第三章4 主要抗干扰技术
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抗干扰技术名词解释抗干扰技术名词解释【引言】在当今数字化的时代,各种无线设备和通信技术的普及与发展,给我们的生活带来了巨大的便利,但同时也带来了频繁的干扰问题。
为了确保信息传输和通信的稳定性与安全性,抗干扰技术应运而生。
本文将对抗干扰技术进行全面解析,从定义、分类、应用等多个方面进行深入探讨,以帮助读者更好地理解和应用该领域的相关知识。
【主体部分】1. 定义抗干扰技术是指通过采用各种技术手段,以减弱或抵消外界干扰对系统性能的影响,从而提高系统的抗干扰能力。
它主要通过在设计、制造和运行过程中采取一系列措施,使系统能够在噪声干扰和有害信号的影响下,仍能正常工作并输出可靠的结果。
2. 分类抗干扰技术可根据应用领域、干扰源的性质和干扰的程度等因素进行分类。
根据应用领域可分为通信领域的抗干扰技术、电磁兼容性领域的抗干扰技术和电力系统领域的抗干扰技术。
根据干扰源的性质可分为人为干扰和自然干扰。
根据干扰的程度可分为强干扰和弱干扰。
不同分类下的抗干扰技术在具体的应用场景中有着不同的关注点和方法。
3. 应用抗干扰技术广泛应用于通信、航空航天、电力、医疗、交通等领域。
其中在通信领域尤为重要。
随着无线通信技术的飞速发展,各种无线设备的频谱资源紧张,干扰问题日益突出。
抗干扰技术通过筛选编码技术、调制技术、多址技术等手段,提高系统的抗干扰性能,并实现可靠的通信。
4. 技术手段为了实现抗干扰的目标,抗干扰技术采用了多种技术手段。
其中包括:- 频谱分析与抑制技术:通过分析干扰信号的频谱特性,采取相应的抑制措施,提高系统对干扰的抵抗能力。
- 滤波器设计技术:通过对输入信号进行滤波处理,滤除干扰信号,以减小对系统的影响。
- 编码与解码技术:采用差错编码技术,增加冗余信息,提高数据传输的可靠性和抗干扰性能。
- 多址技术:在多用户接入的情况下,通过分配不同的码片序列,实现用户之间的区分和抗干扰。
【个人观点和理解】在当今数字化的时代,抗干扰技术对于信息传输和通信的稳定性至关重要。
军事通信系统的抗干扰技术在现代战争中,军事通信系统的可靠性和稳定性至关重要。
敌方往往会采取各种干扰手段来破坏我方的通信,从而影响作战指挥和协同。
因此,抗干扰技术成为了军事通信领域的关键研究方向。
军事通信系统面临着多种干扰形式。
其中,有意干扰包括阻塞式干扰、瞄准式干扰和欺骗式干扰等。
阻塞式干扰是通过在较大的频段范围内发射高强度的噪声信号,使我方通信系统无法正常工作;瞄准式干扰则是针对特定的通信频率进行集中干扰,其干扰功率相对较高;欺骗式干扰则是通过发送虚假的信号来误导我方通信设备。
无意干扰主要来源于自然环境和电子设备自身的电磁辐射,如雷电、太阳活动以及其他电子设备的杂波等。
为了应对这些干扰,军事通信系统采用了多种抗干扰技术。
扩频技术是其中一种非常有效的手段。
直接序列扩频技术通过将原始信号的频谱扩展到一个很宽的频带上,使得干扰信号的功率在扩频后的频谱中变得相对较低,从而提高通信系统的抗干扰能力。
跳频技术则是让通信频率按照预定的规律快速跳变,使敌方难以捕捉到有效的干扰频率。
编码技术在抗干扰中也发挥着重要作用。
纠错编码可以检测和纠正传输过程中出现的错误,即使在受到一定程度干扰的情况下,仍能保证信息的正确接收。
卷积码、Turbo 码等都是常用的纠错编码方式。
自适应滤波技术能够根据接收到的信号和干扰的特征,自动调整滤波器的参数,从而有效地抑制干扰。
此外,智能天线技术通过调整天线的方向图和增益,增强有用信号的接收,同时减少干扰信号的影响。
在军事通信系统中,还常常采用多种抗干扰技术的组合。
例如,将扩频技术与编码技术相结合,可以进一步提高系统的抗干扰性能。
同时,网络技术的发展也为军事通信的抗干扰提供了新的思路。
通过构建分布式的通信网络,即使部分节点受到干扰,整个网络仍能保持通信的畅通。
在实际应用中,军事通信系统的抗干扰能力还需要考虑到战场环境的复杂性和多变性。
例如,在山区、城市等复杂地形中,信号的传播会受到影响,从而增加了抗干扰的难度。
抗干扰技术总结1、概述电磁兼容性设计(EMC:electromagnetic compatibility)包括如下含义:1.设备或系统具有抵抗给定电磁干扰的能力;2. 设备或系统具有不产生超过限度的电磁干扰的能力。
干扰的基本要素有三个:(1)干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:du/dt,d i/dt大的地方就是干扰源。
