第六章抗干扰技术
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第6章 微机保护的抗干扰《电力系统微机保护》课件
电力系统继电保护的基本要求是选择性、速动性、灵敏性和 可靠性。
其中可靠性是指继电保护装置不拒动和不误动对微机继电 保护装置也应满足这些基本要求。 微机继电保护的可靠性通过下列条件得以保证： （1）继电保护原理保证其可靠性； （2）继电保护与安全自动装置之间相互配合，保证可靠性； （3）微机继电保护装置硬件的可靠性； （4）微机继电保护软件的可靠性。
开关量输入电路的光电隔离如图6-6所示。
（2）变压器隔离。采用隔离变压器，如图6-7所示。
+24V
外部空接地
+5V 至输入口
24V地
5V地
图6-6 采用光电隔离的开关量输入电路
图6-7 电压变换器隔离
2020/11/6
Xi’an University of Science and Technology
13/44
6.2 微机保护的干扰和干扰源
采集系统
➢ 辐射耦合方式
当高频电流流过导体时，在该导体的周围便会产生电力线和 磁力线。由于电流的变化频率很快，从而形成一种在空间传 播的高频电磁波。处于电磁波辐射范围内的导体就会感应电 势。电磁场辐射干扰是一种无规则的干扰。 为考验微机保护装置的抗干扰水平，投入系统运行的微机 保护装置应满足： （1）装置应能承受GB6126规定的脉冲干扰试验。 （2）装置应能承受IEC-22-4标准规定的严酷等级为Ⅳ级 （4kV10%）的快速瞬变干扰试验。
➢ 共模干扰
是干扰源引起回路对地电位发生变化产生的干扰。
图6-1中，I
S为信号电流，I
为
N
噪声电流。噪声电流在信号
线和地线之间传输，由噪声
源经两条传输线通过地回路源自产生噪声电压，从而改变了地电位，造成干扰。
其中可靠性是指继电保护装置不拒动和不误动对微机继电 保护装置也应满足这些基本要求。 微机继电保护的可靠性通过下列条件得以保证： （1）继电保护原理保证其可靠性； （2）继电保护与安全自动装置之间相互配合，保证可靠性； （3）微机继电保护装置硬件的可靠性； （4）微机继电保护软件的可靠性。
开关量输入电路的光电隔离如图6-6所示。
（2）变压器隔离。采用隔离变压器，如图6-7所示。
+24V
外部空接地
+5V 至输入口
24V地
5V地
图6-6 采用光电隔离的开关量输入电路
图6-7 电压变换器隔离
2020/11/6
Xi’an University of Science and Technology
13/44
6.2 微机保护的干扰和干扰源
采集系统
➢ 辐射耦合方式
当高频电流流过导体时，在该导体的周围便会产生电力线和 磁力线。由于电流的变化频率很快，从而形成一种在空间传 播的高频电磁波。处于电磁波辐射范围内的导体就会感应电 势。电磁场辐射干扰是一种无规则的干扰。 为考验微机保护装置的抗干扰水平，投入系统运行的微机 保护装置应满足： （1）装置应能承受GB6126规定的脉冲干扰试验。 （2）装置应能承受IEC-22-4标准规定的严酷等级为Ⅳ级 （4kV10%）的快速瞬变干扰试验。
➢ 共模干扰
是干扰源引起回路对地电位发生变化产生的干扰。
图6-1中，I
S为信号电流，I
为
N
噪声电流。噪声电流在信号
线和地线之间传输，由噪声
源经两条传输线通过地回路源自产生噪声电压，从而改变了地电位，造成干扰。
电磁兼容-第6章 电磁干扰抑制的滤波技术ok
R I1
I2
A12
U1 I2
U2 0
0
U1
A21
I1 U2
I2 0
1/( jC)
U2
jC
Ug ~
U1 C
U2 R
A22
I1 I2
U2 0 1
IL 10lg 1 (CR 2)2
R
Z1in
Z 2in
1
jCR
第6章 抑制电磁干扰的滤波技术
IL 20 lg A11R A12 A21R2 A22R 2R
Z1in
A12 A22
A11R A21R
• L型：
A11
U1 U2
I2 0 1
R
I1
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等
I2
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A12
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j L
A21
I1 U2
I20 0A22源自I1 I2U2 0 1
IL 10lg 1[L (2R)]2 Z1in Z2in jL R
第6章 抑制电磁干扰的滤波技术
第6章 抑制电磁干扰的滤波技术
( 2 ) 频率特性
插入损耗随频率的变化——频率特性
通带：信号无衰减通过滤波器的频率范围
阻带：受到很大衰减的频率范围
按频率划分：低通、高通、带通、带阻四种类型。
衰减 低通
衰减 高通
衰减 带通
衰减 带阻
f
f
f
f
频率特性参数：中心频率、截止频率、最低使用频率、最高 使用频率等。
第6章 抑制电磁干扰的滤波技术
( 3 ) 阻抗特性： 滤波器的输入阻抗、输出阻抗 ( 4 ) 额定电压：输入滤波器的最高允许电压值 ( 5 ) 额定电流: 不降低滤波器插入损耗效能的最大使用电流
第6讲抗干扰通信与通信干扰技术
