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电磁兼容解决方案一、背景介绍电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）是指电子设备在电磁环境中正常工作，并且不对周围的电子设备和系统造成干扰的能力。
在现代社会中，电子设备的广泛应用使得电磁兼容问题日益凸显。
为了保证设备的正常运行和互操作性，制定和实施电磁兼容解决方案至关重要。
二、问题分析在电磁环境中，电子设备之间可能会发生相互干扰，导致设备的功能受到影响或者无法正常工作。
为了解决电磁兼容问题，需要进行以下分析和评估：1. 电磁辐射问题：电子设备在工作过程中会产生电磁辐射，如果辐射超过一定的限值，可能会对周围的设备和系统造成干扰。
因此，需要对设备的辐射水平进行测试和评估，并制定相应的控制措施。
2. 电磁感应问题：电子设备在电磁环境中可能会受到外部电磁场的干扰，导致设备的正常工作受到影响。
为了解决这个问题，需要对设备的抗干扰能力进行测试和评估，并采取相应的措施来提高设备的抗干扰能力。
3. 地线和屏蔽问题：地线和屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段。
通过合理设计和布置地线系统和屏蔽结构，可以有效地降低设备之间的相互干扰。
4. 电源线滤波问题：电源线上的干扰电流可能会通过电源系统传播到其他设备中，导致干扰。
为了解决这个问题，可以采用电源线滤波器来减小干扰电流的传播。
三、解决方案针对上述问题，可以采取以下措施来解决电磁兼容问题：1. 设备设计阶段：a. 对设备进行电磁辐射测试，评估辐射水平是否符合相关标准要求。
如果超过限值，可以通过优化电路设计、增加滤波器等措施来减小辐射。
b. 对设备进行电磁感应测试，评估设备的抗干扰能力是否符合要求。
如果不符合，可以通过增加屏蔽结构、改进地线设计等方式提高设备的抗干扰能力。
2. 设备安装阶段：a. 合理布置设备的地线系统，确保地线的连续性和低阻抗。
b. 使用合适的屏蔽结构，将设备与外界的电磁场隔离开来，减小干扰的影响。
3. 电源系统设计：a. 在电源线上安装滤波器，减小干扰电流的传播。
2016年8月（上）44科教导刊电磁频谱管理课程中电磁兼容的分析与研究薛红邵尉钱祖平赵淼（解放军理工大学通信工程学院江苏・南京210007）摘要本文围绕电磁频谱管理课程中的电磁兼容部分进行了分析，重点说明了系统内电磁兼容和系统间电磁兼容，强调以学促教，因学论教。
采用案例式教学法，适时引入合适的实际工程应用案例，本着从严治教治学的原则，遵循教学规律，讲究方法运用，以促进教学效果提升为指向。
因学定教，鼓励学生参与教学进程，取得良好的教学效果。
关键词频谱管理电磁兼容案例式教学中图分类号：G642文献标识码：ADOI:10.16400/ki.kjdks.2016.08.020Analysis and Research on Electromagnetic Compatibility in theCourse of Electromagnetic Spectrum ManagementXUE Hong,SHAO Wei,QIAN Zuping,ZHAO Miao(College of Communication Engineering,PLA University of Science and Technology,Nanjing,Jiangsu 210007)AbstractIn this paper,the electromagnetic compatibility part of the electromagnetic spectrum management course is anal-yzed.The emphasis is the electromagnetic compatibility in the system and between systems,we emphasize on learning to pro-mote teaching.We