劉培毅 劉鑫

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.14.012

摘 要：擁有發(fā)射和接收功能的電磁頻譜工作系統(tǒng)一定會(huì)存在電磁兼容性的問題。該次研究提出的基于端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性優(yōu)化方法，是先依照端口數(shù)據(jù)頻譜設(shè)備的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特點(diǎn)繪制出耦合系統(tǒng)圖，分析耦合系統(tǒng)圖中存在的耦合干擾源，建立耦合干擾的函數(shù)模型，提出結(jié)合模型消減耦合干擾策略。再應(yīng)用四排除法方案執(zhí)行其策略，優(yōu)化端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性。

關(guān)鍵詞：端口數(shù)據(jù) 電磁兼容性 電磁頻譜

中圖分類號(hào)：TN03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）05（b）-0012-02

擁有發(fā)射和接收功能的電磁頻譜工作系統(tǒng)一定會(huì)存在電磁兼容性的問題。當(dāng)前人們從系統(tǒng)、器件、結(jié)構(gòu)的角度找出端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性的問題，嘗試解決電磁兼容性的問題。前人提出的端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性方案多半是從屏蔽這一角度著手消減電磁兼容性。這種方法忽略了系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性的多樣性。結(jié)合端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性特點(diǎn)與前人研究的成果，該次研究提出了基于端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性優(yōu)化的方法。

1 基于端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁干擾的原理

電磁兼容性的定義，是指在設(shè)計(jì)及裝置電磁頻譜工作系統(tǒng)時(shí)，必須保證它們?cè)诩榷ǖ墓ぷ鳁l件下，不會(huì)受電磁干擾的影響造成不能發(fā)射的情形或出現(xiàn)發(fā)射性能降級(jí)的情形。以一套電磁頻譜工作的典型裝置來說，它的構(gòu)成可分為器件→電路→設(shè)備→分系統(tǒng)→系統(tǒng)。在電磁頻譜裝置中，系統(tǒng)身身可能會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的干擾；其它系統(tǒng)與該套電磁頻譜工作組合時(shí)會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)間的干擾；外部環(huán)境出現(xiàn)的干擾會(huì)造成系統(tǒng)及環(huán)境的干擾。形成干擾的要素主要有3個(gè)：第一個(gè)是電磁裝置本身為敏感體，它易受到工作干擾；第二個(gè)是干擾源較強(qiáng)，它易對(duì)電磁頻譜設(shè)置造成干擾；第三個(gè)是系統(tǒng)和系統(tǒng)間的耦合通道形成干擾。只要是電磁頻譜工作系統(tǒng)，就一定會(huì)出現(xiàn)電磁兼容性問題，這種干擾亦會(huì)在端口數(shù)據(jù)中出現(xiàn)。如果應(yīng)用以上系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性原理進(jìn)行分析，就可得端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性問題主要出現(xiàn)在天線端、電場(chǎng)端、電纜端、公共同路通道。只有從這4個(gè)方面著手，才能優(yōu)化端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性。

2 基于端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性簡(jiǎn)化

為了說明端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性簡(jiǎn)化的必要性，現(xiàn)用一則實(shí)例來說明。圖1為某電磁頻譜的端口，分別為天線1、天線2、箱體、電源、信號(hào)。它組合成電磁頻譜設(shè)備后，實(shí)際產(chǎn)生的耦合關(guān)系圖為圖2，將圖2抽象為耦合系統(tǒng)圖作圖3。從圖3的耦合關(guān)系來看，的電磁干擾非常復(fù)雜，極易影響電磁頻譜的作業(yè)，將耦合關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)化的目的，就是為了讓設(shè)備和射備的發(fā)射盡量形成單向交流的關(guān)系，避免發(fā)生信號(hào)交流之間的交叉干擾。

參看圖3，圖3中的事關(guān)系形成雙重或多重疊加關(guān)系，做好電磁兼容性工作，就是調(diào)整端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁干擾因素，避免發(fā)生耦合關(guān)系的疊加?，F(xiàn)在，如果V i （ω）是第i個(gè)端口在角頻率ω產(chǎn)生的干擾，那么先將Ti j（ω）視為第i個(gè)端口可能產(chǎn)生的函數(shù)值，影響該函數(shù)值的因素為電壓、電流、電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）。如果現(xiàn)在第i個(gè)端口對(duì)第j個(gè)端口產(chǎn)生了干擾，那么函數(shù)傳遞值可擬為，那么第 j 個(gè)端口產(chǎn)生的干擾值函數(shù)表達(dá)式為