通信抗干扰：在军事通信设备及系统中采用的通信反侦察、反干扰 措施，是通信对抗的防御手段。
军事通信的干扰环境
干扰种类
设备内部的干扰，如：收发干扰、 邻道干扰等。
现场非敌意干扰。如：多径干扰、 多用户干扰、环境噪声干扰、其它 电台的干扰等。
现场的敌意干扰。指敌方为电子战 需要而施放的干扰。
• 现代战争中，指挥通信、军事情报、兵器控制都日益依赖于电子设 备，特别是无线电设备的支持。信息战和电子战作为一种崭新的作 战形式涉及军事领域，开辟了继陆海空战场之后的第四维战场—— 电磁战场。
• 为了提高通信系统信息传输的可靠性，对抗各种形式的干扰，人们 采用了各种通信抗干扰技术，保护通信系统在干扰环境下能准确、 实时、不间断地传输信息。
第6讲 抗干扰通信与通信干扰技术
复习
GMSK的调制原理图
预调制 输入 滤波器
MSK 调制器 输出
输入数据序列先进行π/2相移BPSK调制，然后将该信号通过锁相环对BPSK信 号的相位突跳进行平滑，使得信号在码元转换时刻相位连续，且没有尖角。
复习
多载波传输技术
第1种方法：各子载波间的间隔足够大，使各路子载波上的已调信号的频谱不相重叠。 第2种方法：各子载波间的间隔选取，使已调信号的频谱部分重叠。 第3种方法：各子载波是互相正交的，且各子载波的频谱有1/2重叠。
(1)
m0
将上式与离散傅立叶反变换(IDFT)形式
g kT
M 1
G(
m
)e j 2mk / M
m0 MT
(2)
比较式(1)和式(2) ，若将dm(t)看作频率采样信号，则sOFDM(kT)为对应的时域 信号。比较以上两式可以看出，若令
军事通信的干扰环境
干扰种类
设备内部的干扰，如：收发干扰、 邻道干扰等。
现场非敌意干扰。如：多径干扰、 多用户干扰、环境噪声干扰、其它 电台的干扰等。
现场的敌意干扰。指敌方为电子战 需要而施放的干扰。
• 现代战争中，指挥通信、军事情报、兵器控制都日益依赖于电子设 备，特别是无线电设备的支持。信息战和电子战作为一种崭新的作 战形式涉及军事领域，开辟了继陆海空战场之后的第四维战场—— 电磁战场。
• 为了提高通信系统信息传输的可靠性，对抗各种形式的干扰，人们 采用了各种通信抗干扰技术，保护通信系统在干扰环境下能准确、 实时、不间断地传输信息。
第6讲 抗干扰通信与通信干扰技术
复习
GMSK的调制原理图
预调制 输入 滤波器
MSK 调制器 输出
输入数据序列先进行π/2相移BPSK调制，然后将该信号通过锁相环对BPSK信 号的相位突跳进行平滑，使得信号在码元转换时刻相位连续，且没有尖角。
复习
多载波传输技术
第1种方法：各子载波间的间隔足够大，使各路子载波上的已调信号的频谱不相重叠。 第2种方法：各子载波间的间隔选取，使已调信号的频谱部分重叠。 第3种方法：各子载波是互相正交的，且各子载波的频谱有1/2重叠。
(1)
m0
将上式与离散傅立叶反变换(IDFT)形式
g kT
M 1
G(
m
)e j 2mk / M
m0 MT
(2)
比较式(1)和式(2) ，若将dm(t)看作频率采样信号，则sOFDM(kT)为对应的时域 信号。比较以上两式可以看出，若令
通信对抗原理第6章 通信干扰原理PPT
第6章 通信干扰原理
1.信号和信息 通信干扰装备是以无线电通信系统为攻击对象的人为有源 干扰设施。众所周知，通信系统的基本用途就是把有用的信息 通过电磁波从一个地方传送到另一个地方。在通信过程中，信 息发送方使用的设备称为通信发射机，信息接收方使用的设备 称为通信接收机，通信的过程就是信息传送的过程。但是严格 来讲，通信系统所传送的客体并不是信息，而是信号，信号可 以是连续的(模拟信号)，也可以是离散的(数字信号)。电报通 信中的报文，电话通信中的语音依附于信号的传输来实现的。信 息是信号的一种属性，是信号内容不确定性的统计的量度，信 号内容的不确定性越大则其所包容的信息就越多，即该信号的
第6章 通信干扰原理
图6.1-1 通信干扰系统组成原理
第6章 通信干扰原理
干扰信号产生设备根据干扰引导参数产生干扰激励信号， 形成有效的干扰样式。各种干扰样式和干扰方式的形成都基于 干扰信号产生设备，它能够产生多种形式的干扰样式。干扰 产生设备形成的信号称为干扰激励信号，它可以在基带(中频) 产生干扰波形，然后经过适当的变换(如变频、放大、倍频等)， 形成射频干扰激励信号；也可以直接在射频产生干扰 激励信号。干扰激励信号的电平通常为0dBm左右，它送给功
第6章 通信干扰原理
这里所说的“完全压制”是一个边界比较模糊的概念。一 般来讲，若想在完全压制与非完全压制之间划一条界线的话，
(1)通信接收机终端信息的差错率(误码率)。譬如，多数研 究人员认为，当无线电报或无线电话通信系统工作在传送报文 的时候，完全压制的条件应该是传输差错率不小于50%。这个 结论是一个统计的结果，分析与实践证明，在这样的差错率情 况下，所收到的信息中所包含的有用信息实际上已趋近于零。
功率放大器是干扰系统中的大功率设备，它的作用是把小 功率的干扰激励信号放大到足够的功率电平。功率放大器输出 功率一般为几百至数千瓦，在短波可以到达数十千瓦。干扰 设备输出的干扰功率与干扰距离成正比，干扰距离越远，需要 的干扰功率越大。受大功率器件性能的限制，在宽频段干扰时， 功率放大器是分频段实现的，如将干扰频段划分为30～ 100MHz、100～500MHz、500～1000MHz