use case based teaching method and introduce appropriate practical engineering application cases.We fol-low the principle of strict management of teaching research and the teaching rules,pay attention to the use of methods,in order to promote teaching and learning effects.Because of learning by teaching,students are encouraged to participate in the teaching process,it has achieved good teaching results.Key wordsspectrum management;electromagnetic compatibility;case teaching信息化战场将是陆、海、空、天及电磁的联合作战，越来越多的高技术用频装备被运用到作战领域的各个环节中。
集成电路设计中的电磁兼容问题分析集成电路是现代电子技术中最重要的一个分支，它可以完整地集成了电子器件和电路系统。
由于大多数集成电路的实现方式都是使用半导体材料，从而大大提高了集成度和性能。
但是，集成电路的应用也给当前复杂的电磁兼容问题带来了很大挑战。
本文将介绍集成电路设计中的电磁兼容问题与分析方法。
一、电磁兼容性基本概念电磁兼容性（EMC）是在电磁环境下，电子设备完成预期功能的能力。
其主要内容包括电磁辐射和电磁感应两方面。
电磁辐射是指电子设备在工作中产生的电磁波，它会向周围环境扩散，并对周围电路和上下游电子设备产生干扰。
电磁感应是指电子设备受到来自周围环境电磁波的影响，产生误动作或工作性能降低的现象。
在集成电路设计中，电磁兼容性主要是指电磁辐射问题。
由于集成电路的工作频率越来越高，电磁辐射问题也愈加突出。
为了避免电磁辐射的影响，需要在电路设计阶段考虑电磁兼容性问题，保证集成电路在工作时尽可能避免电磁辐射产生。
二、集成电路电磁兼容性分析1. EM半模式理论EM半模式理论是一种分析电磁辐射问题的方法，它通过对电路结构进行建模和分析，预测电路在工作状态下可能产生的电磁辐射。
EM半模式理论的基本思想是将电路结构看成一组媒介传输线，按照电磁场的分布特点在其上分离出电磁辐射半模式和电磁辐射半模式。
电磁辐射半模式是一种电磁波的传输模式，它在电路结构上分布成某种空间形态，可以通过传输线的辐射电场进行传递。
根据EM半模式理论，当电路结构中存在辐射模式时，电路将具有辐射能力，并能够向周围环境辐射电磁波。
因此，通过分析电路结构上的辐射模式，可以预测电磁辐射的发生情况，有助于进行电磁兼容性设计。
2. 传输线模型集成电路通常采用互联线的形式来实现不同电路之间的连接。
传输线模型是用来分析电路中传输线辐射问题的方法，它主要是通过对电路上的传输线进行建模和分析，来预测电路的辐射情况。
传输线模型的基本思想是将传输线看作是一条具有电容和电感性质的线路，在这条线路上通过电流和电压信号的传输，从而达到不同电路之间的信息交换。
电气工程中的电磁兼容性分析与优化引言电磁兼容性是电气工程中一个重要而复杂的问题，它涉及到各种电子设备、通信系统和电源网络之间的相互影响。
在现代社会中，我们离不开各种电子设备，如手机、电视、电脑等。
然而，由于电子设备相互之间的复杂连接和电磁波的存在，电磁兼容性成为了必须解决的难题。
本文将介绍电气工程中的电磁兼容性分析与优化方法，帮助读者更好地理解电磁兼容性问题及其解决方案。
1. 电磁兼容性的基本概念电磁兼容性是指电子设备在同一电磁环境下，能够正常工作并不被干扰的能力。
这个概念涉及到两个方面：电磁兼容性分析和电磁兼容性优化。
2. 电磁兼容性分析电磁兼容性分析是指对电子设备的电磁环境进行评估，找出可能的干扰源和受干扰对象，以预测和解决潜在的干扰问题。
