02-4 计控系统抗干扰技术

1 前言随着单片机的发展，单片机在家用电器、工业自动化、生产过程控制、智能仪器仪表等领域的应用越来越广泛。

然而处于同一电力系统中的各种电气设备通过电或磁的联系彼此紧密相连，相互影响，由于运行方式的改变，故障，开关操作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备。

这对我们单片机系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。

单片机测控系统必须长期稳定、可靠运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。

因此单片机的抗干扰问题已经成为不容忽视的问题。

2 干扰对单片机应用系统的影响2.1 测量数据误差加大干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在测量信号上，会使数据采集误差加大。

特别是检测一些微弱信号，干扰信号甚至淹没测量信号。

2.2 控制系统失灵单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。

若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信息，将导致输出控制误差加大，甚至控制失灵。

2.3 影响单片机RAM存储器和E2PROM等在单片机系统中，程序及表格、数据存在程序存储器EPROM或FLASH中，避免了这些数据受干扰破坏。

但是，对于片内RAM、外扩RAM、E2PROM 中的数据都有可能受到外界干扰而变化。

2.4 程序运行失常外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序的正常运行。

若外界干扰导致单片机程序计数器PC值的改变，则破坏了程序的正常运行。

由于受干扰后的PC 值是随机的，程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或死机。

3 如何提高设备的抗干扰能力3.1 解决来自电源端的干扰单片机系统中的各个单元都需要使用直流电源，而直流电源一般是市电电网的交流电经过变压、整流、滤波、稳压后产生的，因此电源上的各种干扰便会引入系统。

除此之外，由于交流电源共用，各电子设备之间通过电源也会产生相互干扰，因此抑制电源干扰尤其重要。

电源干扰主要有以下几类：电源线中的高频干扰（传导骚扰）：供电电力线相当于一个接收天线，能把雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号通过电源变压器初级耦合到次级，形成对单片机系统的干扰；解决这种干扰，一般通过接口防护；在接口增加滤波器、或者使用隔离电源模块解决。