《抗干扰技术》课件
《抗干扰技术》PPT课件
抗干扰技术是指通过使用各种方法，消除或减小干扰对系统性能的影响。本 课件将介绍抗干扰技术的各个方面及其在不同领域的应用。
什么是抗干扰技术？
1 定义
抗干扰技术是指通过使用 各种方法，消除或减小干 扰对系统性能的影响。
2 重要性
抗干扰技术能确保系统的 正常运行，提高系统的可 靠性和稳定性。
2
硬件设计方案
提供更高的抗干扰能力，但成本较高。
3
系统优化方案
综合考虑软硬件的抗干扰措施，但需要大量的工程设计。
抗干扰技术的设计思路
设计抗干扰技术的思路应包括系统分析、干扰源识别、性能评估和优化设计。
关键技术要素及其应用场景
信号传输
• 数字调制技术 • 差分信号传输
信号处理
• 滤波和均衡 • 时-domain和频-domain
3 目标
抗干扰技术的目标是阻止 干扰信号进入系统并保护 系统内部免受干扰的影响。
消除干扰的原则及方法
原则
• 屏蔽和隔离 • 滤波和解调 • 反馈和补偿
方法
• 地线设计 • 信号调理 • 动态调整
技术
• 频率分离 • 时序调整 • 能量分配
抗干扰技术在通讯领域的应用
通讯系统 无线通信 光通信 有线通信
处理
系统设计
• 模拟电路设计 • 抗干扰芯片设计
抗干扰芯片结构及设计流程
抗干扰芯片结构
包括前端信号处理、干扰检测和 干扰抑制等模块。
芯片设计流程
包括需求分析、架构设计、电路 设计和布局布线等阶段。
制造流程
包括掩膜制作、刻蚀、沉积层和 封装等工艺步骤。
抗干扰技术的性能评估方法
1 信噪比测试
抗干扰技术是指通过使用各种方法，消除或减小干扰对系统性能的影响。本 课件将介绍抗干扰技术的各个方面及其在不同领域的应用。
什么是抗干扰技术？
1 定义
抗干扰技术是指通过使用 各种方法，消除或减小干 扰对系统性能的影响。
2 重要性
抗干扰技术能确保系统的 正常运行，提高系统的可 靠性和稳定性。
2
硬件设计方案
提供更高的抗干扰能力，但成本较高。
3
系统优化方案
综合考虑软硬件的抗干扰措施，但需要大量的工程设计。
抗干扰技术的设计思路
设计抗干扰技术的思路应包括系统分析、干扰源识别、性能评估和优化设计。
关键技术要素及其应用场景
信号传输
• 数字调制技术 • 差分信号传输
信号处理
• 滤波和均衡 • 时-domain和频-domain
3 目标
抗干扰技术的目标是阻止 干扰信号进入系统并保护 系统内部免受干扰的影响。
消除干扰的原则及方法
原则
• 屏蔽和隔离 • 滤波和解调 • 反馈和补偿
方法
• 地线设计 • 信号调理 • 动态调整
技术
• 频率分离 • 时序调整 • 能量分配
抗干扰技术在通讯领域的应用
通讯系统 无线通信 光通信 有线通信
处理
系统设计
• 模拟电路设计 • 抗干扰芯片设计
抗干扰芯片结构及设计流程
抗干扰芯片结构
包括前端信号处理、干扰检测和 干扰抑制等模块。
芯片设计流程
包括需求分析、架构设计、电路 设计和布局布线等阶段。
制造流程
包括掩膜制作、刻蚀、沉积层和 封装等工艺步骤。
抗干扰技术的性能评估方法
1 信噪比测试
第六章信号的干扰及其抑制
第四十页，编辑于星期日：二十三点 三十七分。
总频率响应函数 ：
H ( j) H 1 ( j) H T ( j) H 2 ( j)
注：串接的各环节的频率响应函数应满足不失真
的条件，同时要求HT(jω)在被传递的信号的频带
范围内，也满足不失真的条件 。
第四十一页，编辑于星期日：二十三点 三十七 分。
Zg Rg
Zi
Ri
1 jRiCi
则传递环节的频率响应函数为
，
Ri
HT
(
j)
1 jRiCi
Rg
1
Ri
jRiCi
第四十五页，编辑于星期日：二十三点 三十七 分。
1
(Rg Ri 1)jRgCi
幅频特性和相频特性为
AT()
1
RRgi
2
1
(RgCi)2
T()arcR tR ggg R iR C i i
• 周期型、非周期型干扰
按照干扰的频谱分：
• 有低频、高频干扰 • 窄带、宽带干扰
第七页，编辑于星期日：二十三点 三十七分。
二、外部干扰
1.自然干扰
大气层发生的自然现象所引起的干扰以及来自 宇宙的电磁辐射干扰。
2.电气设备干扰（对测试装置正常工作的影响较为严重） 电气设备所产生的干扰：放电干扰、工频干扰
第一页，编辑于星期日：二十三点 三十七分。
本章内容及要求
主要内容:介绍干扰的种类、传输途径和抑 制干扰的措施和方法。
本章要求:了解各种干扰源及干扰源对信号 产生干扰的机理；了解常见抑制干扰的措施 和方法。
第二页，编辑于星期日：二十三点 三十七分。
信号的干扰及其抑制
第一节 概述
一、干扰对测试装置的影响
总频率响应函数 ：
H ( j) H 1 ( j) H T ( j) H 2 ( j)
注：串接的各环节的频率响应函数应满足不失真
的条件，同时要求HT(jω)在被传递的信号的频带
范围内，也满足不失真的条件 。
第四十一页，编辑于星期日：二十三点 三十七 分。
Zg Rg
Zi
Ri
1 jRiCi
则传递环节的频率响应函数为
，
Ri
HT
(
j)
1 jRiCi
Rg
1
Ri
jRiCi
第四十五页，编辑于星期日：二十三点 三十七 分。
1
(Rg Ri 1)jRgCi
幅频特性和相频特性为
AT()
1
RRgi
2
