卫星通信抗干扰设计考虑及性能分析_黄爱军

无人机通信链路抗干扰问题研究

35 I nternet Communication 互联网+通信无人机在军事领域具有很大的应用优势，但是面对日渐复杂的电磁环境，需要对其通信链路抗干扰手段进行分析，降低电磁因素对无人机的干扰，提高无人机工作稳定性和可靠性。针对无人机通信链路特点，需对各项干扰因素进行分析，从技术、设计以及应用多个角度着手，保证所选抗干扰手段的有效性。一、无人机通信链路干扰问题 1、遥测遥控信号干扰。1.分布式干扰。在无人机工作区域内，存在众多体积小、重量轻、成本低的小型电子干扰机，由程序控制，能自动实现对选定军事电子设备进行干扰。同时，其分布具有很大的随机性，可产生多方向干扰扇面，对无人机产生大区域压制性干扰。如果干扰方向数据不小于自适应凋零天线阵阵元数目时，自适应调零控制将会失效。2.远程超大功率多信道干扰。利用空间功率合成技术、智能天线技术与相控阵技术，来实现对无人机通信链路关键节点的干扰。此干扰不仅具有很宽的使用频段，还具有避免抵近干扰危险性的特点。 2、GPS 导航系统干扰。GPS 卫星无线电导航信号，选择低信噪比的扩谱调制传输方式。GPS 军码信号编码所需周期较长，就目前应用现状来看，很难产生足够大功率干扰信号来抵消GPS 接收机扩频增益。最为常见的无线电导航干扰，如转发瞄准、宽带阻塞与离散拦阻式等干扰方法，主要采用：1信息干扰，既通过发射大功率杂波信号来干扰导航信息的正确获取和使用；2信息源摧毁，导致整个导航系统瘫痪。二、无人机通信链路抗干扰手段 1.应用抗干扰技术。选择自适应天线阵并结合扩频技术，来提高无人机通信抗干扰性能，主要包括自适应阵处理、扩频处理和中心处理计算机三部分[1-2]。第一，自适应阵处理部分。电磁环境对无人机的干扰，主要作用对象是情报传输系统的收信系统，自适应阵处理技术的应用，对接收的信号和干扰进行自适应处理，有效估计信号的来源，对天线阵的发射方向进行自适应调整，使其对准接收信号主向，确保自适应天线阵可以有效发射。第二，扩频通信部分。主要包括收发功能，接收主要为自适应阵所输出的信号，对其进行解调及解码等处理，并可以提供自适应阵所需要的参考信号；无人机通信链路抗干扰问题研究 □马文良中国人民解放军92419部队【摘要】无人机作为一种重要军事装备，被广泛应用到侦察与反侦察、导航对抗、遥控遥测对抗等多个方向。为了保证无人机稳定工作，需要保证通信系统运行可靠性，为GPS 导航和无线遥测遥控系统提供保障。基于电磁环境干扰，对无人机通信链路抗干扰手段进行分析，来提高其对环境的适应能力，充分发挥其具有的优势。本文对无人机通信链路干扰问题，提出了相应的抗干扰手段。【关键词】无人机通信链路电磁环境抗干扰发送则主要是对信号进行采集、编码、调制以及扩频等处理，最终得到扩频发射信号。第三，中心处理计算机部分。主要是对各种情报信息进行处理，并完成系统自检、初始化、模式控制、监测与转换等各项功能，确保信息的有效交换与处理。与常规通信系统相比，该系统具有更强的抗窄带干扰能力，但需要对频域扩展比进行合理设计。另外，当干扰强度达到一定限度后，扩频系统便达不到抗干扰要求。目前对扩频信号的检测，可以通过全景接收机来实现，同时对于跳频通信问题，也可以通过提高跟踪干扰速度来实现。图1 无人机自适应阵抗干扰系统 2.隐身低辐射设计。主要从工程设计角度进行分析，应用新型复合材料、雷达吸波材料以及低噪声发动机，进而提高无人机抗干扰能力，避免被侦察，同时还可以从动力、红外、光电、电磁以及噪声等方面进行分析[3]。应用限制红外反射技术，即将能够吸收红外光的特质漆涂在无人机表面，并向燃料内注入产生红外辐射的化学制剂，可以有效抵抗雷达的侦察。可以对无人机进行充电表面涂层，由24V 电源充电后，表面涂层可以有效吸收雷达波，可以有效减小雷达探测距离40%~50%[4]。同时，充电表面涂层还可以根据实际需求进行变色，可以最大程度上与周围环境融为一体，具有良好的反侦察效果。另外，还可对无人机进行工艺改造，对无人机副翼、襟翼等各传动面进行改造，设计成综合面，减小各部件间的连接缝，缩小雷达反射面，进而避免雷达的侦察。结束语：在未来信息化战场上，无人机应用将越来越广泛，需要对无人机通信链路抗干扰技术进行分析，确定抗干扰技术研究方向，有针对性的采取措施，提高无人机的稳定性及可靠性，充分发挥其应有的价值。参考文献 [1] 徐靖涛,陆钰,王金根.无人机通信链路抗干扰手段探析[J].桂林航天工业高等专科学校学报,2007,04:1-3. [2] 马传焱.无人机测控系统抗干扰技术与应用分析[J].飞航导弹,2006(11): 9-11. [3] 邹湘伏,何清华,贺继林.无人机发展现状及相关技术[J]. 飞航导弹, 2006(10):9-14. [4] 刘先虎,范万水,王备仓.复杂电磁环境下无人机通信抗干扰问题研究[J].军事通信技术,2010,03:86-90.

