CN102164013B - 电台共址干扰的emc综合预测分析系统和分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁兼容预测，特别是共址干扰的EMC综合预测分析方法，特别是电台共址干扰的EMC综合预测分析系统和分析方法，它包括：工作电台单元发射机，用于将信源经过处理后送入调制单元，通过调制单元调制后以一定功率的射频信号进行发射；工作电台单元接收机，用于将接收到的射频信号送入解调单元解调，解调单元解调处理后送入输出单元；干扰电台单元发射机，产生具有辐射发射特性和极限发射功率的干扰信号；耦合通道单元，用于将干扰电台单元发射机的干扰信号耦合到信道单元，在干扰电台单元发射机与工作电台单元接收机之间的干扰通道；以及信道单元、SINAD单元、BER单元。它提供了一种针对数字通信与模拟通信并存的电台共址干扰的EMC综合预测分析系统和分析方法。

Description

电台共址干扰的EMC综合预测分析系统和分析方法

技术领域

本发明涉及电磁兼容预测，特别是共址干扰的EMC综合预测分析方法，特别是电台共址干扰的EMC综合预测分析系统和分析方法。

背景技术

随着通信设备集成度的越来越高，单台车辆往往同时作为多种无线网络的同一节点。因此车内各类无线设备，尤其是各类电台数量众多，但是受车辆顶部狭小空间的限制，各电台通过天线间的耦合很强，导致非常严重的共址干扰问题。相对外部人为干扰来讲，共址干扰的干扰量级更大，尤其是多部电台同时工作时，会导致更为严重的系统内相互干扰，直接影响通信性能。对共址干扰进行准确定量的预测，是预防和抑制干扰、进行系统电磁兼容设计的重要前提和保证。

对于共址干扰的电磁兼容预测，现有的预测采用幅度筛选和频率筛选，即对收发信机射频端口间信号能量进行分析，并主要是针对模拟电台的分析，而针对数字通信与模拟通信并存，传统预测方法不再适用。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对数字通信与模拟通信并存的电台共址干扰的EMC综合预测分析系统和分析方法。

本发明的目的是这样实现的，电台共址干扰的EMC综合预测分析系统和分析方法，其特征是：它包括：工作电台单元发射机，用于将信源经过处理后送入调制单元，通过调制单元调制后以一定功率的射频信号进行发射；

工作电台单元接收机，用于将接收到的射频信号送入解调单元解调，解调单元解调处理后送入输出单元；

干扰电台单元发射机，产生具有辐射发射特性和极限发射功率的干扰信号；

耦合通道单元，用于将干扰电台单元发射机的干扰信号耦合到信道单元，在干扰电台单元发射机与工作电台单元接收机之间的干扰通道；

信道单元，信号的传输通道，有两个输入通道和一个输出通道，一个输入通道接收来自工作电台单元发射机的射频信号，另一个输入通道接收干扰电台单元发射机经耦合通道之后的干扰信号；一路衰减工作电台单元发射机的射频信号输出，作为SINAD单元的一路输入；两路输入信号与信道单元中的背景噪声叠加，产生信道单元的另一路输出，作为工作电台单元接收机的射频输入；

SINAD单元，用于接收信道单元的两路输出信号，计算出信纳德SINAD；

BER单元，用于接收工作电台单元发射机输入调制单元前的信号与工作电台单元接收机经解调单元的输出信号，计算出误码率BER。

所述的干扰电台单元发射机，是指能够对工作电台单元接收机产生干扰的一部或多部电台的组合。

所述的工作电台单元接收机产生干扰，是指干扰电台单元发射机按照典型干扰模式频率组合关系对工作电台单元接收机形成的干扰。

所述的典型干扰模式频率组合关系包括邻道、谐波、中频、镜频、互调五种情况。

所述的干扰电台单元发射机的辐射发射特性，是根据实际电台辐射发射特性(宽带特性)测试结果或标称值，考虑基波及各次主要谐波，进行简化建模计算得出，其实现过程如下：

1)辐射发射特性数学模型建立

设电台的发射特性主要包含基波和由非线性引起的3次、5次、7次谐波，

载波频率为ω_a＝2πf_a，则发射特性可以描述为：

$u\left(t\right)=A\cos {\mathrm{\ω}}_{a}t+\mathrm{Bc}{\mathrm{os}}^3{\mathrm{\ω}}_{a}t+C{\cos }^5{\mathrm{\ω}}_{a}t+\mathrm{Dco}{s}^7{\mathrm{\ω}}_{a}t$

$=(A+\frac{3}{4}B+\frac{5}{8}C+\frac{35}{64}D)\cos {\mathrm{\ω}}_{a}t$

$+(\frac{1}{4}B+\frac{5}{16}C+\frac{21}{64}D)\cos \left(3{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

$+(\frac{1}{16}C+\frac{7}{64}D)\cos \left({5\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