1
(RgCi)2
T()arcR tR ggg R iR C i i
• 周期型、非周期型干扰
按照干扰的频谱分：
• 有低频、高频干扰 • 窄带、宽带干扰
第七页，编辑于星期日：二十三点 三十七分。
二、外部干扰
1.自然干扰
大气层发生的自然现象所引起的干扰以及来自 宇宙的电磁辐射干扰。
2.电气设备干扰（对测试装置正常工作的影响较为严重） 电气设备所产生的干扰：放电干扰、工频干扰
第一页，编辑于星期日：二十三点 三十七分。
本章内容及要求
主要内容:介绍干扰的种类、传输途径和抑 制干扰的措施和方法。
本章要求:了解各种干扰源及干扰源对信号 产生干扰的机理；了解常见抑制干扰的措施 和方法。
第二页，编辑于星期日：二十三点 三十七分。
信号的干扰及其抑制
第一节 概述
一、干扰对测试装置的影响
第六章(二) 软件抗干扰技术(全)
2014-2-26 7
数字滤波技术--程序判断滤波—限幅滤波 (a)、限幅滤波：若采样值超过了物理量的上、下限Yh和Yl， 则要对采样值限幅。 当y(k)>=Yh时，取y(k)=Yh（上限值） 当y(k)<Yl时，y(k)=Yl（下限值） 若Yl<y(k)<Yh，则取y(k)。
2014-2-26
8
2014-2-26 3
软件出错对系统的危害 数据采集不可靠
在数据采集通道，尽管采取了一些必要的硬件抗干扰措施， 但在数据传输过程中仍然会有一些干扰侵入系统，造成采集的数 据不准确形成误差。
控制失灵
一般情况下，控制信号的输出是通过微机控制系统的输出通 道实现的。由于控制信号输出功率较大，不易直接受到外界干扰。 但是在微机控制系统中，控制状态的输出常常取决于某些条件状 态的输入和条件状态的逻辑处理结果，而在这些环节中，由于干 扰的侵入，可能造成条件状态偏差、失误，致使输出控制误差加 大，甚至控制失灵。
}
2014-2-26
23
数字滤波技术--一阶惯性滤波（示例）
2014-2-26
24
数字滤波技术—使用场合 (八) 各种数字滤波算法的比较 滤波效果：选择哪种滤波方式，应视具体情况而定。平均 值滤波适用于周期性干扰；中位值滤波和程序判断滤波适用 于偶然的脉冲干扰；加权平均滤波适用于纯滞后较大的被控 对象；惯性滤波适用于高频及低频的干扰信号；复合滤波适 用于较复杂的干扰环境。 滤波时间：在考虑滤波效果的基础上，应尽量选择执行时 间较短的算法。若计算机的计算时间允许，可采用效果较好 的复合滤波算法。
2014-2-26 31
程序运行失常的软件抗干扰--软件陷阱 所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将捕获的程序 引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错处理 的程序。 如果把这段程序的入口标号记为ERR的话，软件陷阱即 为一条无条件转移指令，为了加强捕捉效果，一般还在前 面加上两条NOP指令。所以软件陷阱的构成为： NOP NOP JMP ERR 软件陷阱安排在以下4种地方：（1）未使用的中断向量 区；(2)未使用的大片ROM空间；(3)表格；(4)程序区。
数字滤波技术--程序判断滤波—限幅滤波 (a)、限幅滤波：若采样值超过了物理量的上、下限Yh和Yl， 则要对采样值限幅。 当y(k)>=Yh时，取y(k)=Yh（上限值） 当y(k)<Yl时，y(k)=Yl（下限值） 若Yl<y(k)<Yh，则取y(k)。
2014-2-26
8
2014-2-26 3
软件出错对系统的危害 数据采集不可靠
在数据采集通道，尽管采取了一些必要的硬件抗干扰措施， 但在数据传输过程中仍然会有一些干扰侵入系统，造成采集的数 据不准确形成误差。
控制失灵
一般情况下，控制信号的输出是通过微机控制系统的输出通 道实现的。由于控制信号输出功率较大，不易直接受到外界干扰。 但是在微机控制系统中，控制状态的输出常常取决于某些条件状 态的输入和条件状态的逻辑处理结果，而在这些环节中，由于干 扰的侵入，可能造成条件状态偏差、失误，致使输出控制误差加 大，甚至控制失灵。
}
2014-2-26
23
数字滤波技术--一阶惯性滤波（示例）
2014-2-26
24
数字滤波技术—使用场合 (八) 各种数字滤波算法的比较 滤波效果：选择哪种滤波方式，应视具体情况而定。平均 值滤波适用于周期性干扰；中位值滤波和程序判断滤波适用 于偶然的脉冲干扰；加权平均滤波适用于纯滞后较大的被控 对象；惯性滤波适用于高频及低频的干扰信号；复合滤波适 用于较复杂的干扰环境。 滤波时间：在考虑滤波效果的基础上，应尽量选择执行时 间较短的算法。若计算机的计算时间允许，可采用效果较好 的复合滤波算法。
2014-2-26 31
程序运行失常的软件抗干扰--软件陷阱 所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将捕获的程序 引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错处理 的程序。 如果把这段程序的入口标号记为ERR的话，软件陷阱即 为一条无条件转移指令，为了加强捕捉效果，一般还在前 面加上两条NOP指令。所以软件陷阱的构成为： NOP NOP JMP ERR 软件陷阱安排在以下4种地方：（1）未使用的中断向量 区；(2)未使用的大片ROM空间；(3)表格；(4)程序区。
