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抗干扰技术论文

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抗干扰技术论文范文第1篇

【关键词】电子设备 电子电路 接地技术 抗干扰能力 干扰抑制

中图分类号:V443 文献标识码:A文章编号:

一.引言

我们知道在电子电路设计中的接地技术直接关系到了电器的使用寿命以及安全程度。在我国当前,各种各样的电子产品相继诞生,电子产品的应用也日益的广泛,可以说电子产品已经成为了人们生活工作的一个重要的组成部分。我们知道电子干扰是有很大的危害性的,它不仅仅严重的降低了电子系统的可靠性,还能够对人体的健康产生很大的负面作用。例如一些电子产品以及仪器就对电子电路的干扰十分的敏感,最常见的有家用电器比如收音机,电视机等等,还有一些医用设备,比如心脏起搏器等等。这些对电子电路的干扰电磁波都十分的敏感,干扰严重影响了这些设备的正常工作,严重的甚至使这些设备无法工作。为此,我们必须重视电子电路抗干扰能力的设计,可以说电子电路的抗干扰能力已经成了当前电子电路设计的一个非常重要的一方面,这是因为如此接地技术才显得如此重要,可以说接地技术的高低已经直接影响到了电子电路的抗干能力了。

二.接地技术的种类和目的

我们知道电磁干扰对电器具有很大的影响,严重的降低了其稳定性,也不利于工作人员的身体健康。为了保证用户用电的安全可靠,必须注意电子电路设计中接地技术的科学合理性。我们知道安全保护接地是接地技术中比较常见的一种,采用这种接方式地主要是为了保护用户的安全,在实际的生活中有的电器年记哦久了,则其绝缘性能下降,这样就给用户带来了很大的安全隐患,采用这种保护性的接地就是为了消除这种安全隐患而采取的措施。再者一些电器设备在运行的过程中会产生积累静电,这样就及其容易引起接触性的触电,甚至引起电器的爆炸,其危害极大,为了防止类似情况的发生,一般采用的接地方法是屏蔽接地法,能够有效的防止静电积累造成的损失。最后我们知道电磁干扰对电器设备是有很大的影响的,为了避免电器设备受到太多的电磁干扰,采取接地的方法可以有效的配出干扰,保证电器正常运行。

三.接地技术中的接地方式

电子电路设计中接地方式是比较多的,其接地方式不同那么它产生的效果也会不同,所以对于比较常见的几种接地方式我们要充分的了解,只有这样才能在具体的电子电路设计时运用自如。以下介绍两种最为普片使用的接地方式。

保护接零

一般用于三相四线制供电系统中的中性线,是电路环路的重要组成部分,在零线直接接地的一相四线制电网中,设计中一定要注意将电子电器设备征程运行时小带电的金属外壳于电刚的零线连接起来,这样一旦当电器设备中的某一项发乍漏电或者是碰壳时,由于事先金属外壳与零线相连,形成的单向短路,电流非常大,使电路保护装置迅速动的切断电源,从而保护了操作人员的人身安全和电网其他部分的正常运行,同时也可以避免一些重大安全事故的发生。

保护接地

接地保护的主要目的是为了防止用户触电,为了保护用户的安全而采取的措施,保护接地可以说是电子电路设计中最为常见的接地方式,一般来说对于那些中性点不接地的电网都采用保护性的接地方式,采用这种方式则电器设备的支架以及外壳均要接地,这样能够取得比较好的效果,有效的保护的电器安全一用户的安全。

四.电子电路设计中系统接地

通过接地技术的研究我们知道电子电路仪器中的电子仪器设备控制系统中遇到经常需要解决的就是系统接地问题,这也是设计中的一大难点。系统接地线是各种电路中的静态,动态电流的通道,同时又是各级电路通过共同的接地电阻相互耦合的途径,这样就形成了电路之间相互干扰的薄弱环节,所以电子电路设备中的切抗干扰技术,都和接地有很直接的关系。设计合理的接地足抑制噪音和防止干扰的主要途径,不仪能保证电子电器设备的正常,稳定和可靠性工作。

五.电子电路设计中系统接地的原则

根据不同的干扰源要设计不同的接地技术和工艺,不能存在侥幸认为电路中只要有一点接地就能消除干扰,要寻求综合性质的接地方式,才是最为安拿有效的,接地点的选择要恰当,避免设计不当引起的新的干扰。接地点的选择除了安全性外、还要一并考虑屏蔽效果的兼容性,就是要通过接地屏屏蔽技术达到消除多种干扰的综台目的。一般来说.电子电路设计如何和大地接触,与系统的工作稳定性能有着极为密切的关系,设计中常用以下三种方式。

1.浮地方式.不接触大地的悬浮方式。是将电路设备与公共地可能引起环流的公共导线隔离开来,从而抑制来自接地线的干扰。这种接地方式的缺点是设备不与大地直接相连.容易出现静电积累现象,这样积累起来的电荷达到·定程度后,在设备和大地之间会产生具有强人放电电流的静电击穿现象。