雷达同频抗干扰的技术手段赵丹妮西北空管局，陕西西安７１００００摘要：随着我国科技的迅速发展，雷达系统的研究有了进一步的突破㊂雷达内部之间的电磁兼容问题通常涵盖雷达间的同频干扰问题㊂同频干扰将对雷达正常探测和跟踪目标产生一定的影响，严重的状况下将造成接收机前端出现损坏，有必要应用抗干扰措施将其消除㊂具体介绍了雷达同频干扰带来的危害，并且深度剖析产生同频干扰的作用原理，针对降低和消除雷达同频干扰提出了相应的措施㊂研究发现，导致产生雷达同频干扰的原因较多，抗干扰措施尽管能够在一定程度上降低干扰，然而并不能使其完全消除㊂［１］应在雷达设计环节就增加具备消除同频干扰作用的某些装置或者从总体上应用其他技术手段㊂关键词：雷达同频；抗干扰；技术手段中图分类号：ＴＮ９７４０引言如果在同一时间内多台同样型号㊁工作频率相似的雷达开机工作，同频干扰可以说与各个雷达的运行质量以及最终达到的效果存在密切的关联㊂同频干扰最为突出的特征是干扰频率较大，并且主体与副瓣干扰都具有差异干扰的特征㊂各个雷达之间存在的同频干扰会使得雷达攻击对象的显示设备上呈现较为严重的干扰信号，这样就能够对雷达的探测功能有所削减，进而会造成接收机负载过大，或者是对前沿设备造成损坏㊂所以有必要对同频干扰的机理开展深入研究，找到消除或者降低雷达之间干扰的措施㊂本文通过分析同频干扰的特点㊁导致产生同频干扰产生的作用机理，提出了抵抗㊁消除同频干扰的具体办法㊂［２］１同频干扰的特点雷达同频干扰主要是指在一定距离范围内的两部以及两部以上雷达同时工作，由于这两部或者多部雷达的频率相似㊁极化方式相同而产生的互相干扰㊂进入接收机的同频干扰信号大多数情况下来源于另一部雷达发射信号，还有的时候会出现其他雷达在发射信号之后，在雷达通过其他物体或者是目标的时候会发生反射，最终构成干扰㊂同频干扰按照性质的不同可以区分为同步以及异步两种形式的干扰操作㊂如果两个雷达在一起开始工作的时候，对其实施的干扰雷达脉冲比两个雷达释放出来的脉冲的反复持续时间之差要大，或者是保持一致的情况时，可以判断这个干扰为同步同频干扰㊂相反的情况被认定为异步同频干扰㊂观察雷达距离显示器能够发现，同步干扰的特点是干扰回波沿着距离显示器运动㊂这种运动尽管速度较快，然而属于匀速运动，异步干扰在距离显示器上能够发现干扰回波呈现位置不断变化㊁速度较快的闪烁㊂２导致产生同频干扰的作用原理２．１雷达发射信号产生杂散干扰雷达频综一般情况下会形成多种信号，所有的信号的频谱具备的展宽都是不一样的，并且还会出现杂散和噪声的情况㊂频综产生的信号在经过专业的设备放大处理之后，会借助设置的天线系统发射出去，在正常情况下，两个雷达的运行频率极为接近的时候，发射信号的环节中会形成杂散噪声而被其他的雷达所捕捉，进而形成了干扰㊂２．２本振频率产生杂散干扰想要确保雷达捕获的信号频率波动较小，往往会使用直接式或者是锁相环这两个不同的方法来对频率综合器实施干扰㊂雷达自振会造成频率综合器内所有不同频率的震动信号较差且混乱，振动信号在传递的过程中受到外界的影响会造成频率分量的１８应用电子技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第０２期㊀㊀情况，频率分量低下会导致信号的杂乱㊂相差雷达自身振动产生的信号会出现多个频点的情况，并且多以分散的形式存在㊂［３］雷达自身振动信号大都非常分散，两个雷达长时间保持不一样的运行频率时，一个雷达在完成信号发射之后，会被另外一个雷达捕获，这样会对同频率的信号造成干扰㊂２．３镜像频率干扰在信号接收设备中，中频信号通常是由几个不同的信号混合形成的㊂如果干扰信号的参数与镜像信号的参数一致，在完成与本振结合之后会被接收机同频宽带所捕获㊂这个时候雷达会被干扰，举个例子，一个雷达的中频为３６ＭＨｚ，其带宽我们用ＢＩＦ来表示，如果干扰信号的频率比这个雷达的自身振动频率低３６ＭＨｚʃＢＩＦ的时候，雷达还是会受到影响㊂３同频干扰对雷达性能的影响３．１为准确识别和检测目标造成阻碍如果一个雷达受到了相同频率的影响，特别是同步同频的影响，会使得被干扰对象的显示设备上发生严重干扰情况，干扰会将回波信号遮掩，对精准的判断目标设置阻碍㊂３．２为雷达跟踪目标造成一定破坏效果雷达在探测目标的时候发生了干扰情况，就会对跟踪波门设置的天线造成一定影响而出现抖动，这对测量结果的准确性是非常不利的㊂如果同频干扰信号的综合数据与干扰对象的回波信号数据相比较，表现得更加强劲的时候，雷达就会自动跟踪波门干扰信号，放弃对目标的跟踪㊂３．３雷达的抗干扰能力急剧下降同频干扰其实质也是有源干扰，如果敌方干扰能力强，就会导致雷达的作用难以施展㊂对于无源干扰通常都会借助目标显示处理的方法加以解决㊂因为会受到盲速的制约，ＭＴＩ运行的时候务必要对雷达中的重复频率加以改变，实现对首个盲速点的延迟，穿插重频会导致同频干扰的不良后果，然而ＭＴＩ不会造成此类影响，进而使得对雷达的干扰作用无法施展出来㊂４抗同频干扰的技术途径４．