大在高斯噪声的环境下，似然函数的形式一般为一（。）（。）（）式中，。、。分别是接收信号的第个采样点的同相和正交分量，。城。，为可能传送信号；的第个采样点的

12、同相和正交分量（净，）从上面的判决函数中可知，传统的关于高斯噪声的最佳接收方案是将与接收信号具有最近距离的候选信号作为最终判决结果但是在类冲击性无线噪声模型中，判决函数为除一薹珊：虹鼍盘型一最；这一函数包含了类冲击噪声的两个参数和乞因此，这种最佳接收机考虑了干扰的冲击特性在类冲击噪声模型基础上设计的最佳接收机在一个符号周期采了个独立的采样点，并且用这个采样点中没有被高强度脉冲干扰过的样本点来决定最终的判决信号一般情况下，由于类模型中的脉冲噪声是随机的，这个采样点中总有未被强脉冲干扰的点，因此这种接收机可有效的克服了随机脉冲干扰但是，由于微波炉的脉冲干扰并非呈现类模型中的随机特性，而是呈现连续性

13、的这样极有可能在一个或几个信号周期内，所有的采样点都被强脉冲干扰信号所湮没，因而对最佳接收机目前的改进方式并没有取得更好的效果为此，本文又采用了交织技术，以克服连续干扰给无线通信系统造成的不良影响以传送进制的符号为例要发送一串代码（每个比特组成一个进制符号发送）：（换为进厂一互换制应发送），由于在发送端进行交织，实际所发出的符一互换号为叫（仍为每个比特组成一个进制卉一卉上符号：），交织原理见图一交织深度一这样在接收端看来，实际上是将一个进制符号周期内的图交织原理豳采样点与其它符号采样点进行了交织，即完成了一个符号周期内各个采样点的分离当出现连续冲击性干扰时，由于采样点的分离，使得一个符号周期内

14、各个采样点同时受到大强度干扰的可能性很小，因此这种接收方案有效的克服了微波炉发出的这种高强度连续的、冲击性干扰但要注意，由于微波炉辐射干扰的周期性，交织深度不能为干扰信号周期的整数倍，否则交织技术将失效竺！竺苎兰塑竺！竺鎏竺竺！翌三苎竺竺墨墨壁竺苎三苎！塑结束语由于频带是对所有无线电系统都开放的频带，因此任何一个工作在该频段的无线通信系统都会遇到不可预测的干扰源在众多的干扰源中，微波炉可以算上是“佼佼者”由于微波炉通过裂缝天线辐射的干扰具有冲击性和连续性，使其不同于一般的高斯噪声因此，用来克服一般高斯噪声的接收机制在微波炉辐射干扰下，已经失去了应有的效用，于是本文在对微波炉辐射的一阶统计特性进

15、行建模的基础上又提出了新的接收机制，考虑了冲击噪声的影响，并采用交织技术克服了冲击干扰的连缭性随着通信技术的发展，将会有越来越多的无线通信设备和家用电器设备等工作在频段，这些设备问的毒扰也将会越来越严重因此，应对频段进行合理的规划与管理，以减少设备间的干扰，提高遗信系统酌性能参考文献：【，锄白缸偿咄时髓鲫棚锄鲥叽抽伍。日鸭砸母商伽卸：，：王（陆出，黜蚴出，叮耐啵】蛐廿瞅。嘲时妇骶（唧石瞅】啦懈蚍却嘴忙，：陆朝明家用电器维修北京：北京理工大学出版社，（上接第页）、根据用户的需要，可以通过对主控站的操作，实现单局实时监测，以满足用户对处理突发事件的要求在主界面上，设置一点名测试功能按钮管理员通过对

16、该按钮的操作，可以进行实时对话，从而实现对某一监控站或者监测范围内的任一路由进行点名测试，这个功能的实现要用两个子程序模块当在工作时，侣处于暂停状态是本工程的又一大功能，它能在一段时间里，对光缆网络运行状态起统计作用，实际上这是一个数据处理功能的实现具体地说，的原理就是把一段时间内的光缆线路的运行情况进行统计，通过代码控制，把运行异常的光缆路由记录下来，写进一个建好的空数据库中，到达设置时问时，可以人工或者系统自动调用该数据库即：用一个记时时钟记时，如果时间累计到天后，系统自动检查数据库将近期光缆线路的运行情况进行统计，并打印结果，然后，时钟清零，下一次记时开始，同时系统返回结束语电力系统光缆

17、自动检测系统方案针对电力系统设计，适合于一般系统系统方案实施经济、方便具有实时检测光缆路由损耗、接头损耗和光纤长度，可点明故障点位置，并具有定期测试打印功能参考文献：仃，蛐，散据库开发顾斌，杨德斌译北京：清华大学出版杜，中华人民共和国信息产业部瞵光缆线路自动监测系统工程设计暂行规定北京：中华人民共和国信息产业部，微波炉的辐射干扰特性及采取的抗干扰措施 作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期： 被引用次数： 范季陶， 周克生 北方交通大学电子信息工程学院,北京,100044 北方交通大学学报 JOURNAL OF NORTHERN JIAOTONG UNIVERSITY 2002，26(6 2次 参考文献(3条 1.Yamanaka Yukio.Shinozuka Takashi Statistical Parameter Measurement of Unwanted Emission from Microwave Ovens 1995 2.Kanemoto Hideki.Miyamoto Shinichi.MORINAGA Norihiko A Study On Mode