第六章信号的干扰及其抑制案例
磁场对通信信号的干扰与抑制研究
磁场对通信信号的干扰与抑制研究随着科技的不断发展，通信技术已经成为现代社会不可或缺的一部分。
然而，在通信过程中，我们常常会遇到磁场对信号的干扰问题。
磁场干扰是指周围环境中存在的磁场对通信信号产生的影响，从而导致信号质量下降或无法正常传输。
为了解决这一问题，人们进行了大量的研究工作，以找到有效的抑制磁场干扰的方法。
首先，我们需要了解磁场对通信信号产生干扰的原因。
磁场干扰主要来自于电气设备、电力线路和地磁等因素。
这些磁场会对通信设备产生电磁感应，从而干扰信号的传输。
此外，磁场干扰还可能导致信号的波形失真，使得接收端无法正确解读信号。
针对磁场干扰问题，研究人员提出了多种解决方案。
其中一种常见的方法是使用屏蔽材料来抑制磁场干扰。
屏蔽材料可以有效地吸收和反射磁场，从而减少对通信设备的干扰。
例如，在通信设备周围设置磁屏蔽罩可以有效地抑制磁场干扰。
此外，还可以使用特殊的屏蔽材料来制造磁屏蔽室，将通信设备置于其中，以进一步减少磁场干扰。
除了屏蔽材料，还有其他一些方法可以用于抑制磁场干扰。
例如，通过合理设计电路布局，可以减少电流回路的长度，从而减少磁场辐射。
此外，还可以使用差模信号传输技术来抑制磁场干扰。
差模信号传输技术是指将信号分为两路，分别传输正向和反向信号，然后在接收端将两路信号相减，从而抵消磁场干扰。
除了抑制磁场干扰，研究人员还致力于提高通信设备的抗干扰能力。
一种常见的方法是使用数字信号处理技术来抑制磁场干扰。
数字信号处理技术可以通过滤波、解调和误码纠正等方法，提高信号的质量和可靠性。
此外，还可以使用自适应均衡技术来抑制磁场干扰。
自适应均衡技术可以根据信号的特点自动调整接收端的滤波器和均衡器，从而提高信号的抗干扰能力。
尽管研究人员已经提出了多种方法来抑制磁场干扰，但是在实际应用中仍然存在一些挑战。
首先，不同的磁场干扰源具有不同的特点，需要针对性地设计抑制方法。
其次，磁场干扰通常是多种因素综合作用的结果，需要综合考虑各种因素的影响。
6.0第六章频率计划和抗干扰技术
第六章频率计划和抗干扰技术6.1 频率计划蜂窝系统发展到今天，容量受到一定的频率带宽限制。
频率必须进行复用才能满足一定区域内的容量需求。
但频率复用尤其是紧密的频率复用方式必然会使我们面临如何降低同邻频干扰的问题：在同等区域内，频率复用距离越宽松，同邻频干扰越小，但容量也小；频率复用越紧密，容量得到一定的提升，但随之带来了同邻频干扰的上升。
如何取得容量和话音质量的平衡是频率计划必须解决的问题，换句话说，一个良好的频率计划可以在维持良好的话音质量的基础上实现网络容量的提升。
6.1.1 频率划分及载干比要求蜂窝系统根据频率一般分为GSM900M 和DCS1800M 系统，载频间隔为200kHz 。
其上、下行频率划分如下：网络类型 频率带宽（上行/下行）（MHz） GSM900 890～915/935～960DCS1800 1710～1785/1805～18801. GSM900共124个频点，序号（ARFCN）为1～124，在每端留有200kHz 的保护带。
按照国家规定，移动占用890～909/935～954MHz ，联通占用909～915/954～960MHz 。
频率与序号(n)的关系如下：基站收：f1(n)＝890.2＋(n-1)×0.2 (MHz)基站发： f2(n)＝f1(n)＋45 (MHz)2. DCS1800共374个频点，序号（ARFCN）为512～885。