$+\left(\frac{1}{64}D\right)\cos \left(7{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

$=a\cos {\mathrm{\ω}}_{a}t+b\cos \left({3\mathrm{\ω}}_{a}t\right)+c\cos \left(5{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)+d\cos \left(7{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

2)利用测试数据或标称值进行模型求解

设电台总功率为P，基波及各次谐波功率分别设为P₁、P₃、P₅、P₇，从辐射发射特性数据库中提取实测数据，或从标称值获取数据，得到各次谐波相对于基波的衰减值分别为r₁₃、r₁₅、r₁₇dB，则

$\left\{\begin{array}{c}{P}_1{+P}_3+P_5+P_7=P\\ 10\log (P_1/P_3)=r_{13}\\ 10\log (P_1/P_5)=r_{15}\\ 10\log (P_1/P_7)=r_{17}\end{array}\right.$

即

$\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{2}{(A+\frac{3}{4}B+\frac{5}{8}C+\frac{35}{64}D)}^2=P_1\\ \frac{1}{2}{(\frac{1}{4}B+\frac{5}{16}C+\frac{21}{64}D)}^2=P_3\\ \frac{1}{2}{(\frac{1}{16}C+\frac{7}{64}D)}^2=P_5\\ \frac{1}{2}{\left(\frac{1}{64}D\right)}^2=P_7\end{array}\right.$

解此可得A、B、C、D，进而得a、b、c、d，从而得到电台的发射特

性的准确数学模型：

u(t)＝acosω_at+bcos(3ω_at)+ccos(5ω_at)+d cos(7ω_at)。

所述的干扰电台单元发射机与工作电台单元发射机之间的干扰通道是指利用干扰电台单元发射机的发射天线401与工作电台单元发射机的接收天线402之间的耦合度Cp(403)，用于反映真实耦合情况及平台差异的影响。

所述的信道单元中的背景噪声用于描述不同频段，不同地区的电磁环境，信道单元利用符合高斯分布的随机数序列来模拟背景噪声，通过调整随机数序列的方差来获得噪声功率的合理取值，实现过程如下：

1)利用一个平稳随机过程来表示背景噪声

根据背景噪声的特征将其建立为自相关函数为R(τ)的平稳随机过程ξ(t)，

实际噪声的功率一般都是指其交流功率，求解过程如下：

噪声平均功率为：R(0)＝E[ξ²(t)]，E[x]表示x的数学期望；

噪声直流功率为：R(∞)＝E²[ξ(t)]

所以其交流功率为：R(0)-R(∞)＝E[ξ²(t)]-E²[ξ(t)]＝σ²，σ²表示ξ(t)的方差，即噪声的功率用其过程的方差表示。

2)利用符合高斯分布的随机数序列来实现该平稳随机过程

根据测试中或标准中给出的典型环境电平值，通过调整该随机数序列的方差σ²获得合理的背景噪声，不同的σ²值表征不同的噪声。

所述的工作电台单元发射机的信源是模拟信源(701)，模拟信源(701)的输出信号经模拟调制单元702处理，按照一定的发射功率发出射频信号S(703)，该射频信号进入包含背景噪声信号N的信道单元；同时，干扰电台单元发射机的输出信号通过耦合通道单元输出干扰信号D(704)，进入信道单元；信道单元的输出信号O(705)经模拟解调单元(706)处理后输出；模拟调制单元(702)进入信道单元的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元的第一输入端；信道单元进入模拟解调单元(706)的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元的第二输入端，根据如下公式得到模拟通信系统的信纳德SINAD：

$\mathrm{SINAD}=10\lg \frac{O}{N+D}=10\lg \frac{S+N+D}{N+D}.$

所述的工作电台单元发射机是数字发射机，工作电台单元发射机的信源则是数字信源，数字信源通过信源编码后输出信号S1(903)，S1经信道编码、数字调制单元处理后以一定的功率发出射频信号S2(906)，经信道衰减进入信道单元的一个信道输入端；同时，干扰电台单元发射机的输出信号通过耦合通道单元输出干扰信号D，进入信道单元；信道单元的输出信号O2(907)经数字解调单元、信道译码后，输出数字信号记为O1(910)，O1经信源译码(911)后输出；

数字调制单元进入信道单元的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元的第一输入端；信道单元进入数字解调单元的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元的第二输入端；