2.单点接地方式,我们知道采取两点接地扥方式很容易形成接地环路,一点接地的主要功能就是消除接地环路的形成。

3.多点接地方式,对于工作频率较高的高频电路,由于各元器件的引线和电路本身布局的电感都将增加接地线的阻抗,一点接地方式已不再适用

五.结束语

当前我国的经济快速发展带动了我国电子行业的迅速发展,各种电子产品相继诞生,并且应用日益广泛。在当前,我们已经进入了信息时代,各种各样的电子产品已经成为了人们生活的一部分,和人们的生活紧密相连,所以电子产品已经成为了当今不可或缺的一部分。但是我们知道,电子产品都存在电磁干扰,这不仅仅严重影响了电子系统的可靠性而且也严重危害到了工作人员以及用户的健康状态。所以,正是因为这个原因在进行电子电路设计时,我们要充分考虑其接地技术,这样可以有效的抗干扰能力。提高电子设备的抗干扰能力不仅仅可以提高经济利益还可以提高社会效益。可以说科学的接地技术已经成为了电子电路设计的一个重要的方面,是在电子电力设计工作中必须认真考虑的问题,其重要性不言而喻。所以本文就这个问题作了简单的探讨。

参考文献:

[1]吕俊霞Lv Junxia 电子电路的抗干扰方法与技术[期刊论文] 《印制电路信息》 -2006年8期

[2]李晓海 电子电路的抗干扰技术探析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年9期

[3]蒋伟丽Jiang Weili 浅谈电子抗干扰技术 期浅谈电子电路的抗干扰技术 [期刊论文] 《丽水学院学报》 -2007年2期

[4]郭宝山周勤荣 浅谈电子电路的抗干扰设计 [期刊论文] 《山西电子技术》 -2011年5期

[5]浅析电子电路的抗干扰措施 [期刊论文] 《南北桥》 -2008年7期高玉荣管志刚

[6]许蓓蓓 对电子电路抗干扰措施的探讨 [期刊论文] 《建材发展导向》 -2011年11期

抗干扰技术论文范文第2篇

【关键词】测试系统;电磁干扰;实验方法

引言

钢轨内应力测试系统以单片机为控制核心,应用纵横弯曲理论建立无缝线路轨道力学模型,根据钢轨内应力计算公式,以电测应力法进行比较分析[1],测量时使被测段钢轨悬空,在其中部施加一横向挠动力,分别测试钢轨的横向力、横向位移、轨温和湿度等信号,将信号经A/D转换后计算,快速、准确得出被测线路的内应力,并可将测量数据进行存储,操作人员可通过液晶显示屏测试和查询。

作为电子类产品,提高测试系统的抗电磁干扰能力及屏蔽性能是研发、生产、使用过程中不可缺少的环节。

1.钢轨内应力测试系统的组成

本系统硬件部分由单片机控制器、A/D转换模块、传感器和自加载施力机构等组成。系统选用W77E532单片机为控制核心;压力、位移、温度和湿度为测量钢轨内应力的必要参数;自加载施力机构通过电机给被测钢轨施加定量的压力;U盘存储功能可将系统内数据转存至U盘,可通过U盘将数据转存至上位机管理软件,也可直接通过数据线将测试仪主机的数据转存至上位机。

2.钢轨内应力测试系统的抗电磁干扰方法

2.1 线路板抗电磁干扰设计

以W77E532为处理核心的控制系统具有灵敏度高、处理速度快等特点,正因如此,也更容易影响测试系统的抗电磁干扰能力,测试过程中使系统的性能指标偏离设计要求,导致测量结果误差大[2],因此抗干扰技术己成为设计单片机控制系统时必须考虑的环节。本系统控制电路的抗电磁干扰部分除了采用常规方法,如数字地和模拟地单点相连、缩短旁路电容地线长度、相互关联的元器件尽量放得靠近外,还采取了以下措施:

(1)采用线性光耦PC817将所有模拟量信号与数字量信号输入输出端隔离,为了提高隔离效果,我们将PC817纵向排列整齐,沿PC817焊脚内侧在线路板上开槽。

PC817光电耦合器输入部分和输出部分采用独立的5V电源供电,数字量5V由锂电池经2940稳压后提供,模拟量5V由DC-DC5V提供。

(2)低压差稳压器LM2940及其滤波器件远离单片机放置;

(3)数字量部分沿PC817开槽处双面覆铜接地。采用金属敷层屏蔽材料抑制电磁干扰也是目前常用的方法之一,通过非电解电镀、阴极溅射、真空镀金等方法在绝缘材料的表面形成导电金属薄层[3],可以提高电子设备的抗干扰能力。

2.2 供电部分的抗电磁干扰设计

钢轨内应力测试系统由8V锂电池供电,经两个低压差三端稳压器LM2940后,固定输出5V,LM2940内部含静态电流降低电路、电流限制、过热保护、电池反接和反插入保护电路,再经容阻滤波,给数字量电路供电。

模拟量电路电源经LM2940降压后,由DC-DC5V提供。

2.3 传感器部分抗电磁干扰设计

本系统共有1路数字量和4路模拟量输入,有位移、压力、温度、湿度和电压信号,其中,位移、压力2路信号对测试结果具有决定性影响,我们主要对这2路传感器信号做了抗电磁干扰处理:

(1)位移信号的采集使用千分表,其输出为数字信号,是不随时间连续变化的量,数字信号抗干扰能力强;

(2)压力信号由JLBS-Ⅱ型拉力传感器提供,其采用箔式应变片贴在合金钢弹性体上,可承受拉、压力,具有测量精度高、稳定性能好、温度漂移小、输出对称性好等特点。由于压力传感器的变送器电路处理的是比较微弱的信号,而且还要进行信号转换,外界干扰极易耦合到电路中从而影响有用信号。因此,本系统的压力信号采用电流传输代替电压传输,接收电路低的输入阻抗和对地悬浮的电流源(电流源的实际输出阻抗与接收电路的输入阻抗形成并联回路)使得电磁干扰对电流信号的传输不会产生大的影响,可获得较好的抗干扰性能。

另外,本系统针对模拟量输入通道的抗电磁干扰还采用了以下措施:压力、温度、湿度传感器使用屏蔽线,屏蔽层与线路板GND相连,尽量缩短信号线长度。

2.4 外壳抗电磁干扰设计

为了使外壳在操作者和内部电路间建立隔离、形成屏蔽层,起到抗电磁干扰作用,本系统主机箱采用金属铝壳,既可以防止因操作者对金属外壳的直接接触放电造成干扰,又可以防止环境干燥时操作者对周围物体放电形成的电磁干扰耦合到测试系统内部。即便如此,我们在做抗电磁干扰试验时,发现还是存在干扰现象,液晶屏出现乱码,经过分析,我们认为此现象是由于主机箱上铣了液晶屏安装槽、航空插座孔、充电口、电源开关孔、键盘孔等造成,于是又采取了以下抗干扰措施:

(1)尽量缩短主机箱内部导线长度,并在每根导线上增加磁环;

(2)将主机箱内固定线路板的所有金属小件都更换为绝缘材料,在液晶屏与主机箱外壳之间增加一层绝缘纸;

(3)主机箱内部在充电孔、航空插座孔、电源开关孔及液晶屏开孔处喷涂三防漆,三防漆是一种特殊配方的涂料,用于保护线路板及其相关设备免受坏境的侵蚀。三防漆具有良好的耐高低温性能,其固化后成一层透明保护膜,具有优越的绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防腐蚀、防老化、耐电晕等性能;

(4)主机箱底部装设一只金属螺帽作为电磁干扰泄放通道,在操作者对外壳的孔、洞、缝隙放电时将放电电流泄放,防止对内部电路直接放电。

2.5 软件抗电磁干扰设计

若单靠硬件措施消除干扰会增加系统的硬件成本,使系统复杂化,而且并非所有因干扰而产生的故障都可通过硬件抗干扰措施得到完全解决;软件抗干扰技术不仅可使系统结构简化,成本降低,设计也很灵活方便[3]。

本系统的控制软件由KeilC编制,软件组成主要包括A/D转换、键盘响应、液晶显示、数据存储读取及分析计算等部分。本系统采用数字滤波、设立软件陷阱、看门狗(Watchdog)和软件冗余等技术,提高系统的抗干扰能力。

3.结束语

影响钢轨内应力测试系统抵抗电磁干扰能力的因素有很多,本文从系统硬件的线路板、供电电源、传感器、外壳等部分入手,分析并提出了测试系统抗电磁干扰的方法,提高了测试系统的抗电磁干扰的能力,解决了系统受干扰时液晶显示屏出现乱码的情况,保证了系统运行的稳定性。

参考文献

[1]王建文.无缝线路温度力及锁定轨温测试技术研究.扩大铁路对外开放、确保重点物资运输――中国科协2005年学术年会铁道分会场暨中国铁道学会学术年会和粤海通道运营管理学术研讨会论文集,2005.

[2]李志宇.单片机控制系统抗干扰设计.电子测量技术2007,30:100-102.

抗干扰技术论文范文第3篇

关键词:放大电路 信号调理 噪声控制

中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)05-0000-00

1 引言

压力传感器在电子产品中的应用比较广泛,其信号调理电路通过对信号的调节变换,使信号达到后续电路的接收要求。电路的误差控制、抗干扰技术对电路的设计至关重要,电路的稳定性直接关系到单片机数据采集系统的准确性和产品的实用性。

本论文的信号调理电路主要用于电子称等衡器的前端信号处理,量程0―5Kg,其最大允许误差±1.5e(分度值e=2g)。本论文从误差分析,力传感器的选定和放大电路的设计三个方面阐述该电路设计思路。

2硬件设计中误差解决方法

降低电路元器件产生的噪声、设置稳压电流源作传感器专用电源,可保证传感器输出信号精度高,纹波小,稳定可靠,选择合适的传感器。

由于组成电路的元件内部会产生一些噪声,并且实验中发现,噪声的功率与输入的电压有直接的关系,而且会对实验的参数产生较大的影响。在试验中对电阻等噪声较大的原件通过元件的噪声参数建立模型来进行系统分析。综合考虑成本及噪声性能,选择噪声较小的NE5532放大器电路,其相对噪声比优于同等价格的其他运算放大器。