频率与序号（n）的关系如下：基站收： f1(n)＝1710.2＋(n-512)×0.2 (MHz)基站发： f2(n)＝f1(n)＋95 (MHz)移动占用1710MHz～1720MHz ，对应的频率序号为512～561；联通占用1745 MHz～1755MHz ，对应序号为687 ～736。
3. 载干比要求在蜂窝系统中，由于频率资源是有限的，频率的重复使用是提高频率利用率的有效手段。
频率的重复使用必然造成相互间的干扰，称之为同频干扰。
无线通信网络中的干扰抑制策略研究
无线通信网络中的干扰抑制策略研究第一章：引言无线通信网络的快速发展带来了无限的便利，但也面临着干扰抑制的挑战。
本文将围绕干扰抑制策略在无线通信网络中的应用进行研究，并提出一些有效的干扰抑制方法。
第二章：干扰的来源干扰是指其他无线设备或信号对目标设备传输所造成的不良影响。
在无线通信网络中，干扰可以来自于以下几个方面：用户密度增加、信道重叠、频段共享、多径传播以及无线信号的强度等。
了解干扰的来源对于制定干扰抑制策略非常重要。
第三章：干扰抑制策略分类根据干扰抑制方法的不同，可以将干扰抑制策略分为以下几类：频率选择性干扰抑制、功率控制干扰抑制、空间复用干扰抑制、调度优化干扰抑制以及信道编码干扰抑制。
每一种策略都有其适用的场景和优缺点。
第四章：频率选择性干扰抑制频率选择性干扰抑制是通过选择不同的频段来抑制干扰信号的方法。
主要包括频率跳变技术和频谱感知技术。
频率选择性干扰抑制能够有效降低干扰信号对于目标信号的影响，但也会引入一定的性能损失。
第五章：功率控制干扰抑制功率控制干扰抑制是通过调整发射功率来抑制干扰信号的方法。
根据信号强度的不同，可以采取不同的功率控制策略，如固定功率控制和自适应功率控制。
功率控制干扰抑制能够在一定程度上减小干扰对于目标信号的影响，但需考虑到干扰抑制与通信性能之间的平衡。
第六章：空间复用干扰抑制空间复用干扰抑制是通过合理配置信道资源来抑制干扰信号的方法。
多天线技术是其中的一种关键技术，如MU-MIMO和Beamforming技术。
空间复用干扰抑制能够提高系统容量和频谱效率，但也会增加系统复杂度和功耗。
第七章：调度优化干扰抑制调度优化干扰抑制通过合理的调度算法来抑制干扰信号。
静态调度和动态调度是两种常见的调度优化策略。
调度优化干扰抑制能够提高系统吞吐量和用户体验，但也需考虑算法复杂度和时延等因素。
第八章：信道编码干扰抑制信道编码干扰抑制是通过引入差错控制编码技术来抑制干扰信号的方法。
LDPC码和Turbo码是常用的信道编码技术。
无线通信中的信号干扰抑制技术
无线通信中的信号干扰抑制技术在当今高度信息化的时代，无线通信技术已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从手机通话、无线网络到卫星通信，无线通信让信息的传递变得更加便捷和高效。
然而，在无线通信的过程中，信号干扰问题却始终困扰着我们，它严重影响了通信的质量和可靠性。
为了解决这一问题，信号干扰抑制技术应运而生，并不断发展和完善。
信号干扰是指在无线通信中，除了有用信号之外的其他信号对通信造成的不良影响。
这些干扰信号可能来自于自然因素，如雷电、太阳活动等；也可能来自于人为因素，如其他无线设备的同频或邻频干扰、电子设备的电磁辐射等。
信号干扰会导致通信信号的失真、衰落、误码率增加等问题，严重时甚至会导致通信中断。
为了抑制信号干扰，提高无线通信的质量，人们采取了多种技术手段。
其中，频率规划是一种常见的方法。
通过合理地分配和管理无线通信频段，避免不同通信系统之间的频率冲突，可以有效地减少同频和邻频干扰。