线路板pcb设计过程抗干扰设计规则原理

线路板PCB设计过程抗干扰设计规则原理印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件。它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电于技术的飞速发展，PGB的密度越来越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大。因此，在进行PCB 设计时。必须遵守PCB设计的一般原则，并应符合抗干扰设计的要求。 PCB设计的一般原则要使电子电路获得最佳性能，元器件的布且及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB。应遵循以下一般原则： 1. 布局首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后。再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则： (1) 尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 (2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。 (3) 重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。 (4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。 (5)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。根据电路的功能单元。对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则： 1)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。 2)以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB 上。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

射频电路板抗干扰设计

射频电路板抗干扰设计摘要:为保证电路性能,在进行射频电路印制电路板( PCB)设计时应考虑电磁兼容性,这对于减小系统电磁信息辐射具有重要的意义。文中重点讨论按元器件的布局与布线原则来最大限度地实现电路的性能指标,达到抗干扰的设计目的。通过几个实验测试事例,分析了影响印制板抗干扰性能的几个不同因素,说明了印制板制作过程中应采取的实际的解决办法。引言随着通信技术的发展,无线射频电路技术运用越来越广,其中的射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量,射频电路印制电路板( PCB)的抗干扰设计对于减小系统电磁信息辐射具有重要的意义。射频电路PCB的密度越来越高, PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大,同一电路,不同的PCB设计结构,其性能指标会相差很大。电磁干扰信号如果处理不当,可能造成整个电路系统的无法正常工作,因此如何防止和抑制电磁干扰,提高电磁兼容性,就成为设计射频电路PCB时的一个非常重要的课题。电磁兼容性EMC是指电子系统在规定的电磁环境中按照设计要求能正常工作的能力。电子系统所受的电磁干扰不仅来自电场和磁场的辐射,也有线路公共阻抗、导线间耦合和电路结构的影响。在研制设计电路时,希望设计的印制电路板尽可能不易受外界干扰的影响,而且也尽可能小地干扰影响别的电子系统。设计印制板首要的任务是对电路进行分析,确定关键电路。这就是要识别哪些电路是干扰源,哪些电路是敏感电路,弄清干扰源可能通过什么路径干扰敏感电路。射频电路工作频率高,干扰源主要是通过电磁辐射来干扰敏感电路,因此射频电路PCB板抗干扰设计的目的是减小PCB板的电磁辐射和PCB 板上电路之间的串扰。 1 射频电路板设计 1. 1 元器件的布局由于SMT一般采用红外炉热流焊来实现元器件的焊接,因而元器件的布局影响到焊点的质量,进而影响到产品的成品率。而对于射频电路PCB设计而言, 电磁兼容性要求每个电路模块尽量不产生电磁辐射,并且具有一定的抗电磁干扰能力,因此元器件的布局也影响到电路本身的干扰及抗干扰能力,直接关系到所设计电路的性能。故在进行射频电路PCB 设计时除了要考虑普通PCB设计时的布局外,主要还须考虑如何减小射频电路中各部分之间的相互干扰、如何减小电路本身对其他电路的干扰以及电路本身的抗干扰能力。根据经验,射频电路效果的好坏不仅取决于射频电路板本身的性能指标,很大部分还取决于与CPU处理板间的相互影响,因此在进行PCB设计时,合理布局显得尤为重要。布局的总原则是元器件应尽可能同一方向排列,通过选择PCB进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象;根据经验元器件间最少要有

系统抗干扰和PCB设计

系统抗干扰一、下面的一些系统要特不注意抗电磁干扰： 1、微操纵器时钟频率特不高，总线周期特不快的系统。 2、系统含有大功率，大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。 3、含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。二、为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施： 1、选用频率低的微操纵器：选用外时钟频率低的微操纵器能够有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样频率的方波和正弦波，方波中的高频成份比正弦波多得多。尽管方波的高频成份的波的幅度，比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源，微操纵器产生的最有阻碍的高频噪声大约是时钟频率的3倍。 2、减小信号传输中的畸变微操纵器要紧采纳高速CMOS技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA左右，输入电容10PF左右，输入阻抗相当高，高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力，即相当大的输出值，将一个门的输出端通过一段专门长线引到输入阻抗相当高的输入端，反射问题就专门严峻，它会引起信号畸变，增加系统噪声。当Tpd＞Tr时，就成了一个传输线问题，必须考虑信号反射，阻抗匹配等问题。