在电磁兼容性分析中，我们常常使用场强测试仪器测量电磁场强度，以确定设备之间的干扰辐射水平。
同时，我们还需要进行频谱分析，以确定频率范围内的干扰信号。
3. 电磁兼容性优化电磁兼容性优化是指通过改进电子设备的设计和布局来减小干扰源和受干扰对象之间的电磁耦合效应，从而提升系统的电磁兼容性。
在电磁兼容性优化过程中，我们可以采取多种方法，如增加滤波器、引入隔离材料、改善接地等。
4. 整体电磁兼容性设计为了更准确地评估和优化电磁兼容性，我们需要进行整体电磁兼容性设计。
这个过程通常包括以下几个步骤：4.1. 系统设计分析：确定系统中的各个模块和组件，分析它们之间的电磁耦合关系。
4.2. 电磁场分析：使用仿真软件对系统中的电磁场进行建模和分析，以确定可能的干扰源和受干扰对象。
4.3. 开展实验测试：采用场强测试仪器和频谱分析仪等设备，对系统进行实际测试，验证仿真结果的准确性。
4.4. 优化方案设计：基于分析和测试结果，提出具体的优化措施，如增加滤波器、调整布局等。
4.5. 优化方案实施：根据优化方案进行设备设计和布局调整，同时进行实施后的测试，以验证优化效果。
5. 电磁兼容性标准与认证为了确保电子设备的电磁兼容性符合要求，许多国家和地区制定了电磁兼容性标准，并规定了相应的认证流程。
芯片设计中的电磁兼容性分析技术有哪些创新在当今科技飞速发展的时代，芯片作为电子设备的核心组件，其性能和可靠性至关重要。
而电磁兼容性（EMC）是确保芯片在复杂电磁环境中正常工作、不干扰其他设备且自身不受干扰的关键因素。
随着芯片集成度的不断提高、工作频率的增加以及应用场景的日益多样化，传统的电磁兼容性分析技术已经难以满足需求，因此一系列创新的技术应运而生。
一、三维全波电磁场仿真技术传统的电磁兼容性分析方法大多基于二维模型或简化的三维模型，这在面对日益复杂的芯片结构时存在较大的局限性。
三维全波电磁场仿真技术的出现是一项重大创新。
它能够精确地模拟芯片内部的电磁场分布，考虑到多层布线、过孔、封装等复杂结构的影响。
通过这种技术，设计人员可以更准确地预测电磁干扰的产生和传播路径，从而优化芯片布局和布线，提高电磁兼容性。
例如，在高速数字芯片设计中，信号的传输速度越来越快，信号完整性问题变得尤为突出。
三维全波电磁场仿真可以帮助分析高速信号在传输线上的反射、串扰等现象，从而合理地设计匹配电阻、端接电容等，减少信号失真和电磁辐射。
二、电磁拓扑分析方法电磁拓扑分析方法是将芯片及其周边环境看作一个由多个电磁单元组成的网络，通过分析这些单元之间的连接关系和电磁耦合特性，来评估整个系统的电磁兼容性。
这种方法的创新之处在于能够将复杂的电磁问题分解为相对简单的子问题，从而降低分析的难度和计算量。
在芯片设计中，电磁拓扑分析可以帮助确定关键的电磁耦合路径，针对性地采取屏蔽、滤波等措施。
比如，对于电源分配网络，通过电磁拓扑分析可以找出容易产生噪声的节点和路径，进而优化电源滤波电容的布局和参数，提高电源的稳定性和抗干扰能力。
三、多物理场协同仿真技术芯片在工作过程中会同时受到电磁场、热场、力场等多种物理场的作用，这些物理场之间相互影响。
多物理场协同仿真技术的创新在于能够同时考虑这些物理场的耦合效应，从而更全面地评估芯片的电磁兼容性。
以芯片的热效应为例，温度的升高会导致材料的电导率发生变化，进而影响电磁性能。
电力系统中的电磁兼容性分析与改善研究引言随着现代科技的不断发展，电力系统在我们的生活中起着至关重要的作用。
然而，电磁兼容性问题却成为了电力系统设计和运行中的一个重要挑战。
电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC）是指电子设备在相同电磁环境中正确地进行工作，而不会相互干扰。
本文将对电力系统中的电磁兼容性进行分析，探讨其问题和改善方法。
问题分析电力系统中的电磁兼容性问题主要体现在电磁辐射和电磁感应两个方面。
首先，电力设备在工作过程中会产生电磁辐射，这些辐射可能对其他设备产生干扰。
其次，电力设备可能受到来自其他设备的电磁辐射干扰，导致设备正常工作受阻。
这些问题在电力系统中尤为明显，因为电力设备通常规模大、功率高，电磁辐射和感应也更为强烈。