１避免或降低进入雷达接收机的同频干扰能量从各个层面上对雷达的发射频率进行调整，借助专业的天线设备，或者是将两两关键结构的距离增加，相同类型的雷达工作时间进行交错等不同的措施来控制或者是规避雷达接受设备的同频干扰能力㊂但是以上讲述的几种方法在运用的时候会出现与战术不匹配的问题㊂［１］对雷达的频率调整，就是将相同类型的雷达运行时间调整，将他们进行交错运行，保证一个雷达的频率不会被另外一个雷达的接收器捕获，这样就能够解决同频干扰的问题㊂但是这样也会涉及雷达频率管理方面的问题，为了避免敌方在实施侦查的时候获得我方的信息，需要将所有的雷达调整到一个固定的频率上㊂为了更好地满足储备战时以及实际抵抗同频干扰信号的需求，我们可结合实际情况对部分频率资源进行对外开放㊂将同频调整为异频，原则上来说，只要保证变频参数超过接收机带宽，就能够实现规避雷达干扰的目的㊂但是在编队航行的时候，要保证所有的频率不会重叠，就需要占用十分宽广的频率资源，经过大量的试验分析我们发现，尽管雷达之间的频点并不重叠，但还是会发生相互干扰的情况㊂这个问题的根源是因为接收机两边设置的变频结构的滤波宽带宽度较大，对外带信号的控制力度不足㊂如果两个雷达的运行频率相差保持在一定范围之内时，一个雷达的发射信号被另外一个雷达的接收设备捕获之后，经过专门的设备处理之后会被接收器所接收，最终出现干扰，单一的变频操作是不能满足编队抵抗干扰的实际需求的㊂缩减雷达天线的电平或利用副瓣对消技术能够有效避免出现同频干扰的情况㊂因为技术存在一定的复杂性，不适合针对当前雷达实施改造㊂通过对编队内所有的战舰之间的距离实施调整能够缩减同频干扰功率㊂［３］现如今，驱护舰编队中的间隔设置都是在５至１０链，结合实际的防空作战的需求，利用专业的方法进行计算之后发现舰艇之间最好的距离是５０链左右㊂这个距离不仅可以削弱同频率的干扰，并且不会出现完全消失的情况㊂在同一个时间段内，相同类型雷达的多少与编队的情况存在密切的关联㊂４．２干扰形式转换对于同步同频干扰的问题，现如今并没有一个有效的解决方案，但是可以将多个同频运行的雷达实施交错运行，将同步同频干扰转变为异步同频干扰，最后利用反异步的方法来最大限度削减干扰影响㊂（下转第８７页）２８㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀应用电子技术㊀㊀２０１９年第０２期㊀３结语总而言之，在网络环境下的计算机硬件要保持正常状态，这样才能够使计算机整体运行更加安全㊂若要使计算机硬件安全得到保障，相关的维护人员需要从计算机硬件设计的层面去研究与开展维护工作，使计算机硬件设计安全得到保证，使处理器的运行温度更加地合理㊂应注意主板的安装力度，确保内存不受外力破坏；并避免硬盘表面的划伤，只有这样，才能够保证计算机总体的正常运行㊂参考文献［１］吴琼．网络环境下计算机硬件安全保障及维护策略探讨［Ｊ］．电脑迷，２０１７（２）：１．［２］关启星．试论网络环境下计算机安全保障和维护策略探讨［Ｊ］．网络安全技术与应用，２０１５（９）：２１⁃２４．［３］吕天麒．网络环境下计算机硬件安全保障和维护对策探讨［Ｊ］．电子技术与软件工程，２０１５（８）：２１８．［４］钟亮．试论基于网络环境下的计算机硬件安全保障及维护［Ｊ］．通讯世界，２０１５（７）：４０⁃４１．［５］魏景涛．网络环境下计算机硬件安全保障策略探讨［Ｊ］．电脑知识与技术，２０１５，１１（９）：３７⁃３８．［６］徐丞．网络环境下计算机硬件安全保障及维护策略研究［Ｊ］．无线互联科技，２０１５（１）：８７．［７］高江华．网络环境下计算机硬件安全保障和维护策略探讨［Ｊ］．电子世界，２０１４（１０）：２３６．（上接第８２页）５结语目前，雷达同频干扰主要是通过采用超低副瓣天线㊁改变发射信号形式㊁雷达频率捷变㊁改变雷达脉冲重复频率等方法来消除㊂在实际飞行过程中，可通过规划航线和高度，避免波束正面照射其他机载雷达㊂同频干扰产生方式多样，降低或消除同频干扰的方法存在局限性，因此消除雷达间的同频干扰是一个多种方法相结合的综合处理过程㊂本文重点分析产生同频干扰的内部原因，并且提出消除或者降低同频干扰的方法㊂主要采取改变雷达工作频率㊁调整雷达重复周期并应用相邻周期反异步干扰的方式消除同频干扰㊂参考文献［１］粘朋雷，路翠华．基于移频滤波的脉压雷达抗干扰方法［Ｊ］．电讯技术，２０１７，５７（１０）：１１５２⁃１１５７．［２］袁兴鹏．基于ＤＲＦＭ组件的宽带雷达抗干扰仿真测试系统设计［Ｊ］．国外电子测量技术，２０１６，３５（９）：８１⁃８５．［３］程婷，等．一种数字阵列雷达自适应波束驻留调度算法［Ｊ］．电子学报，２００９，３７（９）：２０２５⁃２０２９．７８计算机与软件工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第０２期㊀㊀。