信号在印制板上的延迟时刻与引线的特性阻抗有关，即与印制线路板材料的介电常数有关。能够粗略地认为，信号在印制板引线的传输速度，约为光速的1/3到1/2之间。微操纵器构成的系统中常用逻辑电话元件的Tr（标准延迟时刻）为3到18ns之间。当信号的上升时刻快于信号延迟时刻，就要按照快电子学处理。现在要考虑传输线的阻抗匹配，关于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输，要幸免出现T d＞Trd的情况，印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则：信号在印刷板上传输，其延迟时刻不应大于所用器件的标称延迟时刻。 3、减小信号线间的交叉干扰： A点一个上升时刻为Tr的阶跃信号通过引线AB传向B端。信号在AB线上的延迟时刻是Td。在D点，由于A点信号的向前传输，到达B点后的信号反射和A B线的延迟，Td时刻以后会感应出一个宽度为Tr的页脉冲信号。在C点，由于AB上信号的传输与反射，会感应出一个宽度为信号在AB线上的延迟时刻的两倍，即2Td的正脉冲信号。这确实是信号间的交叉干扰。干扰信号的强度与C 点信号的di/at有关，与线间距离有关。当两信号线不是专门长时，AB上看到的实际是两个脉冲的迭加。 CMOS工艺制造的微操纵由输入阻抗高，噪声高，噪声容限也专门高，数字电路是迭加100~200mv噪声并不阻碍其工作。若图中AB线是一模拟信号，这种干

抗干扰设计原则

> 抗干扰设计原则 1.电源线的设计（1）选择合适的电源（2）尽量加宽电源线（3）保证电源线、底线走向和数据传输方向一致（4）使用抗干扰元器件（5）电源入口添加去耦电容（10~100uf） 2.[ 3.地线的设计（1）模拟地和数字地分开（2）尽量采用单点接地（3）尽量加宽地线（4）将敏感电路连接到稳定的接地参考源（5）对pcb板进行分区设计，把高带宽的噪声电路与低频电路分开（6）尽量减少接地环路（所有器件接地后回电源地形成的通路叫“地线环路”）的面积 3.. 4.元器件的配置（1）不要有过长的平行信号线（2）保证pcb的时钟发生器、晶振和cpu的时钟输入端尽量靠近，同时远离其他低频器件（3）元器件应围绕核心器件进行配置，尽量减少引线长度（4）对pcb板进行分区布局（5）考虑pcb板在机箱中的位置和方向（6）缩短高频元器件之间的引线 4.】 5.去耦电容的配置（1）每10个集成电路要增加一片充放电电容（10uf）（2）引线式电容用于低频，贴片式电容用于高频（3）每个集成芯片要布置一个的陶瓷电容（4）对抗噪声能力弱，关断时电源变化大的器件要加高频去耦电容（5）电容之间不要共用过孔（6）去耦电容引线不能太长 5.— 6.降低噪声和电磁干扰原则（1）尽量采用45°折线而不是90°折线（尽量减少高频信号对外的发射与耦合）（2）用串联电阻的方法来降低电路信号边沿的跳变速率（3）石英晶振外壳要接地（4）闲置不用的们电路不要悬空（5）时钟垂直于IO线时干扰小（6）尽量让时钟周围电动势趋于零

（7）IO驱动电路尽量靠近pcb的边缘（8）- （9）任何信号不要形成回路（10）对高频板，电容的分布电感不能忽略，电感的分布电容也不能忽略（11）通常功率线、交流线尽量在和信号线不同的板子上 6.其他设计原则（1）CMOS的未使用引脚要通过电阻接地或电源（2）用RC电路来吸收继电器等原件的放电电流（3）总线上加10k左右上拉电阻有助于抗干扰（4）采用全译码有更好的抗干扰性（5）~ （6）元器件不用引脚通过10k电阻接电源（7）总线尽量短，尽量保持一样长度（8）两层之间的布线尽量垂直（9）发热元器件避开敏感元件（10）正面横向走线，反面纵向走线，只要空间允许，走线越粗越好（仅限地线和电源线）（11）要有良好的地层线，应当尽量从正面走线，反面用作地层线（12）保持足够的距离，如滤波器的输入输出、光耦的输入输出、交流电源线和弱信号线等（13）长线加低通滤波器。走线尽量短截，不得已走的长线应当在合理的位置插入C、RC、或LC低通滤波器。（14）> （15）除了地线，能用细线的不要用粗线。 7.布线宽度和电流一般宽度不宜小于（8mil) 在高密度高精度的pcb上，间距和线宽一般(12mil) 当铜箔的厚度在50um左右时，导线宽度1~(60mil) = 2A 公共地一般80mil,对于有微处理器的应用更要注意 8.} 9.电源线尽量短，走直线，最好走树形，不要走环形 9.布局 10.首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加;过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后.再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则： (1)尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 (2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

数字电子系统的抗干扰设计

数字电子系统的抗干扰设计摘要:主要描述了数字电子系统中不易解决的电源噪声干扰和传导干扰问题，并介绍了几种解决问题的途径和方法。关键词：电源;传导；干扰;抑制 1 引言每个电气工程师和电气工程技术人员都希望他所设计的设备工作可靠,不会被其它设备干扰，也不会干扰其它设备。但是，由于电气噪气和电磁干扰几乎无处不在,所以,我们设计的产品往往达不到这些目标。如果不能有效地解决这些问题，我们可能必须放弃这些项目或者采取修修补补的办法,这样一来既浪费了我们投资项目的所有时问、资金和努力,又可能使产品性能大打折扣。二：一般在工作的开始就必须将干扰措施设计成产品。这一般包含四个步骤的过程： (1)了解干扰的类型和来源干扰源：是指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述:dｕ/ｄｔ， di／dt大的地方就是干扰源。如：继电器、