第六章(二) 软件抗干扰技术(2)
2013-5-21
16
软件抗干扰小结
数字滤波技术 程序判断滤波 中位值滤波 算术平均值滤波 加权平均值滤波 滑动平均值滤波 惯性滤波 复合数字滤波
开关量的软件抗干扰技术 开关量信号输入抗干扰措施 开关量信号输出抗干扰措施 软件冗余技术 数据冗余 指令冗余 程序运行失常的软件抗干扰 设置软件陷阱 看门狗定时器(Watchdog)
是目前用于监视跟踪程序运行是否正常的最有效的方法之一， 得到了广泛的应用。
2013-5-21
15
程序运行失常的软件抗干扰--设置监视跟踪定时器 每一个计算机控制系统都有自己的程序运行周期。在 初始化时，将Watchdog定时器的时间常数定为略大于程序 的运行周期，并且在程序运行的每个循环周期内，每次都 对定时器重新初始化。如果程序运行失常，跑飞或进入局 部死循环，不能按正常循环路线运行，则Watchdog定时器 得不到及时的重新初始化而使定时时间到，引起定时中断， 在中断服务程序中将系统复位，再次将程序的运行拉入正 常的循环轨道。
软件陷阱安排在以下4种地方：（1）未使用的中断向量 区；(2)未使用的大片ROM空间；(3)表格；(4)程序区。
2013-5-21 14
程序运行失常的软件抗干扰--设置监视跟踪定时器 设置监视跟踪定时器 监视跟踪定时器，也称为看门狗定时器(Watchdog)，可
以使陷入“死机”的系统产生复位，重新启动程序运行。这
2013-5-21
9
开关量的软件抗干扰技术--开关量(数字量)信号输出抗干扰措施
在软件上，最为有效的方法是重复输出同一个数据。只要有
可能，其重复周期尽可能短。这样，执行机构接收到一个被干扰
的错误信号后，还来不及做出有效反应，一个正确的输出信号又 来到了，可及时防止错误动作的发生。 当计算机输出开关量控制闸门、料斗等执行机构动作时，为 了防止这些执行机构由于外界干扰而误动作，比如已关的闸门、 料斗可能中途打开；已开的闸门、料斗可能中途突然关闭。对于 这些误动作，可以在应用程序中每隔一段时间(比如几个ms)发出 一次输出命令，不断地关闭闸门或者开闸门。这样，就可以较好 地消除由于扰动而引起的误动作(开或关)。
第六章 检测系统的抗干扰与可靠性
6.1.2 抗干扰措施和方法
6.1.2 抗干扰措施和方法
6.1.2 抗干扰措施和方法
6.1.2 抗干扰措施和方法
6.1.2 抗干扰措施和方法
4.电源与电网干扰的抑制
（1）抑制电网干扰的措施
措施一：采用能抑制交流电源干扰的计算机系统源。 措施二：采用不间断电源UPS。它除了有很强的抗电网干扰 能力外，更主要的是万一电网断电，它能以极短的时间 切换到后备电源上去。 措施三：以开关式直流稳压电源代替各种稳压电源。
6.1.2 抗干扰措施和方法
6.1.2 抗干扰措施和方法
①RC滤波器：结构简单，成本低，但串模抑制比不高， 且时间常数RC较大。 ②LC滤波器：串模抑制比教高，但需要绕制电感，体积 大，成本高。 ③双T滤波器：对固定频率的干扰具有很高的抑制比，偏 离该频率后抑制比迅速减小。主要滤除工频干扰。 ④有源滤波器：可以获得比较理想的频率特性，但有源 器件的共模抑制比一般难以满足要求，其本身的噪声 也较大。
6.1.2 抗干扰措施和方法
光电耦合器具有很强的抗干扰能力，主因是：
它的输入阻抗很低； 输入回路与输出回路之间的分布电容极小，而绝缘电 阻又较大； 输入与输出回路间是在密封条件下进行光耦合，不受 外界光的干扰。
6.1.2 抗干扰措施和方法
光电耦合的常用电路形式：
6.1.2 抗干扰措施和方法
光电耦合器使用时要注意：
6.1.1 干扰和噪声源
1.外部干扰
（1）串模干扰
串模干扰：是指干扰电压与有效信号串联叠加后作用 到系统上。 来源：高压输电线、与信号线平行敷设的输电线和大 电流控制线所产生的空间电磁场；信号源本身固有的 漂移、纹波和噪声，以及电源变压器不良屏蔽或稳压 滤波效果不良等。
通信对抗原理第6章 通信干扰原理
.1-1 通信干扰系统组成原理
第6章 通信干扰原理
干扰信号产生设备根据干扰引导参数产生干扰激励信号， 形成有效的干扰样式。各种干扰样式和干扰方式的形成都基于 干扰信号产生设备，它能够产生多种形式的干扰样式。干扰 产生设备形成的信号称为干扰激励信号，它可以在基带(中频) 产生干扰波形，然后经过适当的变换(如变频、放大、倍频等)， 形成射频干扰激励信号；也可以直接在射频产生干扰 激励信号。干扰激励信号的电平通常为0dBm左右，它送给功
第6章 通信干扰原理
1.信号和信息 通信干扰装备是以无线电通信系统为攻击对象的人为有源 干扰设施。众所周知，通信系统的基本用途就是把有用的信息 通过电磁波从一个地方传送到另一个地方。在通信过程中，信 息发送方使用的设备称为通信发射机，信息接收方使用的设备 称为通信接收机，通信的过程就是信息传送的过程。但是严格 来讲，通信系统所传送的客体并不是信息，而是信号，信号可 以是连续的(模拟信号)，也可以是离散的(数字信号)。电报通 信中的报文，电话通信中的语音以及电视中的图像、文字等都 是信息的集合，信息的传输是依附于信号的传输来实现的。信 息是信号的一种属性，是信号内容不确定性的统计的量度，信 号内容的不确定性越大则其所包容的信息就越多，即该信号的