第一章i ）简述计算机控制系统与常规仪表控制系统的基本结构及主要异同点。

基本结构：SM （＜n 册覘翦相同点： 1、结构基本相同，功能相同。

2不同点： 、计算机控制系统是在常规仪表控制系统演变而来。

1、计算机控制系统能够实现复杂的控制规律，从而达到较高的控制质量。

23 45、由于计算机具有分时操作的功能，所以计算机控制系统具有群控的功能。

、由于计算机的软件有恢复功能，所以计算机控制系统灵活性强。

、由于计算机控制系统有有效的抗干扰，抗噪声，所以可靠性高。

、由于计算机有监控，报警，自诊断功能，所以计算机控制系统的可维护性强。

2）分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。

1. 主机组成：中央处理器（CPU 和内存储器（RAM 和ROM 组成。

作用：根据输入通道送来的被控对象的状态参数，进行信息处理、分析、计算，作出控制决 策，通过输出通道发出控制命令。

2. 常规外部设备外部设备按功能可分成三类：输入设备、输出设备和外存储器。

生产i±程f +给定值———-—1 ■ -——— -—-—B1-2计聲晦髒絃理區输入设备有键盘、光电输入机、扫描仪等，用来输入程序、数据和操作命令。

输出设备有打印机、绘图机、显示器等，用来把各种信息和数据提供给操作者。

外存储器有磁盘装置、磁带装置、光驱装置，兼有输入、输出两种功能，用来存储系统程序 和数据。

3. 过程输入/输出通道过程输入通道又分为模拟量输入通道和数字量输入通道两种； 过程输出通道又分为模拟量输出通道和数字量输出通道两种。

作用：主机和被控对象实现信息传送与交换的通道。

4. 操作台操作台是操作员与计算机控制系统之间进行联系的纽带， 可以完成向计算机输入程序、修改数据、显示参数以及发出各种操作命令等功能。

5. 通信设备在不同地理位置、不同功能的计算机之间通过通信设备连接成网络，以进行信息交换。

第二章1）课本14页的图2-2 以4位D/A 转换器为例说明其工作原理R--2R 电阻网络假设D3 D2、Di 、D0全为1,贝U B 图33-2BS 公转S1器原S0全部与“ 1 ”端相连。

的采样式红外分析仪快20s 。

在传感器件与测量方法上的改进较少，而红外线气体分析仪智能化发展较为迅猛，使得仪器具备自动标定与补偿、自动识别图谱、实效预测和自动进行故障诊断等功能。

中国石化公司针对如何提高红外线气体分析仪的线性稳定性、重复性以及消除其零点漂移性进行了研究，结果表明调节气室长度，对该分析仪器量程进行改造，即将仪器原有0～100µL/L 的量程改为常量测量，与改造前相比，该仪器的稳定性、重复性以及零点均有所改善，因而该举措是行之有效的[4]。

2 红外线气体分析监测系统的应用长沙瑞控公司设计的JNYQ-I-44EX 隔爆型红外线气体分析仪，可实现单组份、双组份气体检测，且可以同时分析三种气体浓度，即两路红外测量和一路氧气测量。

该系统采用智能化数字处理技术实现气体浓度的分析，双气路与双通道的结构设计，有效提高了仪器的稳定性。

并且采用大气压力补偿，可降低环境大气压力变化对仪器测量的影响，电流环输出和开关量输出相互隔离，消除了外界各种干扰对仪器测量的影响，可用于工业流程和科学实验室中在线分析CO 、CO 2、CH 4、SO 2和NO 等气体浓度监测，具有自动化程度高、功能强、操作简便、灵敏度高、稳定性好、数字通信等特点[5-7]。

James 将非分散红外气体分析仪应用于微电子气相沉积过程中，金属烷基酰胺前驱体的测量。

利用非色散红外分析仪可测量气相沉积过程中金属前驱体戊基(二甲基胺)的分压，通过建立二甲基胺吸光度的函数，校准非色散红外分析仪的光学响应密度，并在流动试验中除去的物质质量之间的差异与流量，如重力测量和光学测定，在以上条件下可以检测到二甲基胺[8]。

