CN117134846A - 一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，包括：构建多射频系统的干扰余量矩阵，定位产生电磁干扰的设备对，并根据设备集、干扰链路和干扰余量矩阵构建电磁干扰网络结构模型；基于时间、频率、空间和能量四个特征表征并获取系统的电磁发射参数、电磁接收参数、电磁敏感参数；基于时间、频率、空间和能量不同特征域，通过平均指标C对存在干扰的设备对进行评价，确定设备待调控电磁参数的特征域；对多射频系统展开反馈式电磁参数调控，并计算得到符合目标要求的系统的兼容性指标。本发明通过反馈式的电磁参数调控以满足目标干扰余量的要求，从而优化多射频设备之间的电磁兼容性。

Description

一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法

技术领域

本发明涉及抗电磁干扰技术领域，尤其涉及一种基于反馈式参数调控的多射频系统电容兼容优化方法。

背景技术

在一些场景中存在多个射频设备的系统工作时，往往因为设备间存在电容干扰而导致部分设备性能降级或者失效；实现设备间的电磁兼容是电子系统正常工作的前提，但是目前存在的解决多射频设备间电磁干扰的方法并不完备，缺少参数调控的具体指引方法，导致难以系统性地解决多射频设备间的电磁干扰问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息只用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，解决了现有方法存在的不足。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，所述电磁兼容优化方法包括：

S1、构建多射频系统的干扰余量矩阵M，定位产生电磁干扰的设备对，并根据设备集D、干扰链路E和干扰余量矩阵M构建电磁干扰网络结构模型G＝{D,E,M}；

S2、基于时间、频率、空间和能量四个特征表征并获取系统的电磁发射参数F_T、电磁接收参数F_R、电磁敏感参数F_S；

S3、基于时间、频率、空间和能量不同特征域，通过平均指标C对存在干扰的设备对进行评价，确定设备待调控电磁参数的特征域

S4、对多射频系统展开反馈式电磁参数调控，并计算得到符合目标要求的系统的兼容性指标Q。

所述构建多射频系统的干扰余量矩阵M，定位产生电磁干扰的设备对具体包括以下内容：

通过公式计算系统的干扰余量矩阵M，/>表示元素全为1的n×1列向量，如果干扰余量矩阵M中的m_ij>0，则说明发射设备d_i对接收设备d_j存在电磁干扰，将电磁干扰定位在发射设备d_i和接收设备d_j之间，则需调控发射设备d_i的发射电磁参数，或调控接收设备d_j的接收电磁参数，m_ij表示干扰链路<d_i,d_j>上的电磁干扰余量大小。

所述根据设备集D、干扰链路E和干扰余量矩阵M构建电磁干扰网络结构模型G＝{D,E,M}具体包括以下内容：

设定设备集D＝[d₁,d₂,…,d_n]为系统内所有含发射或接收功能设备的集合，n为设备数量；

设定为设备间电磁的干扰链路的网络结构，元素<d_i,d_j>表示由发射设备d_i对接收设备d_j的电磁干扰链路；

设定为多射频系统的干扰余量矩阵，m_ij表示干扰链路<d_i,d_j>上的电磁干扰余量大小，当干扰余量m_ij≤0时，设备之间不存在电磁干扰，当干扰余量m_ij>0时，则说明发射设备d_i对接收设备d_j存在电磁干扰。

所述S2步骤具体包括以下内容：

通过表征电磁信号多域特性，通过射频设备的电磁信号参数的多维特征，其中，/>表示时间域，/>表示频率域，/>表示空间域，/>表示能量域；

通过Friis传输公式计算得到发射设备d_i和接收设备d_j之间的功率关系，其中，/>表示发射设备d_i的发射功率，/>表示接收设备d_j接收来自发射设备d_i的功率，/>和/>分别表示发射和接收的天线增益，CF表示修正因子；

多射频系统的电磁发射参数为n×1矩阵其中，元素f_Ti表示发射设备d_i的电磁发射参数；

多射频系统的电磁接收参数为n×n矩阵其中，列向量/>表示接收设备d_j接收系统内所有发射设备经过空间传输损耗后所形成的电磁参数；

多射频系统的电磁敏感参数为n×1矩阵其中，元素f_Sj表示接收设备d_j的电磁敏感阈值参数。

所述S3步骤具体包括设定发射设备d_i对接收设备d_j之间在不同特征域的评价指标为C；具体包括以下内容：

通过公式计算时间兼容度，其中，t表示接收设备d_j在系统中当前能够正常工作的时长，T表示接收设备d_j在系统中理论需要工作的时长；

通过公式计算频率占用度，其中，[f₁,f₂]表示发射设备d_i在系统中当前实际可占用的频率范围，[f_min,f_max]表示发射设备d_i在系统中维持正常工作所需要的频段范围；