传感器采用了N430-5kg应变式压力传感器,量程0~5kg,灵敏度为1.0mV/N,体积小,易携带;额定输出1.0±0.15mV/V,能够满足实验精度要求;并能够使产品具有便携性,力传感器后接电桥的以减少温漂,即电桥压力传感器的电桥电阻设为R1=R2=R3=R4=100Ω,差动工作,应变片使得电桥保持了平衡,使得电桥的输出电压与电阻变化有关,保持了一个即R1=R-R,R2=R+R,R3=R-R,R4=R+R,则电桥输出为

3放大电路的分析与设计

整体电路设计如图3-1所示,包含两级放大电路,通过反馈设计提高了输出的准确性。第一级放大电路采用双运算放大器,此放大器小信号带宽10MHZ,功率带宽140KHZ,转换速率9V/us,符合一般控制电路的设计要求。第二级放大电路采用二阶低通滤波运算放大电路。

通过使用Multisim 12.0仿真软件中的函数发生器模拟在f0=10Hz下的滤波波形,其通带最大衰减为4.165518dB,阻带最大衰减为14.403186dB,其中R9和R11=R10//R12,由R12来确定放大倍数,算得Q=0.5,满足实验设计要求。

由于在 Multisim12.0仿真软件中,没有直接的电荷源信号,考虑到电阻应变式传感器输出为电压信号,改变传感器的应变重量,在形式上是以电压的形式输出的。在电路分析时可以把传感器看作一个电压源,其输出电压在其电电路中将信号传递给放大电路。所以在模拟仿真中,采用了TL431ACD 保证模拟信号输入端的稳定性。

4 软件设计中的误差补偿

采用延迟法进行误差补偿,在系统中, 存在控制开关的抖动干扰。抑制这种噪声方法就是通过延时, 让接通或断开信号稳定后系统再工作, 就可以避免抖动干扰。

5 结语

本设计的放大电路的带宽在890mHZ~123HZ,测得输入为2.756mv时,输出为217.177mv,放大倍数约100倍。整体上对各种误差来源给以充分的估计,并针对不同的情况采取不同的技术措施,以提高系统的抗干扰能力,保证了系统的准确、可靠。

参考文献

[1]庄严.《电子秤与智能仪器的设计》.仪表技术,2002.2.

[2]刘同娟,马向国.《Multisim在电力电子电路仿真中的应-用》.电力电子,2006.2.

[3]殷铸灵,许良军.《小信号放大电路的噪声分析》.机电元件,2011.12.

抗干扰技术论文范文第4篇

论文摘要:扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。

一、扩频通信的工作原理

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

二、扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。

1.抗干扰性强

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.低截获性

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.保密性好

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。三、扩频技术的发展与应用

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.

扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。

四、结语

扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。

参考文献:

[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

抗干扰技术论文范文第5篇

【关键词】微带 圆极化 馈电网络

一、背景

近年来,全球卫星导航系统(GNSS)在国家安全、经济及社 会发展中的作用非常显著,世界上各主要大国都竞相发展独立自主的卫星导航定位系统,几乎所有的卫星导航系统都进入了高速发展阶段。由于圆极化天线具有接收效率高、抗多径反射、抗干扰等优点,在卫星导航系统中得到了广泛应用。本文结合研究项目,对微带天线的圆极化技术、多频技术进行了深入的研究,并在此基础 上设计了三款多频卫星导航终端天线。根据单馈法实现圆极化的工作原理,并利用双层贴片叠层设计完成了一款支持北斗L/S频段的双频导航终端天线,此款天线可用于实现北斗系统的短报文通信和定位功能。使用带威尔金森功分器的双馈网络,实现天线的圆极化技术性能,成功研制了一款工作于车载系统中的三频导航终端天线。

二、微带天线的理论基础

微带天线的概念首先是在 1953 年提出来的,微带天线是辐射贴片敷在不同介电常数的介质基板上,且介质基板的厚度远小于微带天线工作波长。微带天线的介质基板底层敷以金属薄膜,作为微带天线的地板。微带天线具有高性能、小型化、易于设计等优点,使微带天线广泛应用于卫星导航和个人无线通信当中。

微带天线的带宽是指微带天线在接收卫星信号时,能够在接收频率的变化内,天线的各项指标在合理变化。天线的带宽是指天线满足一定电性能指标的工作频段范围。

三、微带天线圆极化的性质

沿波的传播方向上看去,波的瞬时电场矢量的端点轨迹构成一个圆,具有这样的瞬时电场分量的波称之为圆极化波,由于轨迹是圆,那么也可知瞬时电场的幅度相同。左旋圆极化波是指瞬时电场矢量的端点轨迹依据左手螺旋的方向旋转。

右旋圆极化波是指瞬时电场矢量的端点轨迹依据右手螺旋的方向旋转。圆极化波具有以下重要性质:

1.任意的圆极化波都能分解为两个时间上和空间上幅度相同,相位差 90°方向正交的线极化波。

2.任意极化波都能用两个圆极化波来合成,且它们的旋向相反,例如,两个旋向相反、振幅相等的圆极化波能合成线极化波。这也表明圆极化波能够接收任意非圆极化的来波,反之,任意极化的天线可以接收圆极化辐射来波。这也正是在线极化的标签天线摆放位置不定的情况下,读写器需要实现圆极化工作的原因。

