CN101873144B - 有针对频段性进行接收机电磁兼容优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有针对频段性进行接收机的电磁兼容优化方法，该方法依靠仿真软件和计算机仿真计算能力提出一种将多个干扰设备和宽带接收机联系在一起，进行综合考虑各干扰设备的干扰特性、接收机的受扰特性和空间隔离度特性，以提取出干扰主导来源；并用所述干扰主导来源来有优先级地、有针对性地、系统性得对干扰设备的带外发射、天线空间隔离度、宽带接收机的受扰门限进行电磁兼容优化。在确保优化效果前提下，明确了优化的针对性，提高了优化速度。

Description

有针对频段性进行接收机电磁兼容优化方法
技术领域
本发明涉及一种电磁兼容优化方法，具体来说是一种在多设备的电磁干扰环境下，针对宽带接收机的电磁兼容优化方法。
背景技术
随着通信技术、超宽带电子技术的发展，以及武器装备要求的提高，在同一空间中所需求的电子设备的数量日益增多，各电子设备之间的交联耦合情况也更加复杂。每增加一个用频设备，均会对超宽带接收机产生潜在的电磁干扰，带来电磁兼容隐患。
用频设备带外发射，天线旁瓣效应以及机体本身存在电磁感应等因素的存在，使得即使频率规划良好、天线布局规范的系统也会存在潜在的电磁兼容问题。尤其在多个用频设备同时干扰一台超宽带接收机时，由于电磁环境复杂，考虑因素较多，目前还没有一种从整个系统角度，针对性强，行之有效的优化方法。
在GJB151A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB 152A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》都只提出了针对单个设备或分系统的电磁发射和敏感度要求。该方法孤立了多个设备之间的交联特性，忽略了多种干扰因素的优先级关系。
发明内容
为了了解不同频段产生干扰带来的受扰影响，本发明提出一种有针对频段性进行接收机电磁兼容优化方法，该方法依靠仿真软件和计算机仿真计算能力提出一种将多个干扰设备和宽带接收机联系在一起，进行综合考虑各干扰设备的干扰特性、接收机的受扰特性和空间隔离度特性，以提取出干扰主导来源；并用所述干扰主导来源来有优先级地、有针对性地、系统性得对干扰设备的带外发射、天线空间隔离度、宽带接收机的受扰门限进行电磁兼容优化。在确保优化效果前提下，明确了优化的针对性，提高了优化速度。
参见图6所示，本发明的一种有针对频段性进行接收机电磁兼容优化方法，其优化步骤为：
第一步：运用计算机仿真技术(ADS仿真软件和FEKO仿真软件)得出各干扰设备的带外发射频谱
Figure BSA00000137800000021
宽带接收机的干扰门限所涉及干扰设备线缆损耗曲线
Figure BSA00000137800000023
和接收机线缆损耗曲线
Figure BSA00000137800000024
收发天线间的隔离度
Figure BSA00000137800000025
在接收机整个工作频带上的受扰频段情况；
第二步：将各干扰设备的带外发射频谱和其与宽带接收机之间的天线隔离度按频点相加，得到各干扰设备等效到接收机端口的干扰频谱
Figure BSA00000137800000026
第三步：将各干扰设备的等效干扰频谱，置于同一干扰图中，取每个干扰设备的频点上的最大值形成各干扰设备等效到接收机端口的干扰频谱
Figure BSA00000137800000027
第四步：将各干扰设备等效到接收机端口的干扰频谱
Figure BSA00000137800000028
和宽带接收机的干扰门限作比较，判断会出现潜在电磁兼容问题的频段，并确定其主导干扰来源设备；
第五步：针对各干扰频段内的主导干扰对，通过加强发射机带外滤波，调整天线形式、位置，提高接收机的干扰门限等方式，来优化主导干扰。
本发明针对复杂电磁干扰下的宽带接收机的电磁兼容优化方法的优点在于：
(1)通过对多设备干扰下接收机等效干扰频谱进行提取，并与各干扰设备联系到一起。让电磁兼容优化工作者，更清楚受扰设备面临的总体干扰环境情况。
(2)通过将干扰设备等效干扰频谱与接收机的干扰门限作比较，能够获知接收机在该电磁环境中的总体受扰情况以及各频段内的干扰主导来源。
(3)能够用干扰主导来源评价某干扰设备对受扰设备的干扰情况等级。
(4)针对各频段内的主导干扰来源进行优化，将更具针对性，避免在不必要的次要因素中耗费精力和工时，大大提高了效率。
附图说明
图1是单频点干扰的分析模型结构图。
图2是宽带干扰的分析模型结构图。
图3是干扰设备带外发射仿真频谱。
图3A是天线隔离度仿真曲线。
图3B是干扰设备至天线间的线缆损耗曲线。
图3C是接收机至天线间的线缆损耗曲线。
图3D是接收机噪声干扰门限曲线。
图4是系统等效干扰曲线。
图5是主导干扰来源确认曲线。