通过公式计算空间隔离度，x′_ij表示系统中发射设备d_i和接收设备d_j之间当前的距离间隔，x_ij表示二者维持正常工作且无电磁干扰发生时需要的距离间隔；

通过公式计算能量因子，/>表示接收设备d_j的敏感功率大小，P_ij表示接收设备d_j接收端当前收到来自发射设备d_i产生的电磁信号的功率大小；

如果某个特征域对应的评价指标小于1，则说明设备对之间的电磁干扰该特征域的电磁参数不合理而导致的，则调控对应特征域的电磁参数。

所述S4步骤具体包括以下内容：

S401、设定系统的目标干扰余量矩阵为M₀，其内部的元素为系统的干扰余量矩阵为M，其内部的元素为m_ij；

S402、通过公式M′＝M₀-M计算得到干扰余量调控增量矩阵M′，其内部的元素为m′_ij表示需要通过调控设备的电磁参数的干扰余量变化量；

S403、设置参数调节器U，输入干扰余量调控设备增量矩阵M′和待调控的特征域输出电磁参数变化量ΔF；

S404、将电磁参数变化量ΔF作用于设备集D，得到设备调控后的电磁参数F′，并通过平均指标确定待调控的特征域反馈至S403步骤；

S405、通过公式计算得到调控后系统的干扰余量矩阵M，并反馈至S402步骤，/>表示元素全为1的n×1列向量；

S406、通过公式计算得到系统的兼容性指标Q，其中，N_M表示干扰余量矩阵中元素m_ij不符合目标值要求的元素数量，N_E表示矩阵E中元素数量，直到兼容性指标Q符合目标要求，否则返回S402步骤。

本发明具有以下优点：一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，通过反馈式参数调控的方法能够持续监测设备的电磁兼容性能，精确定位产生电磁干扰的设备及特征域；有效避免调控参数的随机性，为设备的电磁参数调控提供了方法性的指引，通过反馈式的电磁参数调控以满足目标干扰余量的要求，从而优化多射频设备之间的电磁兼容性。

附图说明

图1为本发明的多射频系统的电磁干扰网络结构模型示意图；

图2为本发明的多射频系统的电磁干扰参数调控示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。

本发明具体涉及一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，分析多射频系统中存在的电磁干扰问题，定位产生电磁干扰的设备及特征域，为设备具体的电磁参数的调控提供方向指引，通过反馈式参数调控的方法提升系统的电磁兼容性能；具体包括以下内容：

S1、构建多射频系统的干扰余量矩阵M，定位产生电磁干扰的设备对，并根据设备集D、干扰链路E和干扰余量矩阵M构建电磁干扰网络结构模型G＝{D,E,M}。

进一步地，通过公式计算系统的干扰余量矩阵M，/>表示元素全为1的n×1列向量，如果干扰余量矩阵M中的m_ij>0，则说明发射设备d_i对接收设备d_j存在电磁干扰，将电磁干扰定位在发射设备d_i和接收设备d_j之间，则需调控发射设备d_i的发射电磁参数，或调控接收设备d_j的接收电磁参数，m_ij表示干扰链路<d_i,d_j>上的电磁干扰余量大小。

进一步地，如图1所示，设定设备集D＝[d₁,d₂,…,d_n]为系统内所有含发射或接收功能设备的集合，n为设备数量；

设定为设备间电磁的干扰链路的网络结构，元素<d_i,d_j>表示由发射设备d_i对接收设备d_j的电磁干扰链路；

设定为多射频系统的干扰余量矩阵，m_ij表示干扰链路<d_i,d_j>上的电磁干扰余量大小，当干扰余量m_ij≤0时，设备之间不存在电磁干扰，当干扰余量m_ij>0时，则说明发射设备d_i对接收设备d_j存在电磁干扰。