信源编码进入信道编码的信号通路包括一支路输出进入BER单元的第一输入端；信道译码进入信源译码信号通路包括一支路输出进入BER单元的第二输入端；

SINAD单元9根据两路输入信号，依据如下计算公式，得到信纳德SINAD；

$\mathrm{SINAD}=10\lg \frac{S+N+D}{N+D}\left(\mathrm{dB}\right)$

将BER单元10根据两路输入信号，依据如下计算公式，得到BER误码率；

电台共址干扰的EMC综合预测分析方法，它依据电台共址干扰的EMC综合预测系统进行预测，包括：

A、以9dB SINAD为指标进行共址干扰判断和安全带宽预测；

B、以BER容限C0为指标进行共址干扰判断及安全带宽预测

C、空间域的耦合度分析；

D、能量域的杂散抑制分析。

所述的以9dB SINAD为指标进行共址干扰判断和安全带宽预测步骤是：

设模拟工作电台单元发射机频率为f₀，干扰电台单元发射机频率为f，

执行步骤801，计算频率间隔f-f₀＝a，

执行步骤802，进行预测类型判断，如果预测类型为1，则执行步骤803，如果预测类型为2，则执行步骤806；

步骤803，以9dB的SINAD为指标进行共址干扰判断；

执行步骤804，计算模拟通信系统的SINAD；

然后执行步骤805，将计算的模拟通信系统SINAD与9dB进行比较，如果SINAD大于等于9dB，则直接给出提示信息不干扰；否则，直接给出提示信息干扰；

步骤806，以9dB的SINAD为指标进行安全带宽预测；

执行步骤807，计算模拟通信系统的SINAD；

然后执行步骤808，将计算的模拟通信系统SINAD与9dB进行比较，如果SINAD等于9dB，则执行步骤809；如果不等于9dB的SINAD，则执行步骤810；

步骤809，给出此时的频率域的安全带宽预测Δf；

步骤810，进行小于大于9dB比较计算，大于则执行步骤811；小于则执行步骤812，

步骤811，减小频率间隔a，重新返回步骤807；

执行步骤812，增大频率间隔a，重新返回步骤807。

所述的空间域的耦合度分析步骤包括：

执行步骤1400，获取干扰电台单元发射机6的发射功率P和获取干扰电台单元发射机6与工作电台单元接收机5的频率间隔Δf；

执行步骤1401，根据频率间隔Δf及发射功率P的值设定共址干扰的EMC综合预测分析系统参数；

执行步骤1402，计算SINAD或BER；

执行步骤1403，判断SINAD或BER是否满足要求，若不满足要求，则执行步骤1404，若满足要求，则执行步骤1405；

步骤1404，调整天线的空间布局，改变天线间耦合度Cp，从而改变到达受试台的干扰功率，重复执行步骤1402；

步骤1405，给出此时的耦合度Cp；

执行步骤1406，依据耦合度Cp为设备及天线布局优化设计提供参考。

所述的能量域的杂散抑制分析步骤包括：

执行步骤1300，检测干扰电台单元发射机6与工作电台单元接收机5的频率间隔Δf和检测耦合度Cp；

执行步骤1301，根据Δf及Cp的值设定共址干扰的EMC综合预测分析系统之参数；

执行步骤1302，计算SINAD或BER；

执行步骤1303，判断SINAD或BER是否满足要求，若不满足要求，则执行步骤1304，若满足要求，则执行步骤1305；

执行步骤1304，通过调整干扰电台单元发射机的参数，抑制其谐波等杂散分量的发射功率，重复执行步骤1302；

执行步骤1305，输出能量域的杂散抑制量。

所述的以BER容限C0为指标进行共址干扰判断及安全带宽预测步骤是：

执行步骤1101，计算频率间隔f-f₀＝a；

执行步骤1102，进行预测类型判断，如果预测类型为1，则执行，如果预测类型为2，执行步骤1108；

步骤1103，采取SINAD和BER分层预测的方法进行共址干扰判断，

执行步骤1104计算数字通信系统的SINAD，执行步骤1105，将计算得到的SINAD与数字通信系统的SINAD容限D0进行比较，如果SINAD大于等于D0则不干扰，如果SINAD小于D0则执行步骤1106计算BER，执行步骤1107，将计算得到的BER与数字通信系统的BER容限值C0进行比较，若BER小于等于C0则不干扰，如果BER大于C0则干扰；

如果预测类型为2，执行步骤1108，

执行步骤1108，采取SINAD和BER分层预测的方法进行安全带宽预测，执行步骤1109计算数字通信系统的SINAD，执行步骤1110，将计算得到的SINAD与D0进行比较，如果SINAD大于D0则执行步骤1111，减小频率间隔a，重新返回步骤1109，如果SIAND不大于D0，则执行步骤1112计算数字通信系统的BER，然后执行步骤1113，将计算的数字通信系统BER与C0进行比较，如果BER等于C0，则执行步骤1114，给出此时的频率间隔即安全带宽Δf，如果不等于C0，则执行步骤1115进行小于大于C0比较计算，小于则执行步骤1116，减小频率间隔a，重新返回步骤1112，大于则执行步骤1117，增大频率间隔a，重新返回步骤1112。

