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抗干擾
鎖定
- 中文名
- 抗干擾
- 外文名
- tamper-resistance
- 作 用
- 對抗通訊或雷達設備的電磁干擾
- 干擾要素
- 干擾源、傳播路徑、敏感元件
- 定 義
- 結合電路的特點使干擾減少到最小
- 領 域
- 通信
目錄
- 1 簡介
- 2 干擾
- 3 抗干擾措施
- ▪ 抑制干擾源
- ▪ 切斷干擾傳播路徑的常用措施
- 5 衞星通信抗干擾技術
- 6 通信抗干擾技術的特點
抗干擾簡介
抗干擾是指設備能夠防止經過天線輸入端,設備的外殼以及沿電源線作用於設備的電磁干擾。
雷達往往工作在複雜的電磁環境中,雷達抗干擾性能的優劣直接決定了整個雷達系統的性能。然而,如何評價雷達抗干擾性能的優劣,至今還沒有公認的標準。因此人們難以把握雷達抗干擾能力的好壞,嚴重阻礙了雷達抗干擾技術和戰術的發展。
目前對於雷達抗干擾性能的評估,已經有了部分研究成果,但存在以下缺點:
(1)干擾和抗干擾性能分開評估,沒有把兩者聯繫起來,這不符合實際情況;
(2)由於雷達系統的複雜性,往往不能表徵整個雷達的抗干擾性能,而僅從雷達採取的抗干擾措施或雷達本身固有的特性來研究;
(3)度量值具有不可測性,計算繁瑣。
抗干擾干擾
在通信領域中,信號是表示消息的物理量,如電信號可以通過幅度、頻率、相位的變化來表示不同的消息。干擾是指對有用信號的接收造成損傷。干擾一般由以下兩種,串擾:電子學上兩條信號線之間的耦合現象。無線電干擾:通過發送無線電信號來降低信噪比的方式,達到破壞通信、阻止廣播電台信號的行為。
[1]
形成干擾的基本要素有三個:
(1)干擾源,指產生干擾的元件、設備或信號。如:雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可 能成為干擾源。
(2)傳播路徑,指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳 播路徑是通過 導線的傳導和空間的輻射。
(3)敏感器件,指容易被幹擾的對象。如:A/D、D/A變換器,單片機,數字IC, 弱信號放大 器等。
抗干擾抗干擾措施
抗干擾抑制干擾源
抑制干擾源就是儘可能的減小干擾源的du/dt,di/dt。這是抗干擾設計中最優先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端並聯電容來實現。減小干擾源的di/dt則是在干擾源迴路串聯電感或電阻以及增加續流二極管來實現。抑制干擾源的常用措施如下:
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⑵在繼電器接點兩端並接火花抑制電路(一般是RC串聯電路,電阻一般選幾K到幾十K,電容選0.01uF),減小電火花影響。
⑶給電機加濾波電路,注意電容、電感引線要儘量短。
⑸佈線時避免90度折線,減少高頻噪聲發射。
⑹可控硅兩端並接RC抑制電路,減小可控硅產生的噪聲(這個噪聲嚴重時可能會把可控硅擊穿的)。
抗干擾切斷干擾傳播路徑的常用措施
⑴充分考慮電源對單片機的影響。電源做得好,整個電路的抗干擾就解決了一大半。許多單片機對電源噪聲很敏感,要給單片機電源加濾波電路或穩壓器,以減小電源噪聲對單片機的干擾。比如,可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路,當然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。
⑵如果單片機的I/O口用來控制電機等噪聲器件,在I/O口與噪聲源之間應加隔離(增加π形濾波電路)。控制電機等噪聲器件,在I/O口與噪聲源之間應加隔離(增加π形濾波電路)。
⑹單片機和大功率器件的地線要單獨接地,以減小相互干擾。大功率器件儘可能放在電路板邊緣。
抗干擾提高敏感器件的抗干擾性能
提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮儘量減少對干擾噪聲的拾取,以及從不正常狀態儘快恢復的方法。
提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下:
⑴佈線時儘量減少迴路環的面積,以降低感應噪聲。
⑶對於單片機閒置的I/O口,不要懸空,要接地或接電源。其它IC的閒置端在不改變系統邏輯的情況下接地或接電源。
⑷對單片機使用電源監控及看門狗電路,如:IMP809,IMP706,IMP813,X25043,X25045等,可大幅度提高整個電路的抗干擾性能。
⑸在速度能滿足要求的前提下,儘量降低單片機的晶振和選用低速數字電路。
⑹IC器件儘量直接焊在電路板上,少用IC座。
抗干擾軟件方面
⑴我習慣於將不用的代碼空間全清成“0”,因為這等效於NOP,可在程序跑飛時歸位;
⑵在跳轉指令前加幾個NOP,目的同1;
⑶在無硬件WatchDog時可採用軟件模擬WatchDog,以監測程序的運行;
⑷涉及處理外部器件參數調整或設置時,為防止外部器件因受干擾而出錯可定時將參數重新發送一遍,這樣可使外部器件儘快恢復正確;⑸通訊中的抗干擾,可加數據校驗位,可採取3取2或5取3策略;
⑹在有通訊線時,如I^2C、三線制等,實際中我們發現將Data線、CLK線、INH線常態置為高,其抗干擾效果要好過置為低。
抗干擾硬件方面
⑴地線、電源線的佈線肯定重要了!
⑵線路的去耦;
⑶數、模地的分開;
⑷每個數字元件在地與電源之間都要104電容;
⑹為防I/O口的串擾,可將I/O口隔離,方法有二極管隔離、門電路隔離、光偶隔離、電磁隔離等;
⑺當然多層板的抗干擾肯定好過單面板,但成本卻高了幾倍。
⑻選擇一個抗干擾能力強的器件比之任何方法都有效,我想這點應該最重要。因為器件天生的不足是很難用外部方法去彌補的,但往往抗干擾能力強的就貴些,抗干擾能力差的就便宜,正如台灣的東東便宜但性能卻大打折扣一樣!主要看各位的應用場合了!