图6是采用本发明优化方法进行接收机电磁兼容优化的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
一般的，在单频点干扰分析中，当干扰设备的带外发射落入接收机工作频带范围之内时，就会对接收机产生潜在干扰可能。当这一带外发射Pt(干扰设备产生的带外发射能量值，简称为带外发射)要经过线缆损耗Atl、发射机天线增益Gt、空间衰减Aspace、接收机天线增益Gr、线缆损耗Arl等五个过程会对接收机产生端口处的干扰Pi，其形式表达为Pi＝Pt-Atl+Gt-Aspace+Gr-Arl。当Pi超过接收机的干扰门限时，接收机就会受到干扰。针对线缆损耗Atl、发射机天线增益Gt、空间衰减Aspace、接收机天线增益Gr和线缆损耗Arl的干扰分析模型如图1表示。
在分析单一设备对宽带接收机的干扰分析中，由于接收机的工作频带宽达数GHz，在分析时一般都要将带宽因素考虑进去：
首先，在干扰设备的工作频带之外会有窄带谐波、宽带杂散波等干扰均会落在宽带接收机的工作频带之内，可视为一条频率响应曲线；
其次，综合考虑宽带发射天线增益
Figure BSA00000137800000031
宽带空间衰减
Figure BSA00000137800000032
和宽带接收天线增益
Figure BSA00000137800000033
三者因素的天线隔离度也是随着频率变化而变化的，可视为一条频率响应曲线；
最后，对于任何接收机可供解调的中频输出的信噪比是确定唯一值，然而对于宽带接收机噪声系数是随频率改变的，在《射频电路设计-理论与应用》第334页中提到
Figure BSA00000137800000034
F表示噪声系数，Fmin表示最小(也称为最佳)噪声系数，Gn表示系统的等效噪声电导，Rs表示源电阻，Zs表示源阻抗，Zopt表示最佳源阻抗。那么等效到接收机端口的干扰门限也可视为一条频率响应曲线。
在得到干扰设备等效到接收机端口处的等效干扰曲线以及接收机干扰门限曲线后，逐点对比等效干扰的幅值和接收机的干扰门限，可得到在接收机整个工作频带上的受扰频段情况。即，干扰设备带外发射频率响应曲线
Figure BSA00000137800000035
干扰设备线缆损耗曲线天线隔离度频率响应曲线
Figure BSA00000137800000037
接收机线缆损耗曲线
Figure BSA00000137800000038
和接收机干扰门限曲线
Figure BSA00000137800000039
针对
Figure BSA000001378000000310
和的分析模型如图2所示，具体操作过程为：
第一步，仿真得到分析链路中的五条曲线
运用ADS仿真软件(2008U2版)得到干扰设备的带外发射的干扰频率曲线如图3所示。运用电磁场仿真软件FEKO(5.4版)得到将收发天线增益和空间衰减考虑在内的天线隔离度如图3A所示。运用ADS仿真软件得到干扰设备和接收机的线缆损耗频率响应曲线如图3B所示。运用ADS仿真软件仿真得到接收机的噪声系数频率响应曲线如图3C所示，联系中频输出的信噪比要求、接收灵敏度，从而最终得到接收机干扰门限频率响应曲线如图3D所示。
第二步：得出各干扰设备等效到接收机端口的等效干扰频率响应曲线
由于信号传输时符合线性性质，而其中四个要素都是频率的线性变化函数，所以将宽带分析模型视为单频点分析模型的在频域方向的线性延伸
Figure BSA00000137800000041
则有，每个干扰设备通过
Figure BSA00000137800000042
和
Figure BSA00000137800000043
在频域上线性相加后，即可得到各干扰设备等效到接收机端口的等效干扰频率响应曲线
第三步，确定系统(干扰设备与接收机)总等效干扰曲线。
在n个干扰设备同时干扰一个接收机的系统中，针对n个单独干扰-敏感对，分别通过上述第一步和第二步，得到n条等效干扰曲线
Figure BSA00000137800000045
将这n条曲线同时放置在同一个图中。在每个频点上取这n条曲线的最大值而形成系统总等效干扰曲线
Figure BSA00000137800000046
其曲线构形如图4所示，由图可知，系统等效干扰曲线由A设备的等效干扰曲线和B设备的等效干扰曲线的最大值决定。
第四步，确定各干扰频段内的主导干扰来源。
将第三步中得到的系统总等效干扰曲线与第一步中得到的接收机门限频率响应曲线作比较
Figure BSA00000137800000048
获得出现干扰的频率段。进一步的，确定其主要来源于
Figure BSA00000137800000049
中的哪一条(即主导干扰来源)。
在本发明中，主导干扰来源是指在一个特定频带内对接收机产生最大干扰的干扰设备及其干扰的途径。
第五步，在分频段内针对主导干扰来源进行电磁兼容优化