本发明不仅能够给出空间域的耦合度、能量域的杂散抑制以及频率域的安全带宽的预测结果，还能够对预测结果的可信度进行求解。即系统共址干扰预测结果置信概率的求解方法，建立概率模型对系统共址干扰预测结果的置信概率进行求解。主要是共址干扰预测中安全带宽的置信概率求解方法。本发明针对复杂电磁环境下系统内部众多设备的多模式组合干扰，将离散非线性技术与共址干扰预测方法相结合，可以针对各类敏感设备实现涵盖整个系统的电磁兼容预测。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是共址干扰示意图；

图2是本发明共址干扰的EMC综合预测分析系统实施例说明图；

图3是干扰电台模型机的辐射发射特性图例；

图4是耦合通道单元说明示意图；

图5是背景噪声模型的测试图例；

图6是背景噪声模型的仿真图例；

图7是模拟通信系统的共址干扰预测模型；

图8是模拟通信系统的共址干扰预测流程图；

图9是数字通信系统的共址干扰预测模型；

图10是数字通信系统的基于BER的共址干扰预测流程图。

图中：1、工作电台接收机；2、远端工作电台发射机；3、干扰电台发射机；4、工作电台单元发射机；5、工作电台单元接收机；6、干扰电台单元发射机；7、耦合通道单元；8、信道单元；9、SINAD单元；10、BER单元；11、信源；12、调制单元；13、解调单元；14、输出单元。

具体实施方式

图1是系统的共址干扰模型。工作电台接收机1和远端工作电台发射机2进行通信，当干扰电台发射机3发射信号时，尤其是干扰电台发射机3的发射频率与工作电台接收机1形成典型干扰模式频率组合关系时，工作电台接收机1就受到干扰电台发射机3的共址干扰，导致工作电台无法通信。在这里干扰电台发射机3指的是一部或多部工作电台接收机1的组合，典型干扰模式频率组合关系包括邻道、谐波、中频、镜频、互调等五种情况。

如图2所示，建立共址干扰EMC综合预测分析系统，包括：工作电台单元发射机4、工作电台单元接收机5，干扰电台单元发射机6，耦合通道单元7，包含背景噪声的信道单元8，SINAD单元9，BER单元10。

工作电台单元发射机4的信源11经过处理后进入调制单元12，调制单元12以一定的功率发射出射频信号，进入包含背景噪声的信道单元8的一个输入端；信道单元8的另一输入端通过耦合通道单元7与干扰电台单元发射机6电连接。

信道单元8的输出通道将调制的信号送到工作电台单元接收机5的解调单元13，解调单元13输出信号经处理后进入输出单元14。

调制单元12进入信道单元8的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元9的第一输入端；信道单元8进入解调单元13的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元9的第二输入端。

信源11进入调制单元12的信号通路包括一支路输出进入BER单元10的第一输入端；解调单元13进入输出单元14的信号通路包括一支路输出进入BER单元10的第二输入端。

SINAD单元9根据两路输入信号，依据如下计算公式，得到SINAD；

$\mathrm{SINAD}=10\lg \frac{S+N+D}{N+D}\left(\mathrm{dB}\right)$

将BER单元10根据两路输入信号，依据如下计算公式，得到误码率BER。

参见图3，干扰电台单元发射机6的辐射发射特性是根据实际电台辐射发射特性(宽带特性)测试结果或标称值发射干扰信号。发射干扰信号考虑基波301及各次主要谐波302进行简化建模计算得出发射干扰信号的辐射发射特性数学模型。其实现过程如下：

1)辐射发射特性数学模型建立

设干扰电台单元发射机6的辐射发射特性主要包含基波301和由非线性引起的3次、5次、7次谐波302，载波频率为ω_a＝2πf_a，则发射特性可以描述为：

$u\left(t\right)=A\cos {\mathrm{\ω}}_{a}t+\mathrm{Bc}{\mathrm{os}}^3{\mathrm{\ω}}_{a}t+C{\cos }^5{\mathrm{\ω}}_{a}t+\mathrm{Dco}{s}^7{\mathrm{\ω}}_{a}t$

$=(A+\frac{3}{4}B+\frac{5}{8}C+\frac{35}{64}D)\cos {\mathrm{\ω}}_{a}t$

$+(\frac{1}{4}B+\frac{5}{16}C+\frac{21}{64}D)\cos \left({3\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

$+(\frac{1}{16}C+\frac{7}{64}D)\cos \left(5{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

$+\left(\frac{1}{64}D\right)\cos \left(7{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

$=a\cos {\mathrm{\ω}}_{a}t+b\cos \left({3\mathrm{\ω}}_{a}t\right)+c\cos \left({5\mathrm{\ω}}_{a}t\right)+d\cos \left(7{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

2)利用测试数据或标称值进行模型求解

设干扰电台单元发射机的发射总功率为P，基波及各次谐波功率分别设为P₁、P₃、P₅、P₇，从辐射发射特性数据库中提取实测数据，或从标称值获取数据(图3)，得到各次谐波相对于基波的衰减值分别为r₁₃、r₁₅、r₁₇dB，则