如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。
(2)传播路径,指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。
典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
(3)敏感器件,指容易被干扰的对象。
如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC,弱信号放大器等。
干扰耦合传播途径:传导干扰;辐射干扰。
抗干扰设计的基本原则:抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏感器件的抗干扰性能。
主要手段:接地;屏蔽和隔离;滤波和吸收。
2、干扰耦合途径2.1 传导耦合传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。
传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接,电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备,产生电磁干扰。
按其耦合方式可分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合。
在开关电源中,这三种耦合方式同时存在,互相联系。
⑴电路性耦合电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。
其又有以下几种:①直接传导耦合导线经过存在骚扰的环境时,即拾取骚扰能量并沿导线传导至电路而造成对电路的干扰。
②共阻抗耦合由于两个以上电路有公共阻抗,当两个电路的电流流经一个公共阻抗时,一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路,这就是共阻抗耦合。
形成共阻抗耦合骚扰的有:电源输出阻抗、接地线的公共阻抗等。
⑵电容性耦合电容性耦合也称为电耦合,由于两个电路之间存在寄生电容,使一个电路的电荷通过寄生电容影响到另一条支路。
⑶电感性耦合电感性耦合也称为磁耦合,两个电路之间存在互感时,当干扰源是以电源形式出现时,此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。
抗干扰技术干扰:有用信号以外的噪声或受恶劣环境影响而使信号变化部分的总称。
检测装置小型化,而大量的信号电路采用低电平,工业控制环境现场条件恶劣,所以装置的抗干扰技术是我们在设计测试系统时所必须要考虑的问题。
危害:在检测元件中,混入干扰信号会使测量指示产生误差;在控制系统中,干扰信号可能导致误操作。
为使检测系统正常、可靠工作,必须研究系统的抗干扰技术。
第一节干扰信号源和侵入途径干扰有的来自设备内部,有的来自设备外部。
外部干扰与结构无关,取决于使用条件和外部环境;内部干扰则取决于系统结构布局,生产工艺及电路设计等因素。
一、干扰信号源分类1、设备内部干扰:(1)热动干扰:电阻元件在不合适的温度下由于热运动产生的干扰,它随温度的升高而增大。
一般来说,传感器输出的电压信号很微弱,必须将它放大到所需的电平。
在传感器和放大器之间距离很长的情况下,可以通过电缆传送信号。
由于传感器有内阻,在电缆中有串连电阻,所以在这些电阻和放大器中就有可能产生热动干扰。
(2)元器件自身的物理噪声干扰:元器件质量或特性不良产生的噪声干扰,以及接插件和开关的接触不良等等所产生的干扰。
(3)尖峰或振铃干扰:在有电感元件的电路中,由于电流突变而产生的冲击或衰减振荡形成的干扰。
(4)感应干扰:由于电路中布线和元件安放位置不合理所引起的相互间的静电感应、磁感应和电磁感应干扰。
2、设备外部干扰设备外部干扰可分为工业电网瞬变所引起的干扰以及自然界所引起的干扰。
(1)工业电网瞬变干扰高电压回路及强电场产生的静电感应噪声;大电流回路及强磁场形成的电磁感应噪声;继电器、接触器、断路器、电磁阀等电器设备的吸合与释放所产生的开关噪声。
(2)自然界干扰雷击造成的过电压和过电流可达数千伏以上所产生的干扰;宇宙辐射的自由电磁波所导致的噪声。