3.圆极化天线具有旋向正交性,即左旋圆极化波和右旋圆极化波具有互斥性,根据发射和接收天线之间的互易定理,辐射左旋圆极化波的天线只能接受左旋圆极化波而不接收右旋圆极化波,反之也一样。

4.当圆极化波遇到对称目标时,反射波与入射波的旋向相反。

四、馈电网络的选择

本次选择采用双馈电网络,双馈电网络的设计把一个圆极化波都可以分解为两个在空间上和时间上都正交的、等幅的线极化波,通过在辐射单元上施加两个幅度相等、相位相差90°,并且在空间上正交的线极化电场分量形成圆极化波。双馈电点激励可以抑制极化波交叉极化,所以驻波要比单馈电点天线有明显的提高,特别是阻抗特性会比单馈电点微带天线有很大提高。

双馈电点微带天线设计需要馈电网络来与两个激励相连接。在常见的设计中双馈电点微带天线的馈电网络包括威尔金森功分器、桥式电路、T 型功分器等形式,其中威尔金森功分器可以把一路输入信号的能量分成两路相等能量,因此选择威尔金森功分器作为双馈电点微带天线的馈电网络。

五、结论

由于卫星信号的脆弱性,极易受到空间噪声干扰、有意或是无意干扰等,尤其是在军事领域,卫星导航系统抗干扰成为研究热点。具有抗干扰性能的微带天线逐渐得到重视,它对整个系统抗干扰性能发挥着很大的作用。所以,具有一定能力的抗干扰的微带天线是未来卫星导航系统中天线的发展趋势。

本论文主要完成了以下工作:

1)分析了国内外卫星导航系统的历史和发展趋势,特别是在军事领域卫星导航系统的重要性。阐述了抗干扰阵列中天线阵元的布局和微带天线性能对阵列抗干扰性能的关系,以及抗干扰微带天线研究的意义和价值。

2)详细阐述微带天线的分析方法和辐射机理,并对微带天线各性能指标做了深入的分析,对微带天线设计起到理论指导作用。并介绍了高合介质材料在微带天线中的应用现状,对今后设计者将复合介电常数材料用于制作小型化微带天线有一定的借鉴作用。

3)根据抗干扰阵列指标要求,需要设计一款能够兼容接收北斗-B1 和 GPS-L1两个不同频率段的微带天线。根据馈电点的不同方式,设计了一款单馈电点的微带天线和一款附有馈电网络的微带天线。通过对各方面因素进行衡量,最终选取单馈点微带天线作为设计方案。

4)完成微带天线加工制造之后,对微带天线进行了修正与调测。对微带天线进行了不同的环境试验。最后对微带天线进行实际环境的接收卫星实验,实现的定位要求,并能交付使用。

由于能力有限还有很多东西未能够展开:

1)对微带天线的馈电点位置进行不同形式的设计,减少天线阵元之间的互耦影响。在抗干扰阵列进行技术创新,以提高模块的抗干扰性能。

抗干扰技术论文范文第6篇

关键词:电磁干扰;电气隔离;看门狗

在信号的传输过程中,不可避免的会遇到各种干扰,如何有效的减少或消除干扰,使信号能够稳定传输,是系统设计中的关键问题。本文以RS-485传输电路为例,从软硬件两方面分析信号在传输过程中会遇到的各种干扰,并给出具体的解决方案。

1  硬件抗干扰设计

在传输电路的设计过程中主要出现以下问题:电气噪声干扰传输线路;强电磁(雷电)冲击;数字电路对模拟电路的干扰等。

针对上述问题的产生,本传输电路在硬件设计方面主要采取以下措施:

1) 对于芯片闲置的引脚,在不影响系统的逻辑功能的情况下接地或接电源。

2) 布线时,电源线和地线尽量粗。这样不但有利于减少压降,更重要是的是降低耦合噪声。

3) 布线时尽量减少回路环的面积,以减少感应噪声。避免90度折线,减少高频噪声发射。

4) 晶振布线时,晶振和单片机引脚尽量靠近,晶振下方尽量不要走线。

5) 采用光耦元件实现RS-485接口的电气隔离。这种方案可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰,实现起来也比较容易。

6) 旁路保护方法。利用瞬态抑制元件TVS管,将具有危害性的瞬态能量旁路到大地。

7) 将电源地和模拟地相隔离,通过0欧的电阻相连。将电源地和RS-485地相隔离,通过磁珠相连。

8) 正确地处理“模拟地”与“数字地”。数字电路是非线形的,逻辑门的开关都会产生电流冲击,所以在数字地上高频扰动很强烈。因此,数字地与模拟地不能有共同路径或者环路,只应单点连接。