电磁辐射问题电力系统中的电磁辐射主要来自高压输电线路和变压器等设备。
这些设备产生的电磁辐射可能会波及到周围的低电压设备，导致其发生故障甚至损坏。
为了解决电磁辐射问题，我们需要从源头上控制辐射量。
一种常见的方法是通过使用各种屏蔽材料和屏蔽结构来减少电磁辐射的传播。
此外，我们还可以通过合理的电缆布局和接地系统设计来降低辐射程度。
对电磁辐射进行精确测量也是解决问题的关键。
利用专业的测量仪器和技术，我们可以量化电力设备所产生的电磁辐射，根据测量结果进行分析和改进。
同时，电磁辐射的传播路径及其对周围环境的影响也需要进行详尽研究，以寻找最佳消除和隔离方法。
电磁感应问题除了电磁辐射外，电力系统中的电磁感应问题同样值得重视。
电力系统中运行的电流和电压变化可能会诱发电磁感应，导致其他设备中出现错误信号和干扰。
为了避免电磁感应问题，我们可以采取以下措施：1. 合理设计电缆布局和线路路径，避免电流和电压变化对其他设备产生感应作用；2. 利用合适的屏蔽和绝缘材料进行保护，减少电磁感应的传播；3. 注意设备之间的隔离和接地问题，避免不必要的电磁耦合；4. 通过使用滤波器和隔离变压器等设备来消除电磁感应带来的干扰。
一种基于电磁拓扑的干扰路径分析方法刘海滨1菅春晓1李高升1徐钟2（国防科技大学电子科学工程学院，长沙410073）1、（中国人民解放军91630部队2中队，广州510320）2摘 要：本文论述了电磁兼容在现代电子设备与系统中的重要性。
针对系统器件间相互耦合的现象，将遗传算法与电磁拓扑中的干扰路径概念相结合，提出一种求取前k条最短干扰路径的分析方法。
关键词：电磁兼容、电磁拓扑、遗传算法、干扰路径An Analytical Method of Interference Path Based on Electromagnetic T opology LIU haibin, JIAN chunxiao, LI gaosheng, XU zhong（College of Electronic Science & Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073）1（Squadron 2 of 91630 PLA, Guangzhou 510320）2Abstract: This paper discusses the importance of EMC (Electromagnetic Compatibility) in the modern electronic device and system application. In order to analyze the coupling effect ion of appliances in the system, by the GA (Genetic Algorithm) and the concept of the interference path in EMT (Electromagnetic Topology), it was also investigated the method of the first k shortest interference paths.Keywords: Electromagnetic Compatibility; Electromagnetic Topology; Genetic Algorithm; the Interference Path1 引言当前电子设备的应用环境已经变得日益严峻，特别是模拟电路和数字电路混合越来越多，电路的工作频率越来越高，导致电路之间干扰严重，而来自设备外部的电磁场的威胁逐渐增强，越来越多的国家开始强制执行电磁兼容标准。
电气工程中的电磁兼容性问题分析与解决方案引言电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，简称EMC）是现代电气工程中一个关键的技术领域。
由于电气设备数量的迅速增加和不断发展的通信技术，电磁兼容性问题已成为制约电气设备性能和稳定性的重要因素。