雷电、电机、可控硅、高频时钟等都可能（2)在设计电路时尽量消除或减小这些干扰对系统的影响; (3)设计线路板、导线的结构尽量消除这些问题，必要时，使用干扰抑制器件; (4)将系统分成模块调试，保证每个子系统组装正确无误、工作正常,在进行进一步组装前不会有任何问题。通过一开始就正确地设计系统，经常提前完成任务,成本也较低。干扰一般有电源噪声干扰、空间干扰(即场干扰)和传导干扰。空间干扰都通过电磁波辐射窜人系统；传导干扰则通过与系统相连接的导线，如,以与前向通道和后向通道等进人系统；电源噪声干扰有过压、欠压、浪涌电压、尖峰电压等。2．１抗干扰设计的几个原则：即尽可能的减小干扰源的du/dt, di／dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的dｕ/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的ｄi／ｄt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。抑制干扰源的常用措施如下: ①继电器线圈增加续流二极管,消

抗干扰设计原则

抗干扰设计原则-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

抗干扰设计原则 1.电源线的设计（1）选择合适的电源（2）尽量加宽电源线（3）保证电源线、底线走向和数据传输方向一致（4）使用抗干扰元器件（5）电源入口添加去耦电容（10~100uf） 2.地线的设计（1）模拟地和数字地分开（2）尽量采用单点接地（3）尽量加宽地线（4）将敏感电路连接到稳定的接地参考源（5）对pcb板进行分区设计，把高带宽的噪声电路与低频电路分开（6）尽量减少接地环路（所有器件接地后回电源地形成的通路叫“地线环路”）的面积 3.元器件的配置（1）不要有过长的平行信号线（2）保证pcb的时钟发生器、晶振和cpu的时钟输入端尽量靠近，同时远离其他低频器件（3）元器件应围绕核心器件进行配置，尽量减少引线长度（4）对pcb板进行分区布局（5）考虑pcb板在机箱中的位置和方向（6）缩短高频元器件之间的引线 4.去耦电容的配置（1）每10个集成电路要增加一片充放电电容（10uf）（2）引线式电容用于低频，贴片式电容用于高频（3）每个集成芯片要布置一个的陶瓷电容（4）对抗噪声能力弱，关断时电源变化大的器件要加高频去耦电容（5）电容之间不要共用过孔（6）去耦电容引线不能太长 5.降低噪声和电磁干扰原则（1）尽量采用45°折线而不是90°折线（尽量减少高频信号对外的发射与耦合）（2）用串联电阻的方法来降低电路信号边沿的跳变速率（3）石英晶振外壳要接地（4）闲置不用的们电路不要悬空（5）时钟垂直于IO线时干扰小（6）尽量让时钟周围电动势趋于零（7）IO驱动电路尽量靠近pcb的边缘（8）任何信号不要形成回路（9）对高频板，电容的分布电感不能忽略，电感的分布电容也不能忽略

卫星通信抗干扰系统

卫星通信抗干扰系统一般可理解为，通信装备及系统为对抗干扰方利用电磁能和定向能控制、攻击通信电磁频谱，以提高其在通信对抗中的生存能力所采取的通信反对抗技术体系、方法和措施。一般说，通信抗干扰的基本体系、方法、措施可分为三类： 1、信号处理。如直接序列扩频技术（DS-SS），其关键参量是作为时间函数的相位；跳频技术（FH-SS）其关键参量是作为时间函数的载频；等等。 2、空间处理。如采用自适应天线调零技术，当接收端受到干扰时，使其天线方向图零点自动指向干扰方向，以提高通信接收机的信干比。 3、时间处理。如猝发传输技术，由于通信信号在传输过程中暴露的时间很短暂，从而大大降低了被干扰方侦察、截获的概率。通信抗干扰技术研究的就是在已知或预测敌方的干扰手段情况下，在上述技术基础上（当然不排除以后有新的技术类别）选取适当的技术手段来消除或减轻敌方干扰，而使我方需要进行的通信能够延续的一项技术。对敌方的干扰性质，强度、种类、手段、采用的体系，了解得越清楚，采取的措施越有针对性，取得的效果也越好。由于敌方的对抗手段往往是综合的、多变的，有的可能是完全新颖的，所以抗干扰的手段也必须采取多种方式的结合才能取得较好的效果。通信抗干扰技术的特点： 1、对抗性强，技术综合性强，难度高，发展快，某种程度上说是敌我双方智慧和技术的斗争。通信的成败关系着战争的胜负，所以此技术对抗性很强。通信抗干扰有了新技术，搞对抗的就想新的对策，反过来也一样，这样就促进了技术的发展和难度的提高。 2、对技术的实用性和可靠性的要求高，通信抗干扰必须在战场上实际解决问题。指标高而不可靠或不实用是不能容忍的，其后果不堪设想。［相关技术］通信对抗；扩频技术；抗干扰电台；卫星通信抗干扰［技术难点］ 1、提高跳频速率有利于抗干扰，但跳速提高需解决如下问题：接收机中频滤波器产生的瞬时扰动问题；发射机功率输出截止状态产生的过渡问题；频率合成器