$\left\{\begin{array}{c}{P}_1{+P}_3+P_5+P_7=P\\ 10\log (P_1/P_3)=r_{13}\\ 10\log (P_1/P_5)=r_{15}\\ 10\log (P_1/P_7)=r_{17}\end{array}\right.$

即

$\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{2}{(A+\frac{3}{4}B+\frac{5}{8}C+\frac{35}{64}D)}^2=P_1\\ \frac{1}{2}{(\frac{1}{4}B+\frac{5}{16}C+\frac{21}{64}D)}^2=P_3\\ \frac{1}{2}{(\frac{1}{16}C+\frac{7}{64}D)}^2=P_5\\ \frac{1}{2}{\left(\frac{1}{64}D\right)}^2=P_7\end{array}\right.$

解此可得A、B、C、D，进而得a、b、c、d，从而得到电台的发射特性的准确数学模型：

u(t)＝acosω_at+bcos(3ω_at)+ccos(5ω_at)+dcos(7ω_at)

参见图4，耦合通道单元7是指干扰电台单元发射机6与工作电台单元发射机4之间的干扰通道，利用干扰电台单元发射机6的发射天线401与工作电台单元发射机4的接收天线402之间的耦合度Cp(403)来表示，用于反映真实耦合情况及平台差异的影响。可通过实际测试和电磁学仿真计算两种方式获得。

如图5和图6所示，信道单元8中的背景噪声用于描述不同频段，不同地区的电磁环境。模型中利用符合高斯分布的随机数序列来模拟背景噪声，通过调整随机数序列的方差来获得噪声功率的合理取值，实现过程如下：

1)利用一个平稳随机过程来表示背景噪声

根据背景噪声的特征将其建立为自相关函数为R(τ)的平稳随机过程ξ(t)，实际噪声的功率一般都是指其交流功率，求解过程如下：

噪声平均功率为：R(0)＝E[ξ²(t)]，E[x]表示x的数学期望。

噪声直流功率为：R(∞)＝E²[ξ(t)]

所以其交流功率为：R(0)-R(∞)＝E[ξ²(t)]-E²[ξ(t)]＝σ²，σ²表示ξ(t)的方差，即噪声的功率用其过程的方差表示。

2)利用符合高斯分布的随机数序列来实现该平稳随机过程

根据测试中(图5)或标准中给出的典型环境电平值，通过调整该随机数序列的方差σ²获得合理的背景噪声，不同的σ²值表征不同的噪声(图6)。

本发明利用基于SINAD的共址干扰预测方法对模拟通信系统进行共址干扰判断和安全带宽预测。

如图7所示为模拟通信系统的共址干扰预测系统，本发明中工作电台单元发射机4是模拟发射机，因此，工作电台单元发射机4的信源11则是模拟信源701，模拟信源701的输出信号经模拟调制单元702处理，按照一定的发射功率发出射频信号S(703)，该射频信号进入包含背景噪声信号N的信道单元8；同时，干扰电台单元发射机6的输出信号通过耦合通道单元7输出干扰信号D(704)，进入信道单元8。信道单元8的输出信号O(705)经模拟解调单元706处理后输出。

模拟调制单元702进入信道单元8的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元9的第一输入端；信道单元8进入模拟解调单元706的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元9的第二输入端。

在这里，模拟信源701按照实际模拟电台的工作方式设置，模拟调制单元702和模拟解调单元706按照实际模拟电台的工作方式进行设置，如AM，SSB等。

得到所需要的射频信号S、信道单元8的输出信号O、干扰信号D、背景噪声信号N后，根据SINAD的定义式：

$\mathrm{SINAD}=10\lg \frac{O}{N+D}=10\lg \frac{S+N+D}{N+D}$

计算得到模拟通信系统的SINAD。

参见图8，以9dB SINAD为指标进行共址干扰判断及安全带宽预测，设模拟工作电台单元发射机频率为f₀，干扰电台单元发射机频率为f，执行步骤801，计算频率间隔f-f₀＝a。

执行步骤802，进行预测类型判断：

如果预测类型为1，则执行步骤803，以9dB的SINAD为指标进行共址干扰判断，执行步骤804，计算模拟通信系统的SINAD，然后执行步骤805，将计算的模拟通信系统SINAD与9dB进行比较，如果SINAD大于等于9dB，则直接给出提示信息不干扰。否则，直接给出提示信息干扰。

如果预测类型为2，则执行步骤806，以9dB的SINAD为指标进行安全带宽预测，执行步骤807，计算模拟通信系统的SINAD，然后执行步骤808，将计算的模拟通信系统SINAD与9dB进行比较，如果SINAD等于9dB，则执行步骤809，给出此时的频率间隔即安全带宽Δf。如果不等于9dB的SINAD，则执行步骤810进行小于大于9dB比较计算，大于则执行步骤811，减小频率间隔a，重新返回步骤807，小于则执行步骤812，增大频率间隔a，重新返回步骤807。