RS-485信号传输的具体电路如图1所示

                图1  RS-485信号传输电路

2  软件抗干扰设计

系统的抗干扰措施,除了在硬件上消除干扰外,还必须从软件设计上采取恰当的措施,以便提高系统的可靠性,我们主要采用看门狗(Watchdog)监视系统的运行状态。

看门狗又称程序运行监视器,能有效的防止系统在不可预测的干扰作用下产生的程序执行紊乱,即“程序跑飞”。目前很多MCU都自带有内部看门狗,我们在整机运行是将看门狗打开,如果MCU不能在规定的时间内将Watchdog复位,Watchdog从内部触发RESET中断,将整个系统复位,从而使整个系统重新运行,避免了程序死锁。

信号传输电路的主程序如下:

    void main(void)

{

    uint idata  i,j;      定义i,j为无符号整型变量

  WDT_feed();              为看门狗控制寄存器赋初值

  for(i=0;i

{

  WDT_feed();            喂看门狗

  DelayMS(30);

}

  InitSystem();            系统初始化

  timer2_run;              定时器2开始工作

  while(1)                  进入循环

{

  WDT_feed();            喂看门狗

  while(!SystemTimerFlag);当SystemTimerFlag=1,跳出本层循环

    TimerTick20ms();        保证程序的循环周期为20ms 

      RS23220ms();            RS232函数

  KEY20ms();              键盘输入函数

  if(HardFailureFlag);

  {                      ;如果RS485通讯失败

  RS485StateLedOff();  RS485状态指示灯灭

  PizzerOn();          蜂鸣器鸣叫 

  }

}

3  结语

本文针对信号在传输过程中受干扰问题,通过实例从软、硬件两方面给出了具体解决措施,极大地提高了系统的稳定性。适用于各种远距离的有线传输系统。

参考文献:

[1] 傅丰林等.电子线路基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001

[2] 谢金明等.高速数字电路设计与噪声控制技术.北京:电子工业出版社,2003-4

[3] 顾海洲等.PCB电磁兼容技术—设计实践.北京:清华大学出版社,2004-6

[4] 工静.低压电力线传输特性分析.南京理工大学硕士论文,2000

抗干扰技术论文范文第7篇

关键词:单片机应用;干扰源;抗干扰设计

目前,在进行装载机车载动态计量仪设备计时多采用以单片机为核心微控制器。由于应用现场存在着各种干扰源,对单片机应用系统的工作影响很大,在实验室里设计好的控制系统,安装调试时完全符合设计要求,而置入现场后,系统常常无法正常稳定地工作。干扰虽不能直接造成硬 件的损坏,但常使计算机不能正常运行以致控制失灵,造成设备和生产事故。所以对现场干扰源的做出正确分析,并对单片机系统做出相应当的抗干扰设计,是保证控制器正常运行,实现动态计量的关键所在。

一、干扰源分析及干扰途径

1.系统自身干扰源及干扰途径

系统自身干扰源一般因在设计系统时对某些问题考虑不全面,如元器件布局不合理、电路工作不可靠、元器件质量差等,形成诸如电阻热噪声干扰、半导体散粒噪声干扰、接触噪声干扰、过程通道干扰、公共电阻形成的干扰等。这些干扰现象随流动元器件电流增大越加明显,这些噪声电流通过系统自身电路 和通道而影响系统,其结果是使系统控制精度下降。

2.电磁干扰源及干扰途径

装载机在装卸工作过程中现场的电磁干扰源很多,如动力断路器断弧过程中的多次复燃、电磁铁线圈电感和分布电容的谐振、大电流电弧的电磁辐射、工频输电线附近所存在的强大交变电场和磁场,以及来源于太阳等天体辐射的电磁波、雷电和地磁场的变化都可归结为电磁干扰。干扰信号通过导线或回路之间的互感耦合、电容耦合进入控制系统。电磁干扰造成的后果轻者使控制系统 产生误差,重者将使系统不能正常工作。因此对电路结构设计上要采取必要的抗干扰措施。

3.供电系统干扰及干扰途径

装载机在起动和正常工作过程中, 其电源电压的变化范围非常大,特别是装载机的启停,电压在20~30 V之间,使得供电电压大幅度波动,有时会出现长时间的过压、欠压和短时间的尖峰电压,他们十分方便地以线路传输形式经电源线进入控制系统,其中过压干扰是单片机控制系统最为恶劣的干扰,该变化范围会对整个称重系统的正常工作产生较大的影响,因此计量仪工作电源要求稳定性好。

4.干扰对程序运行的影响

干扰常使微控制器系统程序“跑飞”,造成“死机”,数据采集误差加大或数据发生变化,控制状态失灵,系统被控对象不稳定或误操作等。

二、系统抗干扰设计

硬件抗干扰总的原则是消除干扰源、切断干扰侵入途径和设计低噪声电路。

1.抑制过程通道干扰的设计

(1)光电藕合隔离,采用光电祸藕合可以切断主机与前向通道电路的联系,能有效地防止干扰从过程通道进入主机,同时对抗共地干扰也有好处。

(2)放大电路采用差分输入放大,有效地抑制了噪声和共模干扰。

(3)旁路电容器滤波是集成电路中抗干扰的常规措施。通常每片集成电路应接入一个旁路电容器以降低电源的高频阻抗,能有效地克服芯片的内部噪声和电源噪声。加接旁路电容,对A/D转换器尤为重要,否则会出现数据输出异常的情况