关于CBTC系统无线通信抗干扰技术的研究

技术装备 52 MODERN URBAN TRANSIT 6/2009现代城市轨道交通 0引言列车控制系统在地铁信号的发展过程中，经历了从单向轨道电路到双向无线通信的变革。目前广泛应用于地铁列车控制系统的是基于无线通信的列车控制系统（ＣＢＴＣ）（图１）。而无论基于无线局域网还是专用无线网的通信，都存在同频或邻频干扰的问题。为此，如何引入技术手段，提高ＣＢＴＣ系统的抗干扰能力，保证其可靠、稳定运行十分重要。 1无线局域网１．１结构无线局域网（ＷＬＡＮ）是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，利用电磁波完成数据交互，实现传统有线局域网的功能。ＷＬＡＮ的核心结构如图２所示。从图２可以看到，ＷＬＡＮ的工作层有介质访问控制层（ＭＡＣ）和物理层（ＰＨＹ），其中物理层分为ＰＬＣＰ（物理层收敛过程）子层和ＰＭＤ（物理机制相关）子层。ＰＬＣＰ子层通过将ＭＡＣ层信息映射到ＰＭＤ子层，使ＭＡＣ层对物理层的依赖减到最低，而ＰＭＤ子层则提供了控制无线介质的方法和手段。ＷＬＡＮ的物理层采用扩频工作方式，包括ＦＨＳＳ（跳频扩频）、ＤＳＳＳ（直接序列扩频）、ＨＲ／ＤＳＳＳ（高速直接序列扩频）和ＯＦＤＭ（正交分复用），无线工作频段为ＩＳＭ：２．４～２．４８７５ＧＨｚ以及Ｕ－ＮＩＩ：５．７２５～５．８５０ＧＨｚ（取决于采用的标准）。在ＩＥＥＥ８０２．１１结构内还包含两个管理实体（ＭＡＣ层管理实体ＭＬＭＥ和ＰＨＹ物理层管理实体ＰＬＭＥ）和管理信息库（ＭＩＢ），从而控制ＭＡＣ层和ＰＨＹ层的工作状态。１．２ＭＡＣ层干扰问题无线局域网的ＭＡＣ层的载波监听多路访问／冲突检测方法（ＣＳＭＡ／ＣＤ）协议问题，从理论上讲，ＭＡＣ层的ＣＳＭＡ／ＣＤ协议完全能够满足局域网级的多用户信道竞争问题，但是，对应无线环境而邱鹏：南京恩瑞特实业有限公司轨道交通事业部，助理工程师，南京　２１１１０６关于ＣＢＴＣ系统无线通信抗干扰技术的研究邱鹏李亮摘要：研究基于无线传输的ＣＢＴＣ系统车－地通信抗干扰技术，通过分析无线局域网中的同频干扰，结合重复累积码、感知无线电、一致性测试３项技术，提出１套在ＣＢＴＣ系统设计和系统运营两个阶段抑制同频干扰的完整解决方案。关键词：车地通信；同频干扰；重复累积码；感知无线电；一致性测试注：ＬＬＣ即逻辑链路控制；ＷＥＰ即有线等效保密图2WLAN 的核心结构图1CBTC 系统框图车载部分车载ＡＴＣ定位数据通信部分无线传输系统轨旁网络装置ＡＴＳ轨旁ＡＴＣ系统ＬＬＣＷＥＰＭＡＣＰＨＹＤＳＳＳＦＨＩＲＯＦＤＭＭＡＣＭｇｍｔＭＩＢＬＬＣＭＡＣ业务接口ＭＡＣ管理业务接口ＭＡＣ子层ＭＡＣ管理层ＰＨＹ业务接口ＰＨＹ管理业务接口ＰＨＹ管理层ＰＬＣＰ子层ＰＭＤ子层