本文将分析电气工程中的电磁兼容性问题，并探讨解决这些问题的有效方法。
电磁兼容性问题分析1.电磁辐射电磁辐射是指电气设备在工作过程中产生的电磁场向外部空间辐射的现象。
辐射的电磁场可能干扰周围设备的正常运行，或者干扰无线通信系统。
例如，在医院中，当X射线机器工作时，它的电磁辐射可能会干扰到医疗设备的运行，带来潜在的安全隐患。
2.电磁感应电磁感应是指电气设备受到外部电磁场的影响，在工作过程中产生异常。
这种现象常见于高压电线附近的电子设备。
高压电线产生的电磁场可以产生感应电压和电流，对设备进行电磁干扰。
这种干扰可能导致设备内部电路短路，损坏设备，甚至引发火灾等严重事件。
解决方案1.屏蔽和隔离屏蔽和隔离是解决电磁兼容性问题的有效方法之一。
通过在电气设备周围或内部加装屏蔽材料，可以阻挡电磁辐射和外部电磁场的干扰。
同时，在电路设计中采用合理的线路走向和隔离电源，可以降低电磁感应的影响。
例如，对于医疗设备，可以在设备周围加装屏蔽罩，有效防止X射线的干扰。
2.滤波器和抑制措施滤波器是电气设备中常用的抑制电磁干扰的设备。
通过在设备输入和输出电路上安装滤波器，可以降低电磁噪声的传导。
此外，合理设计接地系统和使用电接触件抑制干扰，也可以有效减少电磁干扰。
3.规范和测试制定规范和标准是解决电磁兼容性问题的基础。
通过制定统一的电磁兼容性测试方法和评估指标，可以规范电气设备的设计和生产过程。
同时，定期进行电磁兼容性测试，对设备进行评估和监控，及时发现和解决潜在的电磁兼容性问题。
实例分析为了更好地理解电磁兼容性问题及其解决方案，我们以手机与医疗设备的干扰问题为例进行分析。
电力系统中的电磁兼容性分析与改进方法研究引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，然而，它也面临着电磁兼容性问题。
本文将探讨电磁兼容性的概念、对电力系统的影响，并提出相应的改进方法。
一、电磁兼容性的概念电磁兼容性是指电子设备和系统在电磁环境中能够正常工作，不产生或受到不可接受的干扰。
在电力系统中，兼容性问题可能导致电子设备的故障、误操作甚至瘫痪。
因此，研究电磁兼容性对于保障电力系统的可靠运行至关重要。
二、电磁兼容性对电力系统的影响1. 电磁干扰：电磁干扰是电力系统中常见的问题，其源头包括电机、传感器、过载设备等。
这些干扰可能导致其他设备的故障或误操作。
2. 辐射干扰：辐射干扰指电力系统所产生的电磁波辐射对周围环境和其他设备的影响。
辐射干扰可能破坏其它设备或对人员健康构成威胁。
3. 互感干扰：互感干扰是指电力系统中不同设备之间的相互影响。
例如，当电源设备的互感噪声传播到其他设备时，可能导致其工作异常。
三、电磁兼容性分析方法为了解决电磁兼容性问题，我们需要对电力系统进行深入的分析和评估。
下面介绍几种常用的分析方法。
1. 现场测试：通过在电力系统现场进行实时测试，可以获取真实的电磁干扰数据。
现场测试可以帮助工程师了解系统的实际工作环境，并识别潜在的兼容性问题。
2. 仿真模拟：借助电磁仿真软件，可以在计算机上模拟电力系统的工作情况，从而分析系统的电磁兼容性。
仿真模拟可以节省时间和成本，并为优化系统提供参考。
3. 标准与规范：各国都制定了一系列的电磁兼容性标准与规范，例如国际电工委员会（IEC）的IEC61000系列。
遵循这些标准与规范可以有效地评估电磁兼容性，并指导系统设计。
四、电磁兼容性改进方法了解电磁兼容性问题后，关键是采取适当的改进措施来解决这些问题。
下面介绍几种常用的改进方法。
1. 滤波技术：滤波器可以帮助我们滤除电力系统中的高频噪声和干扰。
通过合理布置滤波器，可以有效地降低电磁干扰水平，提高系统的抗干扰能力。
电力系统中的电磁兼容性分析近年来，电力系统的快速发展与智能化的进步不仅为人们的生活带来了巨大便利，同时也给电力系统中的电磁兼容性带来了巨大挑战。
电磁兼容性是指在电磁环境中，电器设备不受电磁辐射、互感耦合、电磁感应等电磁干扰所影响，能够正常工作的能力。
本文将从电磁兼容性的概念、挑战、分析方法、应对策略等方面对电力系统中的电磁兼容性进行深入研究与探讨。