2.抑制电磁干扰的设计

电磁场干扰可能来自装载机称重控制系统外部,也可能来自系统内部,抑制电磁干扰的主要手段就是采取屏蔽。方式有两种:一是将易干扰的电路或设备等屏蔽起来,以防接收辐射干扰;另一种是将辐射源屏蔽起来,防止辐射出千扰影响其他电路。

在本设计中,采用屏蔽体将系统封闭起来。由于材料的磁阻比较低,所以外部磁力线将被屏蔽在屏蔽体之外,从而起到屏蔽的作用。

3.印制电路板的抗干扰设计

电路板是微机系统中器件、信号线、电源线高密度集合体,对抗干扰性能影响很大,电路板设计、布线及接地不妥可能使整个系统无法正常运行。

(1)印制电路板大小要适中。过大时,印刷线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也高;过小时,散热不好,且易受干扰。使用多层印制板,保证良好的接地网,减少地电位差。

(2)器件布置。 把相关的器件就近放置,易产生噪声的电路应尽量远离主机电路,发热量大的器件应考虑散热问题,I/0驱动器件尽量靠近印制板边上放置。闲置的IC管脚不要悬空,元器件脚避免相互平行,以减少寄生祸合。如有可能,尽量使用贴片元件。

(3)布线。电路之间的连接应尽量短,容易受干扰的信号线要重点保护,不能与能够产生干扰或传递干扰的线路长距离平行;交直流电路要分开:对双面布线的印制电路板,应使两面线条垂直交叉,以减少磁场祸合效应。

(4)接地。数字地、模拟地分开设计,在电源端两种地线相连:对于多级电路,设计时要考虑各级动态电流,注意接地阻抗相互祸合的影响,工作频率低于1 MHz时采用一点接地,工作频率较高时采取多点接地,接地线应尽量粗。

(5)去藕电容。加去藕电容是印制电路板设计的一项常规做法.在电源输入端跨接10 ~ 100 u F的电解电容或担电容,在每个集成电路芯片上安装一个0. 01 u F的陶瓷电容器。

4.供电系统的抗干扰设计

为了克服这些干扰和扰动,在电源设计上采用DC一DC变换,以保持主电路板和各个传感器供电压的稳定。同时在电源线上加装了滤波电路。

三、结语

现场作业环境对动态计量仪单片机应用系统的干扰非常大,本论文就可能存在的干扰源做了全面的分析。并针对系统存在各种干扰源提出了电磁干扰、过程通道干扰、印刷电路板干扰、供电系统干扰的抗干扰设计,保证了设备现场工作的精度和稳定。

参考文献:

[1]刘传榕.李学忠.装载机载重测量系统数学模[J].工程机械,1997(1)

[2]王培章.电磁兼容技术,人民邮电出版社,2011

抗干扰技术论文范文第8篇

关键词:通信,电子战,技术

电子战主要包括:即电子支援措施(ESM)、电子对抗措施(ECM)、电子反对抗措施,通信对抗措施既是电子对抗的重要组成部分,又是通信的伴生物,它的主要任务是:截收,检测、测向定位和识别敌方的通信信号,进而采取通信干扰措施,达到阻止破坏或削弱敌人C41系统,同时又要保护己方通信畅通是双方在通信领域内为争夺制电磁权而展开的电子对抗,专家认为:未来战争,交战双方谁赢得了制电磁权,谁就赢得战争的主动权,乃至整个战争。

一、现代通信对抗的特点

通信对抗经过几十年的发展,进入当今的信息时代,已发生了深刻的变化,注入了很多新的内容。主要表现为:

1、通信对抗技术与通信技术同步发展,并且两者出现了交叉与交融

通信方式从单网台工作向综合多网台发展时,通信对抗也迅速从单部干扰机作战转向系统对抗。新的通信方式跳频、扩频通信一出现,则多种干扰样式,跳频、扩频通信干扰也立即跟上。当C41作为一种系统开始成为现代战场体系的核心,世界各国对于C4CM(C41对抗措施)的研究很快成为热门课题。通信对抗技术的向前发展,又推动了通信方式的不断更新。

――如今,对于研究通信技术一方,希望利用通信抗干扰原理,在确保已方通信的同时,向敌方实施干扰;对于研究通信对抗一方,也希望在向对方施放干扰时,能将已方的通信信息调制在干扰载波上发射出去。这样,既能保护已方的通信,又能破坏敌方的通信,并将两种目标同时实现。

2、通信对抗的工作频段向两极扩展

随着通信的发展,通信对抗的工作频段由低端深入到超长波甚至声纳波段,以对付海上舰船、海底潜艇的通信。由高端扩展到毫米波、亚毫米波乃至光通信。这样使通信对抗在频域上能与雷达对抗、光学对抗、声学对抗等的工作频段相融。

3、通信对抗己发展成为系统对抗,电子一体化成为发展趋势

在现代战争中,C41系统日趋成熟,使系统对抗、体系对抗成为现代高技术战争的基本特征。系统对抗的核心就是作战双方在保持已方的C41系统发挥正常效能、设法去破坏或削弱对方的C41系统,是双方以已方的C4CM破坏对方的C41系统的对抗。由于各种电子对抗的工作频段都在相应扩展,通信情报、雷达情报、光电情报的相互支援,多种干扰手段的综合使用,促使通信对抗的一体化发展成为必然趋势。