控制系统抗干扰分析及解决方法

控制系统抗干扰分析及解决方法【摘要】工业控制系统的检测信号一般比较微弱，干扰信号不能有效解决，则会严重影响系统的正常工作。尤其是现在单片机ARM 技术的广泛应用，对信号的要求也越来越高，微弱的干扰都会影响整个系统的稳定性。本文以开发设计、检测调试过程中的实际经验为例，从原理图设计、PCB布线等方面详细讲述了干扰信号的产生及消除方法，是理论与实际的经验总结。【关键词】抗干扰；信号；毛刺 1 概述工业控制系统的任务是根据现场的测量信号，经分析比较后控制继电器完成预定操作。但现场测量信号往往比较微弱，比如负荷电流、零序电流、电压等，由于干扰信号的存在，当干扰信号强度较大时，有用的测量信号淹没在杂乱的干扰信号中，系统无法得到正确的测量结果，严重影响系统的正常工作，甚至造成误判或误动。本文以馈电开关保护器研发过程中发现的电磁干扰及处理方法加以叙述，供同行们借鉴参考。 2 干扰的形成及处理该馈电开关采用外部开关电源供电，本身噪声及纹波较大，若直接送给保护器系统，将形成较大的干扰源，解决方法是利用磁珠与电容组成L型滤波电路，磁珠的电感量不易大，以直插（3.5*6mm）或六孔磁珠为宜，电容选用470uF/50V 电解电容。磁珠可以减缓因电流突变产生的干扰，而电容则可以减缓因电压突变产生的干扰。（1）模拟地与数字地要物理分开，从器件布局、PCB走线、铺地都要隔离，然后通过一磁珠或0Ω电阻连接。磁珠选用直插的，电阻的功率要大，1W为宜，若表贴器件选择1812封装。（2）每个数字器件的VCC附近布置一个0.01uF陶瓷电容，用于减小高低电平变化时产生的突变干扰，俗称“去耦”。（3）模拟信号在放大器处理过程中每步增加一个0.01uF陶瓷电容，该电容对高频信号敏感，可有效的将高频干扰信号滤除，而对工频待测信号则不敏感，允许传感器信号正常通过。（4）开关量采用光耦隔离，开关量输入的隔离光耦采用TLP181或TLP121，该光耦的导通压降0.3mm。2）布线不拐90°弯。3）尽量少过孔，过孔的焊盘外径为孔径的一倍关系，如0.7/0.35mm。4）地线不走线，以铺地连接。交流电源不得进入铺地范围，铺地采用网格形式。5）器件布局规则：继电器、电源远离CPU、模拟量采样电路。6）晶振器件下面不得走线。

单片机控制系统的抗干扰设计

单片机控制系统的抗干扰设计摘要：单片机相关控制的灵敏度和系统所受的干扰具有一定的正相关关系，对单片机的控制系统而言，具有较高的灵敏度才能确保系统运行正常，但灵敏度越高，系统受到的干扰就越强，设计单片机控制系统时需要重视其抗干扰能力，确保系统能够稳定运行。关键词：单片机；控制系统；抗干扰设计引言单片机控制系统是集通信技术、计算机技术以及自动化控制技术于一体的工业通用自动控制系统，其不但操作便捷、扩展性能好，而且还具有较强的控制功能，目前已在我国电力、化工、交通以及冶金等行业得到广泛的应用。但由于工业作业环境较为恶劣，使得单片机容易被电源波形畸变、电磁设备启停等影响而受到干扰，使得信号接收能力大大下降，进而对测量的质量与效率造成了影响，严重的还会对单片机的软件、硬件造成损坏，使其难以正常运作。所以，加强单片机控制系统的抗干扰设计，正确掌握其干扰源，并采取针对性的改进措施来提高其抗干扰能力，对单片机控制系统功能的正常发挥有着重要的作用。 1系统干扰源及干扰因素 1.1现场干扰源电磁干扰一般分为两类，即传导和辐射。传导类型的干扰主要是通过金属、电感、电容以及变压器传播的；而辐射类型干扰的传播途径很多，比如设备外壳和外壳上的缝隙，设备间的连接电缆，甚至是一根导线也可以成为辐射类型干扰的传统途径。这两种干扰往往是相辅相成的，并且在干扰吸收上可以相互转化。在测控系统中，电磁干扰主要通过“场”进入，即电磁干扰源的能量通过电磁场传递给测控系统。电场主要是电容性耦合干扰，在导线和电路分布的电容中，干扰信号进入测控系统。而磁场干扰是互感性耦合干扰，借助导线和电路的互感耦合，干扰信号进入测控系统。 1.2单片机控制系统自身干扰源单片机控制系统自身干扰源主要包括了散粒噪声、热噪声、常模噪声、共模噪声以及接触噪声等几方面内容。散粒噪声是由于晶体管基区内的载流子发生随即扩散，与电子空穴发生复合反应而形成的，其主要存在于半导体原件内部；热噪声是指在没有连接电源的情况下，仍然有微弱电压存在于电阻两端，电阻两端出现电子热运动而形成的噪音电压；常模噪声即线间感应噪声或对称噪声，往往难以将其完全消除；共模噪声恰好与常模噪声相反，其指的是地感应噪声、不对称噪声或是纵向噪声，该类噪声可以进行消除，但也可由共模噪声转变为常模噪声；接触噪声通常是由于两种材料进行不完全接触，使得电导率出现变化而产生的，常出现在导体连接部位。 2单片机硬件抗干扰设计 2.1电源电路的设计在单片机控制系统中，将模拟电路电源和逻辑电路电源分离，不仅有利于去除电源耦合逻辑电路产生的干扰，还可以抑制通过电源耦合对ECU干扰。那么单片机控制系统电源电路设计过程中，可以采用7812和7805三端稳压集成芯片，对电源进行负压差保护，避免因其中一个稳压电源故障导致整个电路崩溃。为改善电源波形，可以采用低通滤波器，从而减少以高次谐波为主的干扰源，从而确