一、电磁兼容性的概念与挑战在电力系统中，各种电器设备的密集使用会产生大量的电磁场，从而引发电磁辐射、互感耦合、电磁感应等电磁干扰问题。
这些干扰问题不仅对系统的稳定运行产生影响，还会造成设备性能下降、系统故障甚至灾难。
因此，电磁兼容性的研究具有重要意义。
电磁兼容性的挑战主要有两方面：电磁环境的复杂性和电器设备的多样性。
首先，电磁环境的复杂性使得电器设备很难避免电磁干扰。
例如，在城市中，电力系统、电子通信系统、交通系统等同时存在，它们相互作用，产生了复杂多变的电磁环境。
其次，电器设备的多样性也使得电磁兼容性的分析十分困难。
不同类型的设备具有不同的电磁特性，需要根据实际情况进行分析。
二、电磁兼容性的分析方法为了解决电磁兼容性问题，需要从电磁辐射、互感耦合、电磁感应等多个方面进行分析。
以下将介绍几种常用的电磁兼容性分析方法。
1. 电磁辐射分析电磁辐射是电磁兼容性中的重要问题之一。
为了减少电磁辐射对其他设备的干扰，可以通过减小电器设备产生的电磁辐射强度、改善辐射特性的方法来进行分析。
在分析过程中，可以使用电磁辐射测量仪器对电磁辐射进行测量，并采取相应的措施进行优化。
2. 互感耦合分析互感耦合是电磁兼容性中的另一个重要问题。
当电器设备间的耦合较强时，互相之间的电磁干扰会更加明显。
为了解决这个问题，可以使用互感耦合分析方法，通过优化设备的布局、设计合适的绝缘材料等方式来降低互感耦合的影响。
3. 电磁感应分析电磁感应是电磁兼容性中的另一个重要问题。
当电器设备受到外部电磁场的感应时，可能会产生电磁感应电流，从而导致设备的异常运行。
基于电磁拓扑理论的系统间电磁兼容分析李圭源1,张 厚1,吴宏超2,殷 雄1(11空军工程大学导弹学院,陕西三原713800;21空军航空大学,吉林长春130022)摘 要 电磁拓扑理论在分析复杂系统对外界电磁环境的响应方面具有重要的应用价值。
针对雷达系统间电磁兼容预测比较复杂的问题,分析了雷达系统间电磁兼容预测的基本原理,提出了一种基于电磁拓扑理论的雷达系统间电磁兼容分析方法。
通过理论计算以及仿真结果证明,通过对该系统进行电磁拓扑分解以及电磁作用树形图的3级筛选,简化了雷达系统间电磁兼容预测方程,降低了预测模型的复杂程度,得到了有益的预测结果。
关键词 电磁拓扑;电磁兼容预测;电磁作用树形图中图分类号 TN959 文献标识码 A 文章编号 1003-3106(2009)07-0044-03Intersystem Electromagnetic Compatibility AnalysisBased on Electromagnetic TopologyL I Gui 2yuan 1,Z HAN G Hou 1,W U Hong 2chao 2,YIN Xiong1(11Miss ile Institute,A ir Force Enginee rin g U n ivers ity,Sa n yuan Shan xi 713800,China ;21A ir F o rce A viatio n U niv ersity,Changchun Jilin 130022,China )Abstr act The electro magnetic topo logy theory has great applicati on value in analyzing the respo nse o f complicated systems to the ex ternal electro magnetic environment.Considering the complexity o f predicting electro magnetic co mpatibili ty (EMC)between radar sy stems,the principle o f predicting E MC between radar systems is analyzed,a new analysis method o f EMC based on electro magnetic topolo gy is proposed.The