4、通信对抗成为一种独立随电子战兵器

目前,通信对抗广泛使用于陆、海、空和其他兵种。例如,有通信侦察车、测向车、干扰车,通信侦察船、舰载通信干扰系统,无人机载通信对抗系统,直升机通信对抗系统,远距离作战的通信电子战专用飞机,通信侦察卫星等。这些战略和战述通信对抗装备,已成为现代战争中的重要手段。

二、通信抗干扰主要技术

(一)扩展频谱抗干扰技术

1、跳频扩频技术(FH-SS):跳频技术是用扩频码去进行频移键控,使载波频率不断跳变而扩展频谱的一种方法,因技术比较成熟,抗干扰能力较强,已在战术通信中得到广泛应用。国外自60年代起开始研究,到了80年代,跳频电台已成为世界各主要国家的重要通信装备,到了90年代更融入了DSP技术和计算机网络技术,目前正向着适应、高速,变数率和宽带的方向发展。

(1)自适应跳频,使得适应带宽和速率调整更加灵活。典型设备美国的Milsta军事星在EHF频段因频谱资源丰富,可在1GHz的频带内实现快速宽带跳频,使得现有的干扰技术无法对它实施有效的干扰。英国Racal公司生产的Panther-H高频电台有通用定频、自适应定频和智能跳频三种方式。在智能跳频方式中可对128个频率扫描,从中选出一组静噪频率据称这种智能跳频方式在传输质量上优于传统方式。采用跳速多变的方式,可不断打乱敌方的侦察和跟踪部署,是有效的抗跟踪干扰措施之一。

(2)功率自适应跳频是通信方对每个有效频率自适应地调整发射功率,使功率输出在满足收端正常接收的情况下达到最低,提高信号的隐蔽性,从而达到抗干扰目的,其关键技术是宽带、大动态范围的可变增益功率放大器。以色列Yadiran通信公司的HF-6000自适应HF/SSB跳频电台,可在全频段自适应跳频,其跳速在15-20跳/秒范围可变。具有自适应射频功率输出,自动化信道频率选择,机内自动建立链路等功能。

(3)跳频空闲信道搜索跳频(跳频Fcs)是一种新的跳频自适应技术。法国Thomson-CSF公司的新型战术通信系列电台PR4G在1996年的改进中增加了跳频空闲信道搜索功能,这种方式在每次通话前对全部信道进行空闲信道检测,即使大部分频率扰,仍可保持通信。

(4)差分跳频(DFH)技术是一种新的跳频技术,美国Lockheed Sanders公司1995出品的HF增强型相关跳频电台(CHESS)是一种能保障低截收和检测概率及高抗干扰能力的高速短波跳频系统。它是新一代短波扩展频谱技术的代表。跳速5000跳/秒,信道探铡每秒开销200个频率,其余4800个频率用于传数据。

2、直接序列扩频(DS)技术

直接序列扩频是一种真正对抗的抗干扰体制,它将有用信号在很宽的频带上进行扩展,使单位频带内的功率变小,即信号的功率谱密度变低,通信可在信道噪声和热噪声的背景下,用很低的信号功率谱进行通信,使信号淹没的噪声里,敌方不容易发现信号。该技术的特点是信号隐蔽性好,截获概率低,并能抗多径干扰,而且容易实现码分多址(CDMA)体制。

3、跳时扩频(TH)

由于简单的跳时抗干扰性不强,很少单独使用,常与其它方式组合使用。此外还有将以上各种方式集成后混合扩频技术,进一步增强了系统抗干扰性。限于篇幅限制,不做详细讨论。

(二)非扩频类的通信抗干扰技术

1、自适应天线技术

对于空间不同方向来的各种干扰,自适应天线可以通过调整其备单元上的振幅和相位分布,波瓣在这些干扰方向上形成零点,从而减小或避免干扰信号的影响,如果干扰源在空间不断运动,自适应天线则可以相应改变波瓣零点的位置,继续对干扰信号进行抑制。如果干扰信号是宽带的,自适应天线还可以在对应的方向处,形成较宽角度的凹口,以对抗宽频带干扰。美军的第三代国防卫星通信系统(DSCS一Ⅲ)就使用了抗干扰的自适应调零天线。

2、猝发通信技术

所谓猝发通信技术是先将信息存储起来,然后在某一瞬间以正常时10-100倍或更高速率猝发。一方面可使用较大的脉冲功率来抵御有意干扰,另一方面由于发射时间的随机性和短暂性使侦收概率大大降低。国外一些数据通信设备如美国Racal公司的6288型数据终端,以色列TADIRAN公司生产的配有TMD--326猝发通信终端的PRC-174电台都具有信息猝发能力。

3、纠错编码和交织编码

采用数字技术和纠错编码技术在一定程度上可提高抗干扰性。纠错编码能纠正因受干扰而产生的错误,是一种有效的辅EcCM措施。