无线通信抗干扰技术性能研究

无线通信抗干扰技术性能研究摘要：现如今，社会经济迅猛发展，科学技术也不断创新，以无线通信技术为主的网络运行模式，已经成为了信息传递与沟通的主要方式。目前，通信环境出现了新的变化，电磁环境变得更为复杂，各种干扰源对无线通信造成了延展性的影响，不利于信息的畅通运输和传递。据调查，随着信息技术的推广与应用，无线通信技术已经应用到了社会的各个行业，成为人们获取信息与资讯的主要方式。但是如何解决无线通信存在的各种干扰因素，对技术性能进行研究，提出可行的抗干扰对策，才是未来无线通信技术需要考量的重点。本文就对无线通信抗干扰技术进行分析，结合实际提出技术性能研究的重点，并探究未来技术发展的新趋势，从而发挥出无线通信技术的优势，传播信息。关键词：无线通信抗干扰技术性能分析人类社会属于共享型社会，在整个社会交流中，信息的传递与日常沟通是最重要的一种技术方式，也是不可或缺的组成部分之一，无线通信技术作为沟通的普及化形式，更是成为了人们交流的新途径。近年来，通信用户数量持续增多，无线空间中的传播信号在多种复杂模式影响下，也变的愈加复杂，可供利用的资源相对有限，信号之间也难免会出现互相干扰的问题，通信质量难免受到影响。对无线通信抗干扰技术性能进行分析，是解决干扰和展望未来技术趋势的关键。一、无线移动通信的应用以及干扰情况进入21世纪以来，社会经济迅猛发展，无线通信技术正朝着现代化方向发展，成为通信行业关注的焦点。与传统的有线通信方式不同，无线通信技术会随着时间、地点自由的变换，保证沟通的及时性与便捷性，并在工业、农业、商业等诸多领域推广。干扰源是影响通信质量的主要原因，一般包括共道、多址和码间三种形式，无线通信更是会受到宽带、频率等的制约，降低信号的强度。现如今，对通信造成的干扰也不仅仅包括自然因素一种，人为影响也是制约信号接收能力的主要方式，侦查、跟踪、分析对抗干扰起到积极的作用，对抗干扰技术做出系统研究，就显得尤为重要。二、无线通信抗干扰技术性能分析（一）跳频抗干扰技术跳频抗干扰技术是最有效、最常见的抗干扰技术之一，它主要应用于超短波通信装备之中，抗干扰能力强，也是民用无线通信技术的首先系统。该技术的核心为无线电信频技术，基于这种技术之上的措施可以依照规定的速度控制跳变的频率，达成频谱扩展的目的。具体来说，抗干扰能力的强弱与载波频率调速成正比，通过增加跳频的带宽同样可以增强抗干扰水平。（二）扩频抗干扰技术扩频抗干扰技术也是一种应用较为广泛的技术，这种技术主要是利用信号频率的调整，进行解码操作等，将信号进行隐藏，这样就可以将外界干扰降到最低，尤其是电磁的影响。这种方法是利用扩频的方式降低功率，信号就不会出现，可以隐藏，因为信号是无法在噪声中进行传播的，这样无线通信抗干扰技术就可以顺利的使用。（三）智能抗干扰技术所谓的智能抗干扰技术又可以被称作多入多出抗干扰技术，该种技术手段借助多信号天线传递信息，接收信号，保证信号源的顺利发射。但是该技术在实际使用中需要按照数学表达模式对模型进行分解，搭建信息不同的传递通道，分散

抗干扰措施

抗干扰措施的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。 1、抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。抑制干扰源的常用措施如下：（1）继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。（2）在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是RC串联电路，电阻一般选几K到几十K，电容选0.01uF），减小电火花影响。（3）给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。（4）电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。（5）布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。（6）可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。 2、切断干扰传播路径的常用措施（1）充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。（2）如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。（3）注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。（4）电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源（如电机，继电器）与敏感元件（如单片机）远离。（5）用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求。（6）单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。（7）在单片机I/O口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。