如图9所示，本发明中工作电台单元发射机4是数字发射机，因此，工作电台单元发射机4的信源11则是数字信源901，数字信源901通过信源编码902后输出信号S1(903)，S1经信道编码904、数字调制单元905处理后以一定的功率发出射频信号S2(906)，进入信道单元8的一个信道输入端；同时，干扰电台单元发射机6的输出信号通过耦合通道单元7输出干扰信号D(705)，进入信道单元8；信道单元8的输出信号O2(907)经数字解调单元908、信道译码909后，输出数字信号记为O1(910)，O1经信源译码911后输出。

数字调制单元905进入信道单元8的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元9的第一输入端；信道单元8进入数字解调单元908的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元9的第二输入端。

信源编码902进入信道编码904的信号通路包括一支路输出进入BER单元10的第一输入端；信道译码910进入信源译码911信号通路包括一支路输出进入BER单元10的第二输入端。

在这里，数字信源901按照实际电台通信中初始信源的幅值、频率等参数进行设置。信源编码902和信源译码911按照实际电台的信源编译码方式，如均匀量化或A-law压缩，PCM等。信道编码904和信道译码909按照实际电台的信道编译码方式进行设置，如R-S码、卷积码等。数字调制单元905和数字解调单元908按照实际电台的调制解调方式进行设置，如BPSK、QPSK、DPS。

得到所需要的数字信号S1、O1后，对比S1与O1，寻找误码，得到BER。计算BER公式与如图2所给出的BER计算公式。

参见图10，以BER容限C0为指标进行共址干扰判断及安全带宽预测，设数字工作电台单元发射机频率为f₀，干扰电台单元发射机频率为f，执行步骤1001，计算频率间隔f-f₀＝a。

执行步骤1002，进行预测类型判断：

如果预测类型为1，则执行步骤1003，以BER容限值C0为指标进行共址干扰判断，执行步骤1004，计算数字通信系统的BER，然后执行步骤1005，将计算的数字通信系统BER与C0进行比较，如果BER小于等于C0，则不干扰，否则干扰；

如果预测类型为3，则执行步骤1006，以BER容限值C0为指标进行安全带宽预测，执行步骤1007，计算数字通信系统的BER，然后执行步骤1008，将计算的数字通信系统BER与C0进行比较，如果BER等于C0，则执行步骤1009，给出此时的频率间隔即安全带宽Δf，如果不等于C0，则执行步骤1010进行小于大于C0比较计算，小于则执行步骤1011，减小频率间隔a，重新返回步骤1007，大于则执行步骤1012，增大频率间隔a，重新返回步骤1007。

Claims (4)

1.电台共址干扰的EMC综合预测分析系统，其特征是：它包括：工作电台单元发射机，用于将信源经过处理后送入调制单元，通过调制单元调制后以一定功率的射频信号进行发射；

工作电台单元接收机，用于将接收到的射频信号送入解调单元解调，解调单元解调处理后送入输出单元；

干扰电台单元发射机，产生具有辐射发射特性和极限发射功率的干扰信号；

其中，干扰电台单元发射机的辐射发射特性是根据实际电台辐射发射特性测试结果或标称值发射干扰信号；发射干扰信号考虑基波（301）及各次主要谐波（302）进行简化建模计算得出发射干扰信号的辐射发射特性数学模型；其实现过程如下：

1)辐射发射特性数学模型建立

设干扰电台单元发射机（6）的辐射发射特性主要包含基波（301）和由非线性引起的3次、5次、7次谐波（302），载波频率为ω_a=2πf_a，

则发射特性描述为：

$u\left(t\right)=A\cos {\mathrm{\ω}}_{a}t+B{\cos }^3{\mathrm{\ω}}_{a}t+C{\cos }^5{\mathrm{\ω}}_{a}t+D{\cos }^7{\mathrm{\ω}}_{a}t$

$=(A+\frac{3}{4}B+\frac{5}{8}C+\frac{35}{64}D)\cos {\mathrm{\ω}}_{a}t$

$+(\frac{1}{4}B+\frac{5}{16}C+\frac{21}{64}D)\cos \left(3{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

$+(\frac{1}{16}C+\frac{7}{64}D)\cos \left(5{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

$+\left(\frac{1}{64}D\right)\cos \left(7{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

$=a\cos {\mathrm{\ω}}_{a}t+b\cos \left(3{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)+c\cos \left(5{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)+d\cos \left(7{\mathrm{\ω}}_{a}t\right)$