(6)系统性。军事通信已经从过去单独的、分散的、局部 的电台发展成为联合的、一体的、全局的数字网络化通信指挥 系统。因此通信对抗也不能再是局部的、个别的、点对点的对 抗行动了，它已是合同作战的一员，是现代战争中进行系统对
第6章 通信干扰原理
(1)工作频带宽。通信干扰设备随着现代军用通信技术的发 展，需要覆盖的频率范围已经相当宽，已从几兆赫、几十兆赫 发展到几十千兆赫。在这样宽的工作频率范围内，不同频段上
第6章 通信干扰原理
第6章 通信干扰原理
干扰信号产生设备根据干扰引导参数产生干扰激励信号， 形成有效的干扰样式。各种干扰样式和干扰方式的形成都基于 干扰信号产生设备，它能够产生多种形式的干扰样式。干扰 产生设备形成的信号称为干扰激励信号，它可以在基带(中频) 产生干扰波形，然后经过适当的变换(如变频、放大、倍频等)， 形成射频干扰激励信号；也可以直接在射频产生干扰 激励信号。干扰激励信号的电平通常为0dBm左右，它送给功
第6章 通信干扰原理
1.信号和信息 通信干扰装备是以无线电通信系统为攻击对象的人为有源 干扰设施。众所周知，通信系统的基本用途就是把有用的信息 通过电磁波从一个地方传送到另一个地方。在通信过程中，信 息发送方使用的设备称为通信发射机，信息接收方使用的设备 称为通信接收机，通信的过程就是信息传送的过程。但是严格 来讲，通信系统所传送的客体并不是信息，而是信号，信号可 以是连续的(模拟信号)，也可以是离散的(数字信号)。电报通 信中的报文，电话通信中的语音以及电视中的图像、文字等都 是信息的集合，信息的传输是依附于信号的传输来实现的。信 息是信号的一种属性，是信号内容不确定性的统计的量度，信 号内容的不确定性越大则其所包容的信息就越多，即该信号的
(6)系统性。军事通信已经从过去单独的、分散的、局部 的电台发展成为联合的、一体的、全局的数字网络化通信指挥 系统。因此通信对抗也不能再是局部的、个别的、点对点的对 抗行动了，它已是合同作战的一员，是现代战争中进行系统对
第6章 通信干扰原理
(1)工作频带宽。通信干扰设备随着现代军用通信技术的发 展，需要覆盖的频率范围已经相当宽，已从几兆赫、几十兆赫 发展到几十千兆赫。在这样宽的工作频率范围内，不同频段上
第6章 通信干扰原理
第六章智能仪器可靠性与干扰技术
智能仪器
⑶各种地线的处理原则 • 低频电路的一点接地原则
智能仪器
• 高频电路的多点接地原则
地线长度等于1/4波长的奇数倍时，地线电阻很高 地线长度应小于信号波长的1/20
• 强电地线与信号地线分开设置 • 模拟信号地线与数字信号地分开设置 ⑷ 接地方法 • 埋设铜板 • 接地棒 • 网状(辐射状)地线
智能仪器
3.浮置
又称浮空、浮接，是指智能仪器的输入信号的公共线(即模拟信号地) 不接机壳或大地，测量放大器与机壳或大地之间无直接联系。浮置的目 的在于阻断干扰电流的通路。
RH 1k 1k RL
RS<0.1Ω
RC<0.1Ω Ecm ～
测量
C2
C1
C3
显示
智能仪器
4.对称电路
5.隔离技术
电路
IS
RS US1
★航空无线电公司分配法
智能仪器
①达到的目标是满足下式：
n
i
i 1
②根据先验知识预计每个分系统的失效率λi
③计算加权因子Wr。加权因子由下式计算 Wr
r
N
i Wr
i
i1
④对每一个分系统分配失效率 i Wr
智能仪器
第二节 硬件可靠性设计
（一）影响仪器可靠性的因素
1.元器件的可靠性 常用的元器件在额定条件下的平均失效率
分析设计任务 方案设想
方案比较、确定
软件设计
硬件设计
测试、考验 试运行
系统设计进程
分析提出可靠性 设想措施 可靠性分析
硬件措施 软件措施 故障评估分析 改进措施
可靠性考虑
智能仪器
（二）、可靠性的分配方法
★均等分配法 每一部分可靠度分配
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智能仪表
第七章
抗干扰技术
第七章 智能仪表的抗干扰技术
第七章 智能仪表的抗干扰技术 7.1干扰源： 带有微机的仪表，不论功能设计得多么完善。如果在复杂的环境中不 能安全可靠的运行，也没有用处。设计正确的仪表，若没有较强的抗干 扰能力，就不能使仪表正常工作。 尤其是用于工业控制现场的智能仪表。由于工业环境特别是工业 过程控制的生产环境干扰严重，不仅会破坏仪表的正常工作。而且严重 时会严重损坏仪表的器件或程序，导致仪表不能正常运行。甚至会引起 误操作或爆炸等严重事故。 因此为了保证仪表能在实际应用中可靠地工作，必须要周密考虑和 解决抗干扰问题。 本章主要从硬件和软件两方面讨论智能仪表的抗干扰问题。
Vs：真信号 Vdm：差模信号
干扰来源：●高压输电线； ●与信号线平行铺设的电源线 ●大电流控制线产生的空间电磁场 ●信号源本身固有的漂移、纹波和噪声 ●电源变压器不良屏蔽或稳压效果不好，也会引入串模干 扰 1．测控系统的信号线较长，通过电磁和静电耦合产生的感应电压有可能 达到与被测信号相同的数量级甚至比真信号大得多。与真信号相串， 影响较大。 2．对测控系统而言，由于采样时间短。工频的缓变电压也相当于缓慢变 化的干扰电压。这种干扰有可能一起被采样，造成严重错误。 如：有传感器来的信号线长达几百米，干扰源通过电磁感应和静电耦合作 用，在如此之长的信号线上产生的空间电磁感应电压数值是相当可观 的。有可能达到几十 mv，甚至更大；传感器信号为μ v、mv 级。