抗干扰设计,硬件抗干扰设计

4.5抗干扰设计在理想情况下，一个系统的性能仅有该系统的结构及应用元器件的性能指标来决定，但是测控系统在使用过程中，由于内部或外部干扰的影响，在被测信号电压或电流上会叠加干扰信号，通常把这种干扰信号称为噪声。在检测系统中，噪声对被测信号存在着严重影响，当被测信号微弱时，就会被干扰信号淹没掉，导致数据采集误差；在控制系统中，噪声干扰可能会导致误操作。因此，在分析和设计测控系统时，必须考虑到可能存在的干扰对系统的影响，从硬件和软件上采取相应的措施消除和抑制系统中的噪声，增强系统的抗干扰能力。所有噪声干扰的形成必须具有三个要素：噪声源、对噪声敏感的接收电路以及噪声源到接收电路间的耦合通道。因此，抑制噪声干扰的方法相应地有三个：抑制噪声源的强度、使接收电路对噪声不敏感、抑制或切断噪声源与接收电路间的耦合通道。多数情况下，须在这三个方面同时采取措施。本自由摆平衡控制系统包括硬件设计和软件设计，所以抗干扰也从软、硬件两方面考虑。 4.5.1硬件抗干扰 1、抑制干扰源干扰源是指产生干扰的元件、设备或信号，交流电源的干扰是电路系统的干扰源之一。电源干扰是指电源过压、欠压、浪涌以及产生的尖峰等电压噪声，通过电源内阻耦合到电路中。本次设计使用了交流稳压器，保证电源电压的稳定性，同时使用低通滤波滤掉高次谐波，改善电源波形。电路板上的每个IC的电源与地端都并接一个作为本集成电路的蓄能电容，提供和吸收集成电路开关瞬间的充放电能；另一方面旁路滤掉该器件的高频噪声。 2、切断干扰的耦合通道信号通道，无论是传输导线还是模拟或数字输出通道，都是干扰串入的通道。本次设计中，处理器发出的脉冲信号与电机驱动电路之间采用了光电耦合器进行隔离，从而有效地抑制尖峰脉冲及其他噪声干扰。传感器的输入端也采用了运算放大器跟随输出，并设置了滤波电路，抑制输入端。这样ARM核心处理器系统与外界完全隔离开来，极大的提高了控制器的抗干扰能力，增加了系统的可靠性。 4.5.2 软件抗干扰硬件抗干扰措施的目的是尽可能切断干扰进入测控系统通道，因此是十分必要的。但是当干扰严重时，有可能使运行程序发生混乱导致程序跑飞或进入死循环，这时需要进一步借助软件措施去克服某些干扰。软件抗干扰技术是当系统受干扰后是系统恢复正常运行或输入信号受干扰后去伪求真的一种辅助方法，具有设计灵活、节省硬件自愿等优点。在测控系统软件中，采用了一下抗干扰方法： 1、指令冗余程序跑飞之后，往往将一些操作数作为指令码执行，从而引起整个程序的混乱，所谓“指令冗余”，就是在一些关键的地方插入一些单字节的空操作数作为指令代码执行的错误，而是在连续执行几个空操作后，继续执行后面的程序，是程序恢复正常运行。通常只在一些对程序的流向其关键作用的指令前面插入两条NOP指令，指令冗余使用过多会降低程序执行效果。 2、利用Watchdog（看门狗）使CPU复位当程序跑飞到一个临时构成的死循环中时，只能依靠看门狗解决。看门狗电路所起的作用是一旦CPU运行出现故障，就强制对CPU进行硬件复位，使整个系统重新处于可控状态，CPU复位是程序跑飞后使其恢复正常运行的最简单有效的方法。

控制系统抗干扰设计与措施

控制系统抗干扰设计与措施发表时间：2019-01-25T15:03:19.950Z 来源：《基层建设》2018年第35期作者：刘江山[导读] 摘要：控制系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011 摘要：控制系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。抗干扰设计可以通过设备选型和综合抗干扰设计进行，采用优质电源、铠装屏蔽电缆以及选择正确的接地方式等措施提高抗干扰能力。关键词：控制系统、电磁干扰、抗干扰设计 1概述随着科学技术的发展，控制系统在工业中的应用越来越广泛。控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。自动化系统中所使用的各种类型控制系统，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多在强电电路和设备所造成的恶劣电磁环境中运行。要提高控制系统可靠性，这就要求控制系统生产厂家用提高设备的抗干扰能力；同时在工程设计、安装调试和使用维护中引起高度重视，增强系统的抗干扰性能。 2控制系统中电磁干扰源及对系统的影响 2.1系统信号的干扰控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损坏。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰。控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使控制系统无法正常工作。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，形成干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响控制系统内逻辑电路和模拟电路的正常工作。控制系统工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响控制系统的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序故障或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。 2.2控制系统内部的干扰主要由系统内部元器件及电路间的互相电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器间的互相不匹配使用等。这属于控制系统制造厂对系统内部进行电磁兼容设计内容，但要选择具有较多应用业绩或经过考验的系统。 3控制系统工程的抗干扰设计为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取抑制措施：抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力。控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产有较强抗干扰能力的产品，使用部门在工程设计、安装调试和运行维护中予以全面考虑，才能保证系统的电磁兼容性的运行可靠性。 3.1设备选型在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮空技术、隔离性能好的控制系统系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩，国内工业现场的电磁干扰相比欧美地区高许多，对系统抗干扰性能要求更高，因此要求进口设备的抗干扰能力更高。 3.2综合抗干扰设计主要考虑来自系统外部的几种干扰抑制措施。主要包括：对控制系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。 4抗干扰措施 4.1采用性能优良的电源在控制系统中，电源占有极重要的地位。电源干扰串入控制系统主要通道（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与控制系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于控制系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器和控制系统的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但效果不大。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少控制系统的干扰。目前采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种理想电源。 4.2电缆的选择及敷设为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆，采用了铠装屏蔽动力电缆，从而降低了动力线产生的电磁干扰。不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。 4.3正确选择接地方式，完善接地系统接地的目的通常有2个，其一为了安全，其二为了抑制干扰。完善的接地系统是控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在控制系统侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接地。