2)利用测试数据或标称值进行模型求解

设干扰电台单元发射机的发射总功率为P，基波及各次谐波功率分别设为P₁、P₃、P₅、P₇，从辐射发射特性数据库中提取实测数据，或从标称值获取数据，得到各次谐波相对于基波的衰减值分别为r₁₃、r₁₅、r₁₇dB，则

$\left\{\begin{array}{c}{P}_1+P_3+P_5+P_7=P\\ 10\log (P_1/P_3)=r_{13}\\ 10\log (P_1/P_5)=r_{15}\\ 10\log (P_1/P_7)=r_{17}\end{array}\right.$

即

$\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{2}{(A+\frac{3}{4}B+\frac{5}{8}C+\frac{35}{64}D)}^2=P_1\\ \frac{1}{2}{(\frac{1}{4}B+\frac{5}{16}C+\frac{21}{64}D)}^2=P_3\\ \frac{1}{2}{(\frac{1}{16}C+\frac{7}{64}D)}^2=P_5\\ \frac{1}{2}{\left(\frac{1}{64}D\right)}^2=P_7\end{array}\right.$

解此可得A、B、C、D，进而得a、b、c、d，从而得到电台的发射特性的准确数学模型：

u(t)=acosω_at+bcos(3ω_at)+ccos(5ω_at)+dcos(7ω_at)；

耦合通道单元，用于将干扰电台单元发射机的干扰信号耦合到信道单元，是干扰电台单元发射机与工作电台单元接收机之间的干扰通道；

信道单元，信号的传输通道，有两个输入通道和一个输出通道，一个输入通道接收来自工作电台单元发射机的射频信号，另一个输入通道接收干扰电台单元发射机经耦合通道之后的干扰信号；一路衰减工作电台单元发射机的射频信号输出，作为SINAD单元的一路输入；两路输入信号与信道单元中的背景噪声叠加，产生信道单元的另一路输出，作为工作电台单元接收机的射频输入；

SINAD单元，用于接收信道单元的两路输出信号，计算出信纳德SINAD；

BER单元，用于接收工作电台单元发射机输入调制单元前的信号与工作电台单元接收机经解调单元的输出信号,计算出误码率BER；

所述的信道单元中的背景噪声用于描述不同频段，不同地区的电磁环境，信道单元利用符合高斯分布的随机数序列来模拟背景噪声，通过调整随机数序列的方差来获得噪声功率的合理取值，实现过程如下：

1）利用一个平稳随机过程来表示背景噪声

根据背景噪声的特征将其建立为自相关函数为R(τ)的平稳随机过程ξ(t)，实际噪声的功率一般都是指其交流功率，求解过程如下：

噪声平均功率为：R(0)=E[ξ²(t)]，E[x]表示x的数学期望；

噪声直流功率为：R(∞)=E²[ξ(t)]

所以其交流功率为：R(0)-R(∞)=E[ξ²(t)]-E²[ξ(t)]=σ²，σ²表示ξ(t)的方差，即噪声的功率用其过程的方差表示；

2）利用符合高斯分布的随机数序列来实现该平稳随机过程

根据测试中或标准中给出的典型环境电平值，通过调整该随机数序列的方差σ²获得合理的背景噪声，不同的σ²值表征不同的噪声。

2.根据权利要求1所述的电台共址干扰的EMC综合预测分析系统，其特征是：所述的干扰电台单元发射机，是指能够对工作电台单元接收机产生干扰的一部或多部电台的组合；所述的工作电台单元接收机产生干扰，是指干扰电台单元发射机按照典型干扰模式频率组合关系对工作电台单元接收机形成的干扰；所述的典型干扰模式频率组合关系包括邻道、谐波、中频、镜频、互调五种情况。

3.根据权利要求1所述的电台共址干扰的EMC综合预测分析系统，其特征是：所述的工作电台单元发射机是数字发射机，工作电台单元发射机的信源则是数字信源，数字信源通过信源编码后输出信号S1（903），S1经信道编码、数字调制单元处理后以一定的功率发出射频信号S2(906)，经信道衰减进入信道单元的一个信道输入端；同时，干扰电台单元发射机的输出信号通过耦合通道单元输出干扰信号D，进入信道单元；信道单元的输出信号O2（907）经数字解调单元、信道译码后，输出数字信号记为O1（910），O1经信源译码（911）后输出；

数字调制单元进入信道单元的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元的第一输入端；信道单元进入数字解调单元的信号通路包括一支路输出进入SINAD单元的第二输入端；