calculation and simulatio n results indicate that the E MC p rediction equation is si mplified,the co mplexity of model is decreased,and useful prediction result is o btained through the electro magnetic top ology deco mposi tion o f radar system and three 2level screening of the corresponding interaction tree.Key wor ds electro magnetic topolo gy;E MC p rediction;electromag netic interaction tree收稿日期:20092042130 引言随着电磁环境的日益复杂,电子系统在工作过程中会受到各种各样的干扰。
当在一个相对有限的区域内大量使用雷达这种大功率电子设备时,系统之间必然存在一定的干扰,轻则使系统某些性能指标降低,重则使系统瘫痪不能正常工作,因此必须考虑系统间的干扰问题,即需要对系统进行电磁兼容预测。
电磁兼容预测的实质是对电子系统的抗电磁干扰能力或电磁兼容性进行预测,它旨在发现系统中不兼容的薄弱环节和评价系统的安全裕度,为系统的电磁兼容性设计及技术实现提供科学、合理的依据。
它既是实现系统电磁兼容性的必要步骤,又是一种具有较高费效比的电磁兼容性工程技术法。
然而对雷达系统之间进行系统级电磁兼容预测是一个复杂的系统工程,为了解决复杂系统的EM C 分析问题,20世纪70年代美国学者Carl E.Baum 提出了/电磁拓扑0(E M T)的概念,通过建立系统各空间体积之间电磁作用的E M T 模型获得用传输函数描述系统电磁作用的/相互作用关联图0来达到预测复杂系统EM I 耦合的目的[1]。
1 雷达系统间EMC 预测原理电磁兼容分析、预测是一种通过理论计算对用电设备或系统的电磁兼容程度进行分析评估的方法。
解决电磁兼容性问题一般都从/电磁兼容3要素0入手[2]。
这3要素是指:¹干扰源,分为自然干扰源和人为干扰源。
自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声;人为干扰源是由机电或其他人工装置产生的电磁干扰。
本文的干扰源为雷达;º传播干扰能量的途径和通道,分为传导方式和辐射方式。
传导传输是指在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接,干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器发生干扰;辐射传输是通过介质以电磁电磁场与微波442009Radio Engineering Vo1139No 17波的形式传播,干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。
通常包括场对场耦合、场对线耦合和线对线感应;»被干扰对象(敏感设备):它可以是一个很小的元件或一个电路板组件,也可以是一个单独的用电设备甚至可以是一个大型系统。
本文的被干扰设备也为雷达。
在进行雷达系统间电磁兼容预测计算时,必须建立相应的干扰源数学模型、传输特性数学模型以及敏感设备敏感度阈值的数学模型。
为了确定雷达之间是否存在电磁干扰,应将干扰源函数与传输函数组合起来以得到在敏感设备(接收机)处的有效功率,然后将有效功率与敏感度函数比较来确定是否存在潜在干扰[3,4]。
设P I为单个辐射源的有效干扰功率;P V为敏感设备的灵敏度门限值;IM为干扰裕量,则系统间EM I预测方程为:IM(dB)=P I(dB)-P V(dB)。
(1)式中,P I=P#T,P为干扰源发射功率,T为传输路径的传递函数模型。
如果当IM>0时,表示发生干扰,干扰源和敏感设备不兼容,且按IM值大小表明干扰的严重程度;当IM<0时,表示二者兼容,且设m=-IM为安全系数,m越大,安全裕度越大,电磁兼容性能就越好。
