基于端口數據的系統級電磁兼容性分析

劉培毅 劉鑫

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.14.012

摘 要：擁有發射和接收功能的電磁頻譜工作系統一定會存在電磁兼容性的問題。該次研究提出的基于端口數據的系統級電磁兼容性優化方法，是先依照端口數據頻譜設備的結構及應用特點繪制出耦合系統圖，分析耦合系統圖中存在的耦合干擾源，建立耦合干擾的函數模型，提出結合模型消減耦合干擾策略。再應用四排除法方案執行其策略，優化端口數據的系統級電磁兼容性。

關鍵詞：端口數據 電磁兼容性 電磁頻譜

中圖分類號：TN03 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）05（b）-0012-02

擁有發射和接收功能的電磁頻譜工作系統一定會存在電磁兼容性的問題。當前人們從系統、器件、結構的角度找出端口數據的系統級電磁兼容性的問題，嘗試解決電磁兼容性的問題。前人提出的端口數據的系統級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級電磁兼容性的多樣性。結合端口數據的系統級電磁兼容性特點與前人研究的成果，該次研究提出了基于端口數據的系統級電磁兼容性優化的方法。

1 基于端口數據的系統級電磁干擾的原理

電磁兼容性的定義，是指在設計及裝置電磁頻譜工作系統時，必須保證它們在既定的工作條件下，不會受電磁干擾的影響造成不能發射的情形或出現發射性能降級的情形。以一套電磁頻譜工作的典型裝置來說，它的構成可分為器件→電路→設備→分系統→系統。在電磁頻譜裝置中，系統身身可能會出現系統內的干擾；其它系統與該套電磁頻譜工作組合時會產生系統間的干擾；外部環境出現的干擾會造成系統及環境的干擾。形成干擾的要素主要有3個：第一個是電磁裝置本身為敏感體，它易受到工作干擾；第二個是干擾源較強，它易對電磁頻譜設置造成干擾；第三個是系統和系統間的耦合通道形成干擾。只要是電磁頻譜工作系統，就一定會出現電磁兼容性問題，這種干擾亦會在端口數據中出現。如果應用以上系統級電磁兼容性原理進行分析，就可得端口數據的系統級電磁兼容性問題主要出現在天線端、電場端、電纜端、公共同路通道。只有從這4個方面著手，才能優化端口數據的系統級電磁兼容性。

2 基于端口數據的系統級電磁兼容性簡化

為了說明端口數據的系統級電磁兼容性簡化的必要性，現用一則實例來說明。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。它組合成電磁頻譜設備后，實際產生的耦合關系圖為圖2，將圖2抽象為耦合系統圖作圖3。從圖3的耦合關系來看，的電磁干擾非常復雜，極易影響電磁頻譜的作業，將耦合關系進行簡化的目的，就是為了讓設備和射備的發射盡量形成單向交流的關系，避免發生信號交流之間的交叉干擾。

參看圖3，圖3中的事關系形成雙重或多重疊加關系，做好電磁兼容性工作，就是調整端口數據的系統級電磁干擾因素，避免發生耦合關系的疊加?，F在，如果V i （ω）是第i個端口在角頻率ω產生的干擾，那么先將Ti j（ω）視為第i個端口可能產生的函數值，影響該函數值的因素為電壓、電流、電場（或磁場）。如果現在第i個端口對第j個端口產生了干擾，那么函數傳遞值可擬為，那么第 j 個端口產生的干擾值函數表達式為

，以此類推。

如果當前為第 j 個端口的敏感度門限值，并且為第 j 個端口的裕值，那么結合軍標取值，該值參數應取20 dB，如果結合民標參數取值，該參數應取6 dB。于是可得第 j 個端口的電磁兼容的函數為，該函數的意義可描述為：

。

現設各干擾參數值為最大，那么可得：

，

即可得

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

3 優化端口數據的系統級電磁兼容性方案

結合以上端口數據的系統級電磁兼容性函數公式的分析，可以擬訂端口數據的系統級電磁兼容性方案。造成端口數據的系統級電磁兼容性因素不止一個，為了簡少電磁與電磁之間的干擾，端口數據的系統應應用一個發射源對一個敏感設備，使之形成互動耦合，避免發生發射信號與接受信號的偶合干擾。在實際操作的過程中，一個發射源對一個敏感設備可能依然存在干擾問題，此時可通過調整發射與接受幅度、頻率等因素調整端口數據彼此干擾的問題。

現用四級干擾排除的方案提高端口數據的系統級電磁兼容性。第一級排除，應用一個發射源對一個敏感設備盡可能的排除外在環境可能存在的干擾。第二級排除，如果端口發射的頻率過于接近，可能會出現頻率與頻率之間的干擾，于是，經結合端口發射需求的前提下，應調整發射機的帶寬、頻率、間隔，減少端口發射的干擾。第三級排除，時間、距離、方向、傳播特性可能都存在干擾的問題，此時要對修正天線的干全裕度，避免發生天線傳輸與接受的干擾。第四級排除，優化端口數據設備的性能，應用高性能的設備可減少因素與因素之間的相互干擾。

4 結語

該次研究提出的基于端口數據的系統級電磁兼容性優化方法，是先依照端口數據頻譜設備的結構及應用特點繪制出耦合系統圖，分析耦合系統圖中存在的耦合干擾源，建立耦合干擾的函數模型，提出結合模型消減耦合干擾策略。這是從理論上優化端口數據的系統級電磁兼容性方法。在實際操作中，這兩種策略可能完全適用，也可能不能完全適用。在理論排除的基礎上應用四排除法強化其操作性，應用四排除法方案可優化端口數據的系統級電磁兼容性。為了說明該種方案具有可行性，該次研究應用一側端口數據的系統級電磁兼容性優化實例來說明，由實例可知，該次研究提出的方案可突破傳統端口數據的系統級電磁兼容性優化方案的弊端，有效地優化端口數據的系統級電磁兼容性，并且該方案易實踐、操作技術難度小、花費成本低，能帶來較大的經濟效益與社會效益。

參考文獻

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