S2、基于时间、频率、空间和能量四个特征表征并获取系统的电磁发射参数F_T、电磁接收参数F_R、电磁敏感参数F_S。

进一步地，通过表征电磁信号多域特性，通过射频设备的电磁信号参数的多维特征，其中，/>表示时间域，/>表示频率域，/>表示空间域，/>表示能量域；

通过Friis传输公式计算得到发射设备d_i和接收设备d_j之间的功率关系，其中，/>表示发射设备d_i的发射功率，/>表示接收设备d_j接收来自发射设备d_i的功率，/>和/>分别表示发射和接收的天线增益，CF表示修正因子，修正因子与发射设备和接收设备的带宽B_T、B_R及发射频率与接收频率之间的频率间隔Δf有关；

多射频系统的电磁发射参数为n×1矩阵其中，元素f_Ti表示发射设备d_i的电磁发射参数；

多射频系统的电磁接收参数为n×n矩阵其中，列向量/>表示接收设备d_j接收系统内所有发射设备经过空间传输损耗后所形成的电磁参数；

多射频系统的电磁敏感参数为n×1矩阵其中，元素f_Sj表示接收设备d_j的电磁敏感阈值参数。

S3、基于时间、频率、空间和能量不同特征域，通过平均指标C对存在干扰的设备对进行评价，确定设备待调控电磁参数的特征域

进一步地，通过公式计算时间兼容度，其中，t表示接收设备d_j在系统中当前能够正常工作的时长，T表示接收设备d_j在系统中理论需要工作的时长；

通过公式计算频率占用度，其中，[f₁,f₂]表示发射设备d_i在系统中当前实际可占用的频率范围，[f_min,f_max]表示发射设备d_i在系统中维持正常工作所需要的频段范围；

通过公式计算空间隔离度，x′_ij表示系统中发射设备d_i和接收设备d_j之间当前的距离间隔，x_ij表示二者维持正常工作且无电磁干扰发生时需要的距离间隔；

通过公式计算能量因子，/>表示接收设备d_j的敏感功率大小，P_ij表示接收设备d_j接收端当前收到来自发射设备d_i产生的电磁信号的功率大小；

评价指标时间兼容度、频谱使用率、空间隔离度、能量因子是无量纲化的结果，如果某个特征域对应的评价指标小于1，则说明设备对之间的电磁干扰该特征域的电磁参数不合理而导致的，则调控对应特征域的电磁参数。

S4、对多射频系统展开反馈式电磁参数调控，并计算得到符合目标要求的系统的兼容性指标Q。

进一步地，如图2所示，具体包括以下内容：

S401、设定系统的目标干扰余量矩阵为M₀，其内部的元素为系统的干扰余量矩阵为M，其内部的元素为m_ij；

S402、通过公式M′＝M₀-M计算得到干扰余量调控增量矩阵M′，其内部的元素为m′_ij表示需要通过调控设备的电磁参数的干扰余量变化量；

S403、设置参数调节器U，输入干扰余量调控设备增量矩阵M′和待调控的特征域输出电磁参数变化量ΔF；

S404、将电磁参数变化量ΔF作用于设备集D，得到设备调控后的电磁参数F′，并通过平均指标确定待调控的特征域反馈至S403步骤；

S405、通过公式计算得到调控后系统的干扰余量矩阵M，并反馈至S402步骤，/>表示元素全为1的n×1列向量；

S406、通过公式计算得到系统的兼容性指标Q，其中，N_M表示干扰余量矩阵中元素m_ij不符合目标值要求的元素数量，N_E表示矩阵E中元素数量，即n×n，直到兼容性指标Q符合目标要求，否则返回S402步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和完善，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，其特征在于：所述电磁兼容优化方法包括：

S1、构建多射频系统的干扰余量矩阵M，定位产生电磁干扰的设备对，并根据设备集D、干扰链路E和干扰余量矩阵M构建电磁干扰网络结构模型G＝{D，E，M}；

S2、基于时间、频率、空间和能量四个特征表征并获取系统的电磁发射参数F_T、电磁接收参数F_R、电磁敏感参数F_S；

S3、基于时间、频率、空间和能量不同特征域，通过平均指标C对存在干扰的设备对进行评价，确定设备待调控电磁参数的特征域

S4、对多射频系统展开反馈式电磁参数调控，并计算得到符合目标要求的系统的兼容性指标Q。

2.根据权利要求1所述的一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，其特征在于：所述构建多射频系统的干扰余量矩阵M，定位产生电磁干扰的设备对具体包括以下内容：