例如，在移动通信中，运营商会根据频谱资源和用户需求，对不同地区和不同业务进行频段划分，以确保各个通信系统能够稳定运行。
滤波技术也是抑制信号干扰的重要手段之一。
滤波器可以对输入信号进行筛选，只允许特定频率范围内的信号通过，而将其他频率的干扰信号滤除。
常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
在无线通信系统中，通常会在接收端和发射端使用滤波器来提高信号的纯度和减少干扰。
除了频率规划和滤波技术，扩频技术也是一种有效的信号干扰抑制方法。
扩频技术通过将窄带信号扩展成宽带信号，使得信号的功率谱密度降低，从而提高了信号在干扰环境下的抗干扰能力。
常见的扩频技术有直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）。
在直接序列扩频中，发送端将有用信号与一个高速的伪随机码序列进行调制，使得信号的带宽大大增加；在接收端，通过与相同的伪随机码序列进行解扩，恢复出原始的有用信号。
跳频扩频则是通过不断地改变载波频率，使信号在不同的频率上跳变，从而避免了固定频率的干扰。
高频通信系统中的信号干扰与抑制方法研究
特点：高频通 信系统具有传 输距离远、抗 干扰能力强、 传输速率高等
特点。
添加标题
应用：高频通 信系统广泛应 用于广播、电 视、卫星通信、 移动通信等领
域。
技术挑战：高 频通信系统面 临着信号干扰、 信号衰落、多 径效应等技术
挑战。
添加标题
添加标题
高频通信系统的应用场景
添加 卫星通信：用于卫星与地面站 标题 之间的通信
物联网、车联网等新兴应用的兴起，使得信号干扰与抑制技术需要应对更加 复杂的应用场景。
人工智能、机器学习等技术的发展，为信号干扰与抑制技术提供了新的手段 和方法。
量子通信等新兴通信技术的发展，为信号干扰与抑制技术带来了新的挑战和 机遇。
高频通信系统中的信号干扰与抑制技术的前沿研究 方向
研究新的信号 干扰与抑制技 术，提高通信 系统的抗干扰
研究成果：已开发出一系列新
04 型信号干扰抑制技术，如自适
应干扰抑制、智能干扰抑制等
研究目标：开发新型信号干扰
02 抑制技术，提高通信系统的性
能和可靠性
应用前景：新型信号干扰抑制
05 技术将在5G、物联网等领域得
到广泛应用
03 研究方法：采用数学建模、仿
真分析、实验验证等方法
PART 04
实际应用案例分 析
挑战与机遇：面对日益复杂的通信环 境，需要不断探索和创新干扰抑制技 术，以适应未来通信系统的发展需求
展望：未来干扰抑制技术将在通信系 统中发挥更加重要的作用，为通信系 统的稳定运行提供有力保障。
未来通信系统对信号干扰与抑制技术的挑战和机遇
5G和6G等新一代通信技术的发展，对信号干扰与抑制技术提出了更高的要求。
场景三：室内环境中的 信号干扰抑制方案
电波传播中的信号干扰抑制技术
电波传播中的信号干扰抑制技术在当今高度信息化的时代，电波作为信息传输的重要载体，其传播的稳定性和可靠性至关重要。
然而，在电波传播的过程中，信号往往会受到各种干扰，这给通信质量带来了严重的影响。
为了保障通信的顺畅和数据的准确传输，信号干扰抑制技术应运而生。
电波传播中的信号干扰来源多种多样。
首先，自然因素是不可忽视的一个方面。
例如，雷电、太阳黑子活动等天文现象会产生强烈的电磁辐射，从而对电波信号造成干扰。
此外，地理环境也会对电波传播产生影响，如山体、建筑物等障碍物会导致信号的反射、折射和散射，使接收端接收到的信号变得复杂且不稳定。
人为因素也是导致电波传播中信号干扰的重要原因。