2电磁拓扑分析2.1电磁拓扑理论的基本思想[5]电磁拓扑学利用拓扑的概念将一个复杂的电子系统进行分解,从而降低整个系统分析的复杂性。
其基本思想是将研究对象空间分解成不同大小的区域,各个区域之间通过系统的拓扑图相联系,从而把整个复杂的电磁耦合问题分解成相对独立的简单的电磁问题来解决。
在对雷达系统间电磁兼容性分析中应用此方法,可以大大简化对问题的处理。
2.2系统的拓扑分解和电磁作用树形图雷达系统的组成比较复杂,主要由发射机、天线、馈线、接收机、定时测距、天线控制、显示器和公用直流电源等系统组成。
同时,雷达系统间电磁耦合路径也非常复杂[6],主要有:¹天线与天线之间的耦合,可以根据已知发射天线模型、接收天线模型以及天线方位数据来计算干扰功率;º场和电缆之间的耦合,主要是指对敏感设备内的电缆受干扰源的辐射场照射后的分布电压和分布电流进行计算,并进一步确定由此而对设备内部线路造成的干扰;»通过公共同路引起的传导耦合,即通过将公共回路等效为集总电路参数模型或分布参数模型,计算由公共回路连接的设备之间产生的传导干扰;¼其他耦合形式。
雷达系统以及电磁干扰耦合方式的复杂性导致了雷达系统间电磁兼容分析的复杂性,根据广义屏蔽的概念,任何一个综合系统总可以根据其屏蔽情况分解为多个相对独立的屏蔽子空间,各子空间之间通过窗口、电缆或孔缝建立联系,系统的拓扑分解就是这种由简单到复杂、由粗略至精准、由整体至局部地将系统分解为许多可预知的电磁空间的叠加形式。
图1显示了一个雷达系统间电磁兼容问题的拓扑分解。
图1系统电磁拓扑分解受扰雷达系统外部包含干扰源的区域标记为V0,受扰雷达系统内部其他已屏蔽的体积分别标记为V1、V2、V3,包围这些体积的屏蔽面依次标记为S1、S2、S3。
显然,此种标记电磁拓扑结构的方法,依据从系统外部到系统内部屏蔽面个数增加的顺序,每增加一个屏蔽面,标记这一屏蔽面的标示符的下标就增加1,其包围的体积的标示符的下标也增加1。
干扰雷达信号从受扰雷达系统外部传输到系统内部关键性电路端口所穿透的屏蔽面的总个数成为该系统的屏蔽级。
在外部干扰作用到最外层V0时,干扰信号将通过多种方式耦合受扰雷达信号处理模块中,具体耦合方式有:天线系统的耦合、场与电缆线的耦合、电缆线之间的耦合以及公共回路传导耦合。
当外部电磁干扰对系统屏蔽面S1的作用结果求出来以后,就可以确定S1上的等效源,进而计算穿透第一级屏蔽层的电磁能量。
穿透S1的电磁干扰能量射入体积V1,分布于屏蔽面S2上。
体积V j 内部的相互作用形式上定义如下:起因于S j上的电磁干扰源或V j内的电磁干扰源在V j内部纵向向屏蔽面S j+1上产生电荷或电流的激励与传播。
S j上的电磁干扰源归因于电磁场穿透这一屏蔽层,V j内的电磁干扰源归因于电缆或类似导体向V j内注入电电磁场与微波2009年无线电工程第39卷第7期45磁信号。
依据此原理同样可以分析内部第j 层的电磁干扰情况。
在数学上,拓扑的基本元素是图上的结点和边,将拓扑理论应用到电磁干扰问题的分析中,相应利用点和边的二元关系构建系统的拓扑图。
根据图1所示系统电磁拓扑结构图可知,各个子空间之间的电磁作用关系可进一步用电磁作用树形图来描述。
如图2所示,各边代表连接各子空间的传输路径,在其上赋权,权值为该路径的电磁作用传递函数,从而按照实际电磁作用情况构成非对称型关联度矩阵进行数学计算。
图2 系统电磁拓扑模型的树形图2.3 3级筛选对电磁作用树形图的简化由于对系统作出的拓扑分解和电磁作用树形图是比较复杂的,这时就需采用3级筛选,即幅度筛选、频率筛选和详细筛选来简化电磁作用树形图,将不可能出现电磁干扰的路径从电磁作用树形图上除去。
第1级:幅度筛选。
使用相当粗略的模型考虑频率、时间、距离和方向的影响,对每个进入传输路径的干扰函数表达式采用尽可能简单、合理、保守的近似式,以使大量的微弱干扰与少量的强干扰分离开,并从树形图上去除对应分支;第2级:频率筛选。
在幅度筛选基础上,考虑附加的干扰抑制(它是由敏感响应和潜在干扰源之间的频率间隔得到)来处理频率变量,减小频率量的取值范围;第3级:详细筛选。