抗干擾實現辦法
抗干擾干擾現象分析
干擾成因:現有的國內衞星廣播電視系統普遍採用的是透明轉發器和單波束賦形收發天線。並且,因為地球靜止軌道位置資源和無線頻率資源有限,所以衞星的空間位置和工作頻率必須向國際電聯申報並要符合國際規定,其參數包括電視信號的編碼方式都是公開的。另外,衞星廣播電視的頻帶利用方式通常由SCPC(單路單載波)和MCPC(多路單載波)兩種方式。採用SCPC方式,多套節目可以通過頻率分配共用同一衞星轉發器,節省大量的地面節目接收設施,但是由於多載波上行存在互調幹擾,轉發器功率回退較多,功率利用率不高,而且由於每個載波間需要足夠的保護頻帶,頻帶利用率也不高,衞星轉發器較易受到其他載波信號的干擾,安全性較低。而MCPC方式下,多套節目共用一個完整的轉發器經由同一上行站上行,由於單一載波上行,衞星轉發器的功率資源可以得到充分利用,而且節省了多載波上行時的頻率保護間隔,轉發器可工作在飽和狀態,安全得到了最大限度的保護,但也相應增加了地面信號引接設施。
抗干擾干擾類型及應對措施
自然現象干擾主要包括日凌干擾、雨雪衰等。日凌干擾目前尚無有效的方法來避免,一般衞星公司會把各地的日凌時間通知用户,以便用户提前做好準備,地球站可通過增大天線口徑和接收靈敏度來縮短日凌干擾的持續時間。而雨(雪)衰所導致的接收信號的惡化有一個漸變過程,可以通過補償上行鏈路的雨(雪)衰損耗和留出足夠的下行鏈路的雨衰備餘量,來降低因雨(雪)衰造成的損失。
設備故障干擾主要包括衞星故障干擾和地面設備故障干擾兩大類。衞星設備故障干擾可以通過及時切換備份器件,嚴重時轉星或者更換轉發器來解決。而地面設備故障干擾又分為中頻轉發干擾、地面調頻廣播干擾、交調干擾、雜散干擾等。前兩者都是屬於中頻引入的干擾,可通過衞星公司協助排查干擾源以及地球站做好相應的系統或傳輸線路的電磁屏蔽工作來減小受干擾的可能性。雜散干擾可通過衞星公司改變受影響轉發器的增益檔設置、地球站相應提高上行功率來減少干擾影響。交調幹擾可通過地球站嚴格控制上行功率以及確保調制解調器、上變頻器、發射機等有足夠的預留回退餘量來解決。
地面電磁環境干擾主要包括微波通信中繼信號干擾、雷達信號干擾等,可以通過電磁檢測和頻率協調,以及電磁屏蔽手段來解決問題。3、地球站的抗干擾系統實現地球站的抗干擾措施。通過以上對干擾現象的分析,目前,各地球站可以採取以下抗干擾措施。
⑴上行地球站應使用大功率發射機和大口徑高增益發射天線:一旦衞星受干擾時,減小星上接收機增益,加大上行功率,以增強轉發器輸入載噪比,減小干擾影響。
⑶上行地球站應配備相應的抗干擾系統,通過對地球站所有設備的實時監控,對各類干擾及時發現、判斷和處理。
抗干擾衞星通信抗干擾技術
隨着國民經濟的發展,無線通信已被廣泛地應用在國民經濟的各個領域和人們的日常生活中,特別是公用移動通信的迅速發展,社會上使用的各種無線通信設備的數量急劇上升。現代戰爭中,指揮通信、軍事情報、兵器控制都日益依賴於電子設備,特別是無線電設備的支持。信息戰和電子戰作為一種嶄新的作戰形式涉及軍事領域,開闢了繼陸海空戰場之後的第四維戰場——電磁戰場..為了提高通信系統信息傳輸的可靠性,對抗各種形式的干擾,人們採用了各種通信抗干擾技術,保護通信系統在干擾環境下能準確、實時、不間斷地傳輸信息。因此,對通信抗干擾原理和技術進行系統的介紹是很有必要的。一般説,通信抗干擾的基本體系、方法、措施可分為三類:
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⑶時間處理。如猝發傳輸技術,由於通信信號在傳輸過程中暴露的時間很短暫,從而大大降低了被幹擾方偵察、截獲的概率。
通信抗干擾技術研究的就是在已知或預測敵方的干擾手段情況下,在上述技術基礎上(當然不排除以後有新的技術類別)選取適當的技術手段來消除或減輕敵方干擾,而使我方需要進行的通信能夠延續的一項技術。對敵方的干擾性質,強度、種類、手段、採用的體系,瞭解得越清楚,採取的措施越有針對性,取得的效果也越好。由於敵方的對抗手段往往是綜合的、多變的,有的可能是完全新穎的,所以抗干擾的手段也必須採取多種方式的結合才能取得較好的效果。
抗干擾通信抗干擾技術的特點
⑴對抗性強,技術綜合性強,難度高,發展快,某種程度上説是敵我雙方智慧和技術的鬥爭。通信的成敗關係着戰爭的勝負,所以此技術對抗性很強。通信抗干擾有了新技術,搞對抗的就想新的對策,反過來也一樣,這樣就促進了技術的發展和難度的提高。
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⑵對技術的實用性和可靠性的要求高,通信抗干擾必須在戰場上實際解決問題。指標高而不可靠或不實用是不能容忍的,其後果不堪設想。