随着电子设备的广泛应用，电磁频谱日益拥挤。
不同的通信系统、电子设备之间可能会产生相互干扰。
比如，在同一频段工作的无线通信设备，其信号可能会相互重叠和冲突。
同时，工业设备、电力设施等产生的电磁噪声也会对电波信号造成干扰。
为了有效地抑制这些干扰，研究人员和工程师们开发了一系列的技术手段。
滤波技术是其中常见的一种。
滤波器可以根据信号和干扰的频率特性，将干扰成分滤除，只让有用的信号通过。
例如，低通滤波器可以阻挡高频干扰，高通滤波器则能去除低频干扰。
另一种重要的技术是屏蔽技术。
通过使用金属材料制作屏蔽罩，可以将外界的电磁干扰阻挡在被保护的设备之外，从而减少干扰对设备内部电路和信号的影响。
在一些对电磁兼容性要求较高的场合，如医疗设备、航空航天设备等，屏蔽技术得到了广泛的应用。
扩频技术也是一种有效的信号干扰抑制手段。
扩频通信通过将信号的频谱扩展到一个较宽的频带上，使得信号的功率谱密度降低，从而增强了信号在干扰环境下的抗干扰能力。
即使在存在一定强度干扰的情况下，接收端也能够通过相关解扩处理恢复出原始信号。
智能天线技术的出现为信号干扰抑制带来了新的思路。
智能天线可以根据信号的来波方向和干扰的方向，自动调整天线的方向图，使天线的主瓣对准有用信号，旁瓣对准干扰信号，从而提高信号的接收质量和抗干扰能力。
控制工程基础 (第15讲) 第六章 干扰引起的误差及动态误差系数 PPT课件
xi(1)
(t)
dxi (t) dt
a1
2a2t
x (2) i
(t
)
d
2 xi (t) dt 2
2a2
x (3) i
(t
)
d 3 xi (t) dt 3
0
e(t) 0.1(a1 2a2t) 0.18 • 2a2 0.1a1 0.36a2 0.2a2t
ess
lim e(t)
从结构上看，利用双通道原理：
（1）一条由干扰信号经 Gn (s) 、G1(s) 到达第二个相加点。
（2）一条由干扰信号直接到达相加点。
满足（6-19）条件后，两路信号在此点相加，大小相等， 方向相反，实现了全补偿。
由于G1(s)分母的s阶次一般比分子的s阶次高，故式(6-19) 的
条件在工程实践中只能近似地得到满足。
X o (s) G2 (s)
G(s)H (s) G1(s)G2 (s)H (s)
H (s)
ss1
lim
s0
sg1(s)
lim
s0
sg 1
1 G1(s)G2 (s)H
(s) gX i
(s)
控制工程基础
5
(2)由干扰信号 n(t) 产生的偏差，此时令 xi (t) 0
N(s)
2s)(s2
s 10) (s (s2 s 10)2
s
2
)(2s
1)
|s
0
10 100
0.1
控制工程基础
19
(2) e
课件 第六章 计算机控制系统的抗干扰技术
2 常用的接地方法(2) 常用的接地方法(2)
（2） 模拟地和数字地的连接
6.3 系统供电及接地技术
2 常用的接地方法(3) 常用的接地方法(3)
（3） 主机外壳接地
6.3 系统供电及接地技术
外壳接地，机壳浮空
2 常用的接地方法(4) 常用的接地方法(4)
（4） 多机系统的接地
过程 通道 主机 打印机
1 微机控制系统中的地线
(1)数字地，或逻辑地。 (2) 模拟地。 (3) 安全地。又称为保护 地或机壳地，屏蔽地。 (4) 系统地。 (5) 直流地。 (6) 交流地。
2 常用的接地方法(1) 常用的接地方法(1)
（1） 一点接地和多点接地
6.3 系统供电及接地技术
图6.15 串联一点接地
图6.16 并联一点接地
4
采用具有高共模抑制比的仪表