针对不同频段中的主导干扰来源，确定n个干扰-敏感对需要着重优化的频段。然后再这些频段上可对干扰设备采用带外滤波、调整电路结构的方式来降低具体频段上带外发射值；通过选取天线结构、调整天线位置等方式来增加对应频段上的天线隔离度，对接收敏感设备采用改良对应频段内的噪声系数来提高干扰门限曲线，其曲线构形如图5所示，由图可知，将系统等效干扰曲线与接收机干扰门限曲线作比较，当系统等效干扰曲线高于接收机干扰门限曲线，则这些频段将会发生干扰，由第四步中的分析可再细分得到这些噪声主要来源于A设备或是B设备。
在本发明中，为了使有针对频段性进行接收机电磁兼容优化达到系统指标，需要对第五步获得的整改结果与其进行比较，若整改结果满足系统指标，则优化完成；若整改结果不满足系统指标，则重复第一步至第五步。
实施例
在有A设备、B设备、C设备和接收机形成的一个系统中，设定A、B、C三个设备对接收机会发生潜在干扰，在仿真(ADS仿真软件和FEKO仿真软件)中得到A、B、C三个设备在接收机输入端口的等效噪声曲线，取其中接收机所关心的1GHz、1.5GHz、2GHz、2.5GHz、3GHz、3.5GHz、4GHz、4.5GHz、5GHz、5.5GHz、6GHz等11个频点。综合A、B、C三个设备的等效噪声曲线得出系统等效噪声曲线，将其与接收机的噪声门限曲线作比较，即可判断出接收机受到干扰的频段，并确定其主导干扰来源。如表1所示：
从上表中能够看到，系统在1GHz、2.5GHz、3.5GHz、5.5GHz四个频点上对接收机产生干扰，这些干扰分别来源于C设备、A设备、B设备、C设备。在确定主导干扰来源后，就能有针对性地在这些频点上，对这些干扰链路进行整改。在整改后的干扰情况如表2所示：
分别在2.5GHz对A设备干扰接收机链路做整改，在3.5GHz对B设备干扰接收机链路做整改，在1GHz、5.5GHz对C设备干扰接收机链路做整改。可在整个系统范畴内改善接收机的受扰特性。

Claims (3)

1.一种有针对频段性进行接收机的电磁兼容优化方法，该电磁兼容优化方法是用于不同用频设备在不同频段产生的干扰对宽带接收机带来的受扰进行优化，其特征在于具体的优化步骤为：
第一步：运用计算机仿真技术得出各干扰设备的带外发射频谱
Figure FDA00002286830800011
宽带接收机的干扰门限
Figure FDA00002286830800012
所涉及干扰设备的线缆损耗曲线
Figure FDA00002286830800013
和宽带接收机的线缆损耗曲线
Figure FDA00002286830800014
宽带接收机的收发天线间的隔离度
Figure FDA00002286830800015
在接收机整个工作频带上的受扰频段情况；
Figure FDA00002286830800016
表示宽带发射天线增益；
Figure FDA00002286830800017
表示宽带空间衰减；
Figure FDA00002286830800018
表示宽带接收天线增益；
第二步：将
Figure FDA00002286830800019
与采用按频点方式进行相加，得到各干扰设备等效到宽带接收机端口的干扰频谱
Figure FDA000022868308000111
第三步：将各干扰设备的等效干扰频谱，置于同一干扰图中，取每个干扰设备的频点上的最大值形成各干扰设备等效到接收机端口的干扰频谱
第四步：将各干扰设备等效到接收机端口的干扰频谱和宽带接收机的干扰门限
Figure FDA000022868308000114
作比较，判断会出现潜在电磁兼容问题的频段，并确定其主导干扰来源设备；
第五步：针对各干扰频段内的主导干扰对，通过加强发射机带外滤波，调整天线形式、位置，提高接收机的干扰门限来优化主导干扰。
2.根据权利要求1所述的有针对频段性进行接收机的电磁兼容优化方法，其特征在于：所述的计算机仿真技术采用ADS仿真软件和FEKO仿真软件。
3.根据权利要求1所述的有针对频段性进行接收机的电磁兼容优化方法，其特征在于：在第二步的各干扰设备等效到接收机端口的等效干扰频率响应曲线中，由于信号传输时符合线性性质，所以将宽带分析模型视为单频点分析模型的在频域方向的线性延伸
Figure FDA000022868308000115
则有，每个干扰设备通过干扰设备的带外发射频谱
Figure FDA000022868308000116
干扰设备的线缆损耗曲线
Figure FDA000022868308000117
宽带接收机的收发天线间的隔离度
Figure FDA000022868308000118
和宽带接收机的线缆损耗曲线
Figure FDA000022868308000119
在频域上线性相加后，即可得到各干扰设备等效到接收机端口的等效干扰频率响应曲线
Figure FDA000022868308000120
表示宽带发射天线增益；表示宽带空间衰减；表示宽带接收天线增益。
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