通过公式计算系统的干扰余量矩阵M，/>表示元素全为1的n×1列向量，如果干扰余量矩阵M中的m_ij＞0，则说明发射设备d_i对接收设备d_j存在电磁干扰，将电磁干扰定位在发射设备d_i和接收设备d_j之间，则需调控发射设备d_i的发射电磁参数，或调控接收设备d_j的接收电磁参数，m_ij表示干扰链路<d_i，d_j>上的电磁干扰余量大小。

3.根据权利要求1所述的一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，其特征在于：所述根据设备集D、干扰链路E和干扰余量矩阵M构建电磁干扰网络结构模型G＝{D，E，M}具体包括以下内容：

设定设备集D＝[d₁，d₂，…，d_n]为系统内所有含发射或接收功能设备的集合，n为设备数量；

设定为设备间电磁的干扰链路的网络结构，元素<d_i，d_j>表示由发射设备d_i对接收设备d_j的电磁干扰链路；

设定为多射频系统的干扰余量矩阵，m_ij表示干扰链路<d_i，d_j>上的电磁干扰余量大小，当干扰余量m_ij≤0时，设备之间不存在电磁干扰，当干扰余量m_ij＞0时，则说明发射设备d_i对接收设备d_j存在电磁干扰。

4.根据权利要求1所述的一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，其特征在于：所述S2步骤具体包括以下内容：

通过表征电磁信号多域特性，通过/>射频设备的电磁信号参数的多维特征，其中，/>表示时间域，/>表示频率域，/>表示空间域，表示能量域；

通过Friis传输公式计算得到发射设备d_i和接收设备d_j之间的功率关系，其中，/>表示发射设备d_i的发射功率，表示接收设备d_j接收来自发射设备d_i的功率，/>和/>分别表示发射和接收的天线增益，CF表示修正因子；

多射频系统的电磁发射参数为n×1矩阵其中，元素f_Ti表示发射设备d_i的电磁发射参数；

多射频系统的电磁接收参数为n×n矩阵其中，列向量/>表示接收设备d_j接收系统内所有发射设备经过空间传输损耗后所形成的电磁参数；

多射频系统的电磁敏感参数为n×1矩阵其中，元素f_Sj表示接收设备d_j的电磁敏感阈值参数。

5.根据权利要求3所述的一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，其特征在于：所述S3步骤具体包括设定发射设备d_i对接收设备d_j之间在不同特征域的评价指标为C；具体包括以下内容：

通过公式计算时间兼容度，其中，t表示接收设备d_j在系统中当前能够正常工作的时长，T表示接收设备d_j在系统中理论需要工作的时长；

通过公式计算频率占用度，其中，[f₁，f₂]表示发射设备d_i在系统中当前实际可占用的频率范围，[f_min，f_max]表示发射设备d_i在系统中维持正常工作所需要的频段范围；

通过公式计算空间隔离度，x′_ij表示系统中发射设备d_i和接收设备d_j之间当前的距离间隔，x_ij表示二者维持正常工作且无电磁干扰发生时需要的距离间隔；

通过公式计算能量因子，/>表示接收设备d_j的敏感功率大小，P_ij表示接收设备d_j接收端当前收到来自发射设备d_i产生的电磁信号的功率大小；

如果某个特征域对应的评价指标小于1，则说明设备对之间的电磁干扰该特征域的电磁参数不合理而导致的，则调控对应特征域的电磁参数。

6.根据权利要求5所述的一种基于反馈式参数调控的多射频系统电磁兼容优化方法，其特征在于：所述S4步骤具体包括以下内容：

S401、设定系统的目标干扰余量矩阵为M₀，其内部的元素为系统的干扰余量矩阵为M，其内部的元素为m_ij；

S402、通过公式M′＝M₀-M计算得到干扰余量调控增量矩阵M′，其内部的元素为m′_ij表示需要通过调控设备的电磁参数的干扰余量变化量；

S403、设置参数调节器U，输入干扰余量调控设备增量矩阵M′和待调控的特征域输出电磁参数变化量ΔF；

S404、将电磁参数变化量ΔF作用于设备集D，得到设备调控后的电磁参数F′，并通过平均指标确定待调控的特征域反馈至S403步骤；

S405、通过公式计算得到调控后系统的干扰余量矩阵M，并反馈至S402步骤，/>表示元素全为1的n×1列向量；

S406、通过公式计算得到系统的兼容性指标Q，其中，N_M表示干扰余量矩阵中元素m_ij不符合目标值要求的元素数量，N_E表示矩阵E中元素数量，直到兼容性指标Q符合目标要求，否则返回S402步骤。