采用具有高共模抑制比的仪表放大器作 为输入放大器： 为输入放大器 ： 仪表放大器具有共模抑 制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益 可调等优点，是一种专门用来分离共模 干扰与有用信号的器件。
6.2 硬件抗干扰技术
6.2.2
串模干扰的抑制
1. 在输入回路中接入模拟滤波器 使用双积分式A/D转换器 A/D转换器 2. 使用双积分式A/D转换器 3. 采用双绞线作为信号线 4. 电流传送 5. 对信号提早处理 选择合理的逻辑器件来抑制。 6. 选择合理的逻辑器件来抑制。
6.2 硬件抗干扰技术
3. 采用双绞线作为信号线
若串模干扰和被测信号的频率相当， 则很难用滤波的方法消除。此时，必须采 用其它措施，消除干扰源。通常可在信号 源到计算机之间选用带屏蔽层的双绞线或 同轴电缆，并确保接地正确可靠。采用双 绞线作为信号引线的目的是减少电磁。双 绞线能使各个小环路的感应电势相互抵消。 一般双绞线的节距越小抗干扰能力越强。
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•高频磁场屏蔽
高频磁场屏蔽是利用电磁感应现象在屏蔽壳 体表面所产生的涡流的反磁场来达到其目的。因 此，希望屏蔽体上形成的涡流越大越好。 屏蔽材料采用良导体。由于高频集肤效应， 涡流仅在屏蔽盒表面薄层流通，高频屏蔽盒无 需做得很厚。对于屏蔽导线，通常采用多股线 编织网，多股线在相同体积下有更大的表面积。
3、电缆屏蔽层的接地 当放大器与传感器距离较远时，信号传输 线都要采用屏蔽导线，并且屏蔽层应接地，以 防止外界干扰。
减小电感耦合的方法：减少互感量是抑制磁场耦 合干扰的关键。互感量与导线的尺寸、形状、距 离有关，在直流测量装置中,布线时应使直流控 制线与交流动力线处于垂直方向。
第四节 干扰抑制技术
针对三要素采取措施： •消除或抑制噪声源； •阻截干扰传递途径； •削弱接收电路对噪声干扰的导电体或导磁体做成外壳，将干扰 源或信号电路罩起来，使电磁场的耦合受到很大 的衰减。 （1）电场屏蔽 用导电性能良好金属作屏蔽盒，干扰源被屏蔽 起来，并将屏蔽罩接地。如果屏蔽罩不接地，其 耦合干扰更为严重。 如果干扰源不屏蔽，而将信号电路屏蔽，所 得结果与上述屏蔽类似。
•独立地线并联一点接地 可避免电阻耦合干扰， 最适用于低频 存在问题：布线复杂，接地线长而多，由于 存在分布电感与分布电容，随着频率升高， 地线间的感性耦合、容性耦合越趋严重，并 且长线也会成为辐射干扰信号的天线，因此 不适用于高频。
•多点接地方式
适用高频段。在多点接地时，地线常用导电线连成网 （或是一块金属网板），各电路单元分别以最短连线接 地，以降低接地阻抗。
三、内部干扰
内部干扰：设备内部由于设计不良或某些器件工 作所形成的干扰。 长期干扰：温差电势、热噪音、 信号耦合、工频纹波等。
内部干扰
瞬时干扰：转接过程、微音干 扰、压电效应等。
第三节 干扰耦合
一、电阻耦合
• 公共电源线和 地线所存在的电 阻，在电路间形 成干扰。
导线存在电压降，使各电路实际供电电压 以及接地电压都受到其它电路电流的影响。
• 模拟系统和数字系统的 公共接地线电阻产生干扰
i数 i模
i模
Rcm
i数
即使Rcm很小，数字电流也会在其两端形成 较高电压，使模拟系统的接地电压不等于零。
消除电阻耦合的方法： 采用单点供电与单点接地。但在相当多的 电路中难免使用公共电源线和地线，此时应尽 量将公共线缩短、加粗。
二、容性（电场）耦合（干扰源为电压形式）