4．共模干扰：输入通道上两输入端共有的干扰 (1)共模干扰的产生: a.可以是直流，也可以是交流 b.幅值可以为几伏甚至更高，取决于现场干扰环 境条件及接地。 c.接底线不会引起接地干扰，以共模信号形式加 入电路。
仪表接地端 G2。 由于检测元件和传感器是分散在生产现场的各个地方。因此，被测信 号 Vs 的参考接地点和仪表接地点间往往存在一定电位差。——造成对 仪表输入通道而言是共同加在两输入端上。 一输入端信号：Vs+Vcm 另输入端信号：Vcm
一．漏电：绝缘在高温下性能变坏，会引起外界干扰(交流、直流干扰)
二．磁场干扰及磁屏蔽： 磁场干扰： 工频交变磁场为主 在大功率变压器、交流电动机、大电流交流线附近均有较强 磁场。若信号线有不合理的环线，交变磁通穿过环线，会产 生感应电动势——干扰(差模干扰)
绞和线路是感应电势相互抵消 2和1’，1和2’抵消
一．干扰源： 干扰的来源：▲外部干扰源 ▲内部干扰源 1.外部干扰：干扰信号主要通过三个途径进入仪表内部。 即:电磁感应、传输通道和电源线。 外部干扰源有： a．电源的工频干扰(漏电或电磁场影响)； b．周围电器设备(包括工厂设备、交通设备、家用电器)； 发出的电磁波、电火花(电焊机、电灯、电机、大开关)； c．空中雷电、湿度、温度变化的影响； d．广播电台或通讯发射台发射的电磁波； e．太阳及天体辐射出的电磁波等； 2.内部干扰源： a．不同信号间的感应； b．经杂散或寄生电容的耦合； c．长线传输造成的波的反射； d．多点接地造成的地线电位差引起的干扰； e．寄生振荡引起的干扰； f．热噪声干扰； g．振铃噪声等；
但实际共模信号会通过输入端存在的不对称电桥形式转化为差模干扰。Байду номын сангаас①经分布参数构成的不对称电桥——差模：
四．放大器复位与浮空： ① 放大器屏蔽 ② 放大器浮空 放大器的地线与屏蔽外壳间绝缘——放大器地线浮空。 外壳接地——屏蔽。
6．1 节 (完)
7.2 干扰信号的种类及其影响 一．干扰信号的种类： 1．直流干扰：干扰信号一直流或缓交信号形式影响存有的真信号。 ●输入电路有寄生接触电势(化学电势、接触电势、极化电势)； ●直流电压漏电； ●大功率直流设备(电解、电焊、电镀)附近也可能有接地点不当而 引入的直流干扰； 直流信号由于与真信号无法区分，而影响是直接的，所以影响较大。 2．交流干扰：交变干扰信号 ●漏电； ●交变磁场、交变电厂等交流干扰感应出交变干扰信号。 交流信号的影响是间接的，可与真信号区分采取有效的去除干扰措施。 3．差模干扰： 差模干扰又称串模干扰，端间干扰。 差模干扰——干扰电压与有效真信号串联叠加后作用到仪表上。
高温下电路的绝缘变差，漏电阻会导致一个干扰 eg 加于电偶 两输入端。显然构成一个供模信号(eg 时同时加在两输入端的) 干扰有时达到几伏、几十伏、上百伏。 影响：①会损坏后级元件，造成元件击穿； ②通过不对称电桥形式，可转为差模干扰直接影响电路工作
(2)共模信号转为差模信号： 对于双端输入电路，例如：运放的两个输入端存在共模干扰不会造成对真 信号的干扰。因为运放放大的是两输入端信号之差。(不考虑共模干扰对元件 的损坏)
高导磁率的屏蔽管。 Φ 集中在屏蔽管壁内流过。在管内 空间无磁通，不会感应出干扰信号。
三．电场干扰与等电位屏蔽： 信号线和高电压交流线平行靠近时，交变信号经分布电容耦合至输 入端，由于两输入端分布电容等参数不同，会出现端间干扰。
显然 C1、C2、C`1、C`2 构成一个交流电桥。若参数不等，则 A、B 两 点间的电流不会相同，则形成对仪表的干扰信号。 解决：①使寄生电容小些； ②最重要的，若是仪表与大地绝缘，则 C`1、C`2 极小，使电流不会形 成通路——仪表对地浮空； ③信号线要远离电力线、交流信号线、大信号线，或不与之平行。 静电屏蔽：——等电位屏蔽。使信号线与屏蔽层之间等电位不形成电场耦合。 信号线：①采用屏蔽线，将外在屏蔽线接地，里面信号线不受外部电场影响， 屏蔽层等电位。 注意：一点接地，否则不恰当接地也会带来干扰。 ②屏蔽层不接地，接至干扰。 当由于漏电或其它原因使输入信号上带有较大共模干扰信号，则 会使信号线与屏蔽层之间经分布电容形成干扰。 电流可能共模→差模，为此可使屏蔽层接共摸干扰处。 在存在对地干扰时，会使信号线带上一定的共模干扰信号而使其 余屏蔽层间形成不等电位，会由电容形成漏电流形成干扰。—— 此时将屏蔽层外部干扰源连接。而使屏蔽层与信号等电位。
第七章
抗干扰技术
第七章 智能仪表的抗干扰技术
第七章 智能仪表的抗干扰技术 7.1干扰源： 带有微机的仪表，不论功能设计得多么完善。如果在复杂的环境中不 能安全可靠的运行，也没有用处。设计正确的仪表，若没有较强的抗干 扰能力，就不能使仪表正常工作。 尤其是用于工业控制现场的智能仪表。由于工业环境特别是工业 过程控制的生产环境干扰严重，不仅会破坏仪表的正常工作。而且严重 时会严重损坏仪表的器件或程序，导致仪表不能正常运行。甚至会引起 误操作或爆炸等严重事故。 因此为了保证仪表能在实际应用中可靠地工作，必须要周密考虑和 解决抗干扰问题。 本章主要从硬件和软件两方面讨论智能仪表的抗干扰问题。