第二节防干扰措施一、屏蔽法保护性屏蔽合理布线(高低压分开)二、接地法保护性接地防止噪声三、光电耦合隔离器四、信号处理软硬件滤波波形整定:已知波形10种软件滤波方法1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)A、方法:根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A)每次检测到新值时判断:如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值B、优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰C、缺点无法抑制那种周期性的干扰平滑度差2、中位值滤波法A、方法:连续采样N次(N取奇数)把N次采样值按大小排列取中间值为本次有效值B、优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果C、缺点:对流量、速度等快速变化的参数不宜3、算术平均滤波法A、方法:连续取N个采样值进行算术平均运算N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4B、优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动C、缺点:对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用比较浪费RAM4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)A、方法:把连续取N个采样值看成一个队列队列的长度固定为N每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~4B、优点:对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高适用于高频振荡的系统C、缺点:灵敏度低对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差不适用于脉冲干扰比较严重的场合比较浪费RAM5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)A、方法:相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值然后计算N-2个数据的算术平均值N值的选取:3~14B、优点:融合了两种滤波法的优点对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差C、缺点:测量速度较慢,和算术平均滤波法一样比较浪费RAM6、限幅平均滤波法A、方法:相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”每次采样到的新数据先进行限幅处理,再送入队列进行递推平均滤波处理B、优点:融合了两种滤波法的优点对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差C、缺点:比较浪费RAM7、一阶滞后滤波法A、方法:取a=0~1本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果B、优点:对周期性干扰具有良好的抑制作用适用于波动频率较高的场合C、缺点:相位滞后,灵敏度低滞后程度取决于a值大小不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号8、加权递推平均滤波法A、方法:是对递推平均滤波法的改进,即不同时刻的数据加以不同的权通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。
抗干扰技术•定义:抗干扰技术就是研究干扰的产生根源、干扰的传播方式和避免被干扰的措施(对抗)等问题。
机电一体化系统的设计中,既要避免被外界干扰,也要考虑系统自身的内部相互干扰,同时还要防止对环境的干扰污染。
国家标准中规定了电子产品的电磁辐射参数指标。
•外部干扰由使用条件和外部坏境因素决定。