，以此類推。

如果當(dāng)前為第 j 個(gè)端口的敏感度門限值，并且為第 j 個(gè)端口的裕值，那么結(jié)合軍標(biāo)取值，該值參數(shù)應(yīng)取20 dB，如果結(jié)合民標(biāo)參數(shù)取值，該參數(shù)應(yīng)取6 dB。于是可得第 j 個(gè)端口的電磁兼容的函數(shù)為，該函數(shù)的意義可描述為：

。

現(xiàn)設(shè)各干擾參數(shù)值為最大，那么可得：

，

即可得

，于是在該環(huán)境中，可得簡(jiǎn)化策略1：如果，那么取值可被忽略，即簡(jiǎn)化該耦合路線。再得簡(jiǎn)化策略2：如果參夠有效的調(diào)整干擾端口、敏感端口，那么可視，優(yōu)化干擾端口電壓值，得到，于是干擾端口的耦合路線亦簡(jiǎn)化。

3 優(yōu)化端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性方案

結(jié)合以上端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性函數(shù)公式的分析，可以擬訂端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性方案。造成端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性因素不止一個(gè)，為了簡(jiǎn)少電磁與電磁之間的干擾，端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用一個(gè)發(fā)射源對(duì)一個(gè)敏感設(shè)備，使之形成互動(dòng)耦合，避免發(fā)生發(fā)射信號(hào)與接受信號(hào)的偶合干擾。在實(shí)際操作的過程中，一個(gè)發(fā)射源對(duì)一個(gè)敏感設(shè)備可能依然存在干擾問題，此時(shí)可通過調(diào)整發(fā)射與接受幅度、頻率等因素調(diào)整端口數(shù)據(jù)彼此干擾的問題。

現(xiàn)用四級(jí)干擾排除的方案提高端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性。第一級(jí)排除，應(yīng)用一個(gè)發(fā)射源對(duì)一個(gè)敏感設(shè)備盡可能的排除外在環(huán)境可能存在的干擾。第二級(jí)排除，如果端口發(fā)射的頻率過于接近，可能會(huì)出現(xiàn)頻率與頻率之間的干擾，于是，經(jīng)結(jié)合端口發(fā)射需求的前提下，應(yīng)調(diào)整發(fā)射機(jī)的帶寬、頻率、間隔，減少端口發(fā)射的干擾。第三級(jí)排除，時(shí)間、距離、方向、傳播特性可能都存在干擾的問題，此時(shí)要對(duì)修正天線的干全裕度，避免發(fā)生天線傳輸與接受的干擾。第四級(jí)排除，優(yōu)化端口數(shù)據(jù)設(shè)備的性能，應(yīng)用高性能的設(shè)備可減少因素與因素之間的相互干擾。

4 結(jié)語(yǔ)

該次研究提出的基于端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性優(yōu)化方法，是先依照端口數(shù)據(jù)頻譜設(shè)備的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特點(diǎn)繪制出耦合系統(tǒng)圖，分析耦合系統(tǒng)圖中存在的耦合干擾源，建立耦合干擾的函數(shù)模型，提出結(jié)合模型消減耦合干擾策略。這是從理論上優(yōu)化端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性方法。在實(shí)際操作中，這兩種策略可能完全適用，也可能不能完全適用。在理論排除的基礎(chǔ)上應(yīng)用四排除法強(qiáng)化其操作性，應(yīng)用四排除法方案可優(yōu)化端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性。為了說明該種方案具有可行性，該次研究應(yīng)用一側(cè)端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性優(yōu)化實(shí)例來說明，由實(shí)例可知，該次研究提出的方案可突破傳統(tǒng)端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性優(yōu)化方案的弊端，有效地優(yōu)化端口數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性，并且該方案易實(shí)踐、操作技術(shù)難度小、花費(fèi)成本低，能帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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