植物表面附着的微藻与生物膜系统可以降低生物质回收的成本，是解决CO 2问题的一种具有潜力的方法[5]。

通过红外气体分析监测系统能够精确测量藻类生物膜上的CO 2固定能力，优化单细胞微藻的光合作用。

通过考虑样品气体与参比气体之间水蒸气浓度的差异，对气体分析仪进行了校正。

电源系统的抗⼲扰技术01从供电⽅式上解决抗⼲扰⽅法计算机控制系统⼀般由交流电⽹供电。

负荷变化、系统设备开断操作、⼤负荷冲击、短路和雷击等原因都会在电⽹中引起电压较⼤波动、浪涌。

另外，⼤量电⼒电⼦电⼦设备、电弧炉、感应炉、电⽓化铁道机车等的使⽤，使电⽹中存在⼤量的谐波，从⽽造成波形畸变。

以上这些因素都是电源系统的⼲扰源。

如果这些⼲扰进⼊计算机控制系统，就会影响系统的正常⼯作，造成控制错误、设备损坏，甚⾄整个系统瘫痪。

电源引⼊的⼲扰是计算机控制系统中的主要⼲扰之⼀，也是危害最严重的⼲扰。

根据⼯程统计，对计算机控制系统的⼲扰⼤部分是由电源耦合产⽣的。

1、供电⽅式：为了防⽌产⽣电源⼲扰，计算机控制系统的供电⼀般采⽤220V交流市电经过交流变压器、交流电源滤波器、直流稳压器，然后再给计算机供电。

交流滤波器可采⽤电容滤波器、电感电容滤波器或有源滤波器。

滤波器要有良好的接地，布线接近地⾯，输⼊输出引线应相互隔离，不可平⾏或缠绕在⼀起。

在电源变压器中设置合理的屏蔽是⼀种有效的抗⼲扰措施。

它是电源变压器的⼀次侧和⼆次侧之间加屏蔽层。

电⽹进⼊电源变压器⼀次侧的⾼频⼲扰信号，经过静电屏蔽直接旁路到地，不会耦合到⼆次侧，从⽽减少交流电⽹引⼊的⾼频⼲扰。

为了将控制系统和供电电⽹电源隔离开来，消除公共阻抗引起的⼲扰，同时，为了安全可在电源变压器和低通滤波器之间增加⼀个隔离变压器。

隔离变压器的⼀次侧和⼆次侧之间加静电屏蔽层，也可采⽤双屏蔽层。

02尖峰脉冲⼲扰的抑制计算机控制系统在⼯业现场运⾏时，所受⼲扰的来源是多⽅⾯的，除电⽹电压的过压、⽋压以及浪涌以外，对系统危害最严重的⾸推电⽹的尖峰脉冲⼲扰，这种⼲扰常使计算机程序跑飞或死机。

尖峰⼲扰是⼀种频繁出现的叠加于电⽹正弦波上的⾼能脉冲，其幅度可达⼏千伏，宽度只有⼏个毫微秒或⼏个微秒，因此采⽤常规的抑制⽅式是⽆效的，必须采⽤综合治理办法。

抑制尖峰最常⽤的⽅法有三种：在交流电源的输⼊端并联压敏电阻；采⽤铁磁共振原理；在交流电源输⼊端串⼊均衡器，即⼲扰抑制器。

Technology Application技术应用DCW191数字通信世界2019.121 数据链概述数据链是一种负责战术信息传输、处理和交换的重要系统，其在传感器、武器平台和指挥系统之间发挥着重要的作用，将各级作战平台的联系起来，实现了战场信息的共享，有效提升了各个作战平台的态势感知能力。

数据链可以根据应用领域分为专业数据链、宽带数据链及战术数据链三种类型。

其中，专业数据链是指在某一专业战术领域所应用的数据链，主要包括态势感知数据链（SADL ）、增强型定位报告系统（EPLRS ）、陆军1号战术数据链（ATDL-1）等；宽带数据链主要应用于传输图片及视频等格式的侦察情报，对于带宽要求较高，具体包括无人机数据链、通用数据链等；战术数据链在战术级作战区域负责对实时战术数据进行交换和传输，我国战术数据链具有以下几种类型，分别为Link-4、Link-11、Link-16、Link-22[1]。

Link-4数据链在海军中应用较为广泛，负责对指挥指令及目标进行进行传输；Link-11数据链主要应用于行驶速度较慢的空中平台及舰艇，属于海空平台传输战术信息的数据链，主要应用于进行控制指令、战场信息、目标数据、武器状况的实时交换；Link-16数据链为三军联合战术数据链，是由美国和北约部队设计，以满足大多数作战任务的需求；Link-22数据链具有较强的超视距通信能力及较强的抗干扰性和保密性，速度中等，能够实现实时在各平台之间进行指挥控制指令、态势信息和预警信息的传输。

2 战术数据链关键技术的应用数据链系统主要由战术数据系统、数据终端、通信电台及加密设备等共同构成，作为先进的数据传输系统，战术数据链具备信息标准、多址技术、纠错编码技术及抗干扰技术等多项关键技术，在军事领域获得了广泛应用[2]。

2.1 信息标准每种数据链基本上都具备一套完整的信息标准，这种标准化的报文格式是战术数据链区别于其他数据通信系统的重要标志。