二、干扰的形成
干扰源
干扰通道
受感器
信号
三、研究干扰问题的方法和步骤
• 弄清噪声源 • 弄清对干扰敏感的电路 • 了解噪声是如何传输和通过什么途径 传输的。
第二节 干扰源
一、干扰的分类
按照干扰形成的原因分： 人为干扰 按照干扰源的位置来分： 外部干扰 自然干扰
内部干扰
按照干扰原理分：
有电场干扰 磁场干扰 电磁场干扰
三、 感性（磁场）耦合
两个电路之间存在互感时，当干扰源是以电 源形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦 合对邻近信号形成干扰。
由互感耦合在导 线2上形成的感应 电压为:
干扰源 耦合电感
jMI V 2 1
jMI V 2 1
由上式可得以下结论： •互感耦合干扰电压与干扰源的频率成正比。 •感应电压与互感量成正比。
耦合电容 电路 干扰源
由等效电路可得：
V s
jCZ s Vg 1 jCZ s
一般jω CZs<<1，忽略分母中jω CZs并取模，得：
Vs CZ sVg
由上式可得以下结论： •频率越高，干扰越大。 •干扰电压Vs正比电路的输入阻抗Zs。 • 与耦合电容C成正比。
减小电容耦合的方法：通常ω 及Zs由设备的性 能指标所确定，因此减小耦合电容C是抑制干扰 的必要措施。
本章内容及要求
主要内容:介绍干扰的种类、传输途径和抑 制干扰的措施和方法。 本章要求:了解各种干扰源及干扰源对信号 产生干扰的机理；了解常见抑制干扰的措 施和方法。
信号的干扰及其抑制
第一节 概述
一、干扰对测试装置的影响
各种测试装置普遍存在着干扰，严重的干扰 甚至会使测试系统不能正常工作。
信号的干扰及其抑制
(1)放电干扰
• 电晕放电(如高压输电线); • 辉光放电(如荧光灯、霓红灯、闸流管); • 弧光放电(如电焊); • 火花放电(如点火系统、电火花加工)。
(2)工频干扰 供电设备和输电线造成工频干扰。 (3)射频干扰 无线电广播、电视、雷达通过天线发射强 烈的电波，高频加热电器也会产生射频辐射。
按照干扰的波形特征分：
•正弦型、脉冲型干扰
• 稳态型、瞬态型干扰
• 周期型、非周期型干扰
按照干扰的频谱分： • 有低频、高频干扰 • 窄带、宽带干扰
二、外部干扰
1.自然干扰 大气层发生的自然现象所引起的干扰以及来 自宇宙的电磁辐射干扰。
2.电气设备干扰（对测试装置正常工作的影响较为严重） 电气设备所产生的干扰：放电干扰、工频 干扰、开关干扰及射频干扰等。
（2）磁场屏蔽
磁场屏蔽是为了抑制磁场的耦合干扰。随 着频率的不同，其屏蔽原理和使用的屏蔽材料 也不同。 •低频磁场屏蔽
用具有高导磁率的铁磁材料将干扰源屏蔽起 来，使干扰源产生的磁通被引导至铁磁材料中， 而不与被干扰电路交连。 注：屏蔽罩应有足够的厚度
•高频磁场屏蔽
高频磁场屏蔽是利用电磁感应现象在屏蔽壳 体表面所产生的涡流的反磁场来达到其目的。因 此，希望屏蔽体上形成的涡流越大越好。 屏蔽材料采用良导体。由于高频集肤效应， 涡流仅在屏蔽盒表面薄层流通，高频屏蔽盒无 需做得很厚。对于屏蔽导线，通常采用多股线 编织网，多股线在相同体积下有更大的表面积。
二、接地技术
1．安全接地 为了人身和设备的安全，电子设备的机壳、底 座都应接大地。 2．信号接地 信号接地是指各信号的公共参考电位线。以直 流电源的正极线或负极线作为信号地线。
信号接地的三种形式 •共用地线串联一点接地 从抑制电阻耦合角度看， 这种接地方式最不可取，尤 其是强电流电路对弱信号电 路干扰更为严重。采用这种 接地方式时，应把弱信号电 路放在接地点最近处。