Vs：真信号 Vdm：差模信号
干扰来源：●高压输电线； ●与信号线平行铺设的电源线 ●大电流控制线产生的空间电磁场 ●信号源本身固有的漂移、纹波和噪声 ●电源变压器不良屏蔽或稳压效果不好，也会引入串模干 扰 1．测控系统的信号线较长，通过电磁和静电耦合产生的感应电压有可能 达到与被测信号相同的数量级甚至比真信号大得多。与真信号相串， 影响较大。 2．对测控系统而言，由于采样时间短。工频的缓变电压也相当于缓慢变 化的干扰电压。这种干扰有可能一起被采样，造成严重错误。 如：有传感器来的信号线长达几百米，干扰源通过电磁感应和静电耦合作 用，在如此之长的信号线上产生的空间电磁感应电压数值是相当可观 的。有可能达到几十 mv，甚至更大；传感器信号为μ v、mv 级。
4．共模干扰：输入通道上两输入端共有的干扰 (1)共模干扰的产生: a.可以是直流，也可以是交流 b.幅值可以为几伏甚至更高，取决于现场干扰环 境条件及接地。 c.接底线不会引起接地干扰，以共模信号形式加 入电路。
仪表接地端 G2。 由于检测元件和传感器是分散在生产现场的各个地方。因此，被测信 号 Vs 的参考接地点和仪表接地点间往往存在一定电位差。——造成对 仪表输入通道而言是共同加在两输入端上。 一输入端信号：Vs+Vcm 另输入端信号：Vcm
一．漏电：绝缘在高温下性能变坏，会引起外界干扰(交流、直流干扰)
二．磁场干扰及磁屏蔽： 磁场干扰： 工频交变磁场为主 在大功率变压器、交流电动机、大电流交流线附近均有较强 磁场。若信号线有不合理的环线，交变磁通穿过环线，会产 生感应电动势——干扰(差模干扰)
绞和线路是感应电势相互抵消 2和1’，1和2’抵消
一．干扰源： 干扰的来源：▲外部干扰源 ▲内部干扰源 1.外部干扰：干扰信号主要通过三个途径进入仪表内部。 即:电磁感应、传输通道和电源线。 外部干扰源有： a．电源的工频干扰(漏电或电磁场影响)； b．周围电器设备(包括工厂设备、交通设备、家用电器)； 发出的电磁波、电火花(电焊机、电灯、电机、大开关)； c．空中雷电、湿度、温度变化的影响； d．广播电台或通讯发射台发射的电磁波； e．太阳及天体辐射出的电磁波等； 2.内部干扰源： a．不同信号间的感应； b．经杂散或寄生电容的耦合； c．长线传输造成的波的反射； d．多点接地造成的地线电位差引起的干扰； e．寄生振荡引起的干扰； f．热噪声干扰； g．振铃噪声等；
但实际共模信号会通过输入端存在的不对称电桥形式转化为差模干扰。Байду номын сангаас①经分布参数构成的不对称电桥——差模：
四．放大器复位与浮空： ① 放大器屏蔽 ② 放大器浮空 放大器的地线与屏蔽外壳间绝缘——放大器地线浮空。 外壳接地——屏蔽。
6．1 节 (完)
7.2 干扰信号的种类及其影响 一．干扰信号的种类： 1．直流干扰：干扰信号一直流或缓交信号形式影响存有的真信号。 ●输入电路有寄生接触电势(化学电势、接触电势、极化电势)； ●直流电压漏电； ●大功率直流设备(电解、电焊、电镀)附近也可能有接地点不当而 引入的直流干扰； 直流信号由于与真信号无法区分，而影响是直接的，所以影响较大。 2．交流干扰：交变干扰信号 ●漏电； ●交变磁场、交变电厂等交流干扰感应出交变干扰信号。 交流信号的影响是间接的，可与真信号区分采取有效的去除干扰措施。 3．差模干扰： 差模干扰又称串模干扰，端间干扰。 差模干扰——干扰电压与有效真信号串联叠加后作用到仪表上。
高温下电路的绝缘变差，漏电阻会导致一个干扰 eg 加于电偶 两输入端。显然构成一个供模信号(eg 时同时加在两输入端的) 干扰有时达到几伏、几十伏、上百伏。 影响：①会损坏后级元件，造成元件击穿； ②通过不对称电桥形式，可转为差模干扰直接影响电路工作
(2)共模信号转为差模信号： 对于双端输入电路，例如：运放的两个输入端存在共模干扰不会造成对真 信号的干扰。因为运放放大的是两输入端信号之差。(不考虑共模干扰对元件 的损坏)
高导磁率的屏蔽管。 Φ 集中在屏蔽管壁内流过。在管内 空间无磁通，不会感应出干扰信号。
三．电场干扰与等电位屏蔽： 信号线和高电压交流线平行靠近时，交变信号经分布电容耦合至输 入端，由于两输入端分布电容等参数不同，会出现端间干扰。
显然 C1、C2、C`1、C`2 构成一个交流电桥。若参数不等，则 A、B 两 点间的电流不会相同，则形成对仪表的干扰信号。 解决：①使寄生电容小些； ②最重要的，若是仪表与大地绝缘，则 C`1、C`2 极小，使电流不会形 成通路——仪表对地浮空； ③信号线要远离电力线、交流信号线、大信号线，或不与之平行。 静电屏蔽：——等电位屏蔽。使信号线与屏蔽层之间等电位不形成电场耦合。 信号线：①采用屏蔽线，将外在屏蔽线接地，里面信号线不受外部电场影响， 屏蔽层等电位。 注意：一点接地，否则不恰当接地也会带来干扰。 ②屏蔽层不接地，接至干扰。 当由于漏电或其它原因使输入信号上带有较大共模干扰信号，则 会使信号线与屏蔽层之间经分布电容形成干扰。 电流可能共模→差模，为此可使屏蔽层接共摸干扰处。 在存在对地干扰时，会使信号线带上一定的共模干扰信号而使其 余屏蔽层间形成不等电位，会由电容形成漏电流形成干扰。—— 此时将屏蔽层外部干扰源连接。而使屏蔽层与信号等电位。