外部坏境有:天电干扰(雷电或大气电离作用以及其他气象引起的干扰电波)天体干扰(太阳和其他星球辐射的电磁波)电气设备的干扰(广播电台或通讯发射台发出的电磁波)瞬变过程的设备也会产生较大的干扰(荧光灯、开关等)内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引入的有:分布电容、分布电感引起的耦合感应元器件产生的噪声多点接地造成的点位差引入的干扰等等•传播途径静电耦合:磁场耦合:公共阻抗耦合:发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时,一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路,从而产生干扰噪声的影响•串模干扰的抑制串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声机干扰串联在信号源回路中方法是:采用双绞线和滤波器两种措施双绞线:两根互相绝缘的导线扭绞缠绕组成,为了增强抗干扰能力,可在双绞线的外面加上金属编织或护套形成屏蔽双绞线引入滤波电路•共模干扰的抑制共模干扰是指计算机控制系统输入通道中信号放大器两个输入端上共有的干扰电压方法:采用变压器来隔离“模拟地”和”数字地•长线传输干扰的抑制方法:始端阻抗匹配•抗干扰的措施:提高抗干扰的措施最理想的方法是抑制干扰源,使其不向外产生干扰或将其干扰影响限制在允许的范围之内。
由于车间现场干扰源的复杂性,要想对所有的干扰源都作到使其不向外产生干扰,几乎是不可能的,也是不现实的。
另外,来自于电网和外界环境的干扰,机电一体化产品用户环境的干扰源也是无法避免的。
因此,在产品开发和应用中,除了对一些重要的干扰源,主要是对被直接控制的对象上的一些干扰源进行抑制外,更多的则是在产品内设法抑制外来干扰的影响,以保证系统可靠地工作。
直接序列扩频技术1 通信系统中的主要干扰无线传输极易受到各种其他无线电波的干扰。
不管是GSM 系统还是CDMA 系统, 都是干扰受限系统, 干扰的大量存在会极大地影响网络的通信质量和系统的容量。
移动通信系统中主要存在以下干扰:同频干扰,临频干扰,互调干扰,多址干扰,噪声干扰。
2 主要的抗干扰技术目前主要的抗干扰技术有:扩频技术,功率控制技术,间断传输技术,多用户检测技术等。
本文主要讨论扩频技术中的直接序列扩频技术。
3 直接序列扩频技术的优势与应用3.1 扩频技术原理扩频通信作为一种信息传输方式,其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽,频带展宽通过编码及调制的方法实现,与所传信息数据无关。
在接收端用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据。
扩频技术具有伪随机编码调制和信号相关处理两大特点。
扩频通信方式具有很多优点,如抗干扰、抗噪声、抗多径衰落、低功率谱密度下工作、有保密性、可多址复用和任意选址、高精度测量等。
扩频通信从利用电磁波来看,与一般现有的常规通信方式不同。
扩频通信用伪随机编码把基带信号的频谱进行扩展,形成相当宽带的低功率谱密度信号发射。
使用不同的伪随机编码,不同通信用户可在同一频段、同一时间工作,互不影响或影响极小。
常规通信是在频段上细分或时间上细分给通信用户,彼此互不干扰地分别使用。
信息数据序列{an}经普通数据调制之后变成带宽为B1 的信号x(t),用扩频序列发生器产生的伪随机编码(PN 码)去对基带信号作扩频调制,形成带宽为B2(B2》B1)、功率谱密度极低的扩频信号y(t) 后再发射。
众多的通信用户,使用各自不同的伪随机编码,可以同时使用带宽为B2 的同一频带。
在接收端,首先使用与扩频信号发送者相同的伪随机编码作扩频解调处理,把宽带信号恢复成通常的基带信号,再使用通常的通信手段,解调出发送来的信息数据序列{an}显然,接收端不知道发送的扩频信号所使用的伪随机编码时,要进行扩频解调是非常难办、甚至是不可能的。
抗干扰技术原理
嘿,咱今天来聊聊抗干扰技术原理哈。
想象一下,你正在听音乐,突然旁边有人大声喧哗,这多烦人呀,这时候就需要抗干扰技术来帮忙啦!它就像是一个超级卫士,专门对付那些捣乱的“噪音”。
简单来说,抗干扰技术的原理就是想办法把那些不想要的干扰信号给挡在外面,或者让它们变得没那么厉害。
就好比你在家里关上门窗,就能挡住外面的吵闹声一样。
比如说,在无线通信里,抗干扰技术会通过各种巧妙的办法来识别出有用的信号和那些捣乱的干扰信号。
它可能会根据信号的特征啦,频率啦等等来区分。
然后呢,就像个聪明的守门员,把干扰信号给挡出去,只让有用的信号进来。
再比如,在一些电子设备中,会采用屏蔽技术,就像是给设备穿上了一层厚厚的铠甲,让干扰信号没法轻易影响到它。
总之,抗干扰技术原理就是为了让我们能在各种干扰的环境下,还能清清楚楚、顺顺利利地使用我们的设备,享受我们想要的信息和功能,就像在嘈杂的世界中找到一片宁静的小天地一样!是不是很厉害呀!。