信源编码进入信道编码的信号通路包括一支路输出进入BER单元的第一输入端；信道译码进入信源译码信号通路包括一支路输出进入BER单元的第二输入端；

SINAD单元（9）根据两路输入信号，依据如下计算公式，得到SINAD，其中N为背景噪声信号；

$\mathrm{SINAD}=10\lg \frac{S+N+D}{N+D}\left(\mathrm{dB}\right)$

将BER单元（10）根据两路输入信号，依据如下计算公式，得到误码率BER；

4.根据权利要求1所述的电台共址干扰的EMC综合预测分析系统的电台共址干扰的EMC综合预测分析方法，其特征是：它包括：

A、以9dBSINAD为指标进行共址干扰判断和安全带宽预测；

B、以BER容限C0为指标进行共址干扰判断及安全带宽预测；

C、空间域的耦合度分析；

D、能量域的杂散抑制分析；

所述的以9dBSINAD为指标进行共址干扰判断和安全带宽预测步骤是：设模拟工作电台单元发射机频率为f₀，干扰电台单元发射机频率为f，执行步骤801，计算频率间隔f-f₀=a，

执行步骤802，进行预测类型判断，如果预测类型为1，则执行步骤803，如果预测类型为2，则执行步骤806；

步骤803，以9dB的SINAD为指标进行共址干扰判断；

执行步骤804，计算模拟通信系统的SINAD；

然后执行步骤805，将计算的模拟通信系统SINAD与9dB进行比较，如果SINAD大于等于9dB，则直接给出提示信息不干扰；否则，直接给出提示信息干扰；

步骤806，以9dB的SINAD为指标进行安全带宽预测；

执行步骤807，计算模拟通信系统的SINAD；

然后执行步骤808，将计算的模拟通信系统SINAD与9dB进行比较，如果SINAD等于9dB，则执行步骤809；如果不等于9dB的SINAD，则执行步骤810；

步骤809，给出此时的频率域的安全带宽预测△f；

步骤810，进行小于大于9dB比较计算，大于则执行步骤811；小于则执行步骤812，

步骤811，减小频率间隔a,重新返回步骤807；

执行步骤812，增大频率间隔a,重新返回步骤807；

所述的以BER容限C0为指标进行共址干扰判断及安全带宽预测步骤是：

执行步骤1101，计算频率间隔f-f₀=a；

执行步骤1102，进行预测类型判断，如果预测类型为1,则执行，如果预测类型为2,执行步骤1108；

步骤1103，采取SINAD和BER分层预测的方法进行共址干扰判断，

执行步骤1104计算数字通信系统的SINAD，执行步骤1105，将计算得到的SINAD与数字通信系统的SINAD容限D0进行比较，如果SINAD大于等于D0则不干扰，如果SINAD小于D0则执行步骤1106计算BER，执行步骤1107，将计算得到的BER与数字通信系统的BER容限值C0进行比较，若BER小于等于C0则不干扰，如果BER大于C0则干扰；

如果预测类型为2,执行步骤1108，

执行步骤1108，采取SINAD和BER分层预测的方法进行安全带宽预测，执行步骤1109计算数字通信系统的SINAD，执行步骤1110，将计算得到的SINAD与D0进行比较，如果SINAD大于D0则执行步骤1111，减小频率间隔a，重新返回步骤1109，如果SIAND不大于D0，则执行步骤1112计算数字通信系统的BER，然后执行步骤1113，将计算的数字通信系统BER与C0进行比较，如果BER等于C0，则执行步骤1114，给出此时的频率间隔即安全带宽△f，如果不等于C0，则执行步骤1115进行小于大于C0比较计算，小于则执行步骤1116，减小频率间隔a,重新返回步骤1112,大于则执行步骤1117，增大频率间隔a,重新返回步骤1112；

所述的空间域的耦合度分析步骤包括：

执行步骤1400，获取干扰电台单元发射机的发射功率P和获取干扰电台单元发射机与工作电台单元接收机的频率间隔△f；

执行步骤1401，根据频率间隔△f及发射功率P的值设定共址干扰的EMC综合预测分析系统参数；

执行步骤1402，计算SINAD或BER；

执行步骤1403，判断SINAD或BER是否满足要求，若不满足要求，则执行步骤1404，若满足要求，则执行步骤1405；

步骤1404，调整天线的空间布局，改变天线间耦合度Cp，从而改变到达受试台的干扰功率，重复执行步骤1402；

步骤1405，给出此时的耦合度Cp；

执行步骤1406，依据耦合度Cp为设备及天线布局优化设计提供参考；

所述的能量域的杂散抑制分析步骤包括：

执行步骤1300，检测干扰电台单元发射机与工作电台单元接收机的频率间隔△f和检测耦合度Cp；

执行步骤1301，根据△f及Cp的值设定共址干扰的EMC综合预测分析系统之参数；

执行步骤1302，计算SINAD或BER；

执行步骤1303，判断SINAD或BER是否满足要求，若不满足要求，则执行步骤1304，若满足要求，则执行步骤1305；

执行步骤1304，通过调整干扰电台单元发射机的参数，抑制其谐波杂散分量的发射功率，重复执行步骤1302；

执行步骤1305，输出能量域的杂散抑制量。

Images