无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法
【专利摘要】本发明涉及一种无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，该无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法包括以下步骤：1）选择一无线电系统；所述无线电系统包括发射机以及接收机；2）判断步骤1）中的无线电系统是否满足频率剔除的条件，若是则退出电磁干扰余量计算过程；若否，则进行步骤3）；3）对步骤1）中的无线电系统进行电磁干扰余量计算。本发明提供了一种可为系统EMC设计提供有力的技术支持的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法。
【专利说明】无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法。
【背景技术】
[0002]电磁兼容性是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中，按照设计要求正常工作的能力，是电子、电气设备或系统的一项重要的技术性能，所表征的是共存于同一电磁环境中的设备或者系统相互兼容的程度。随着现代科学技术的发展和各类电气、电子设备的日益广泛应用，空间电磁环境日趋复杂。特别是在一个部署了大量雷达、通信和导航等无线电系统的局部空间区域内，无线电收发系统种类繁多、电磁信号密集，在这一局部区域内的无线电系统之间可能形成严重的相互干扰，导致工作性能下降，甚至工作失效。如在战争中，为了达到战斗要求，必然要在一个有限的空间里布置大量的电子和电气设备。在地面防御系统的1000平方公里范围内，每个频段的发射源数目分别为O?500MHz:485个；8?40GHz:40?50个；500?2000MHz:6个。在这样的有限空间内，如此多的无线电系统可能产生相互间干扰。
[0003]在通信中，移动通信基站设备之间，移动通信基站设备与微波通信设备共站安装时，将可能产生互相干扰。有报道称，处在同一区域内的雷达使火箭误发射。因此，为保证处于同一局部区域的无线电系统能够正常、可靠地工作，对其电磁兼容性研究就十分重要。要在局部区域内的无线电系统间实现电磁兼容，就要从形成电磁干扰的三要素出发，运用两个方面的措施。一是组织措施，制定和遵循一套完整的标准和规范、进行合理的频谱分配、控制与管理频谱的使用等。二是采取技术措施，也就是进行电磁兼容性设计，从分析电磁辐射源、耦合通道和敏感设备着手，采取有效的技术手段，抑制骚扰源、消除或减弱骚扰的耦合、降低敏感设备对骚扰的响应或者增加电磁敏感性电平。电磁兼容性设计主要是对系统之间或者系统内部的电磁兼容性进行分析、预测、控制和评估，实现电磁兼容和最佳费效比。电磁兼容性预测是电磁兼容设计的重要环节，是在设计阶段发现并解决问题的有效手段，能够避免研制时间和费用的双重浪费。
[0004]对处于同一局部区域内的无线电系统而言，天线和天线之间的耦合成为影响无线电系统工作性能恶化的主要因素。在分析此区域的无线电系统间的电磁兼容性问题时，仅考虑无线电系统天线收发对之间的辐射干扰。处于同一区域内的无线电系统之间的干扰情况如图1所示，发射接收系统1、2、3之间有潜在干扰，同时对接收系统也有潜在干扰。
[0005]系统间电磁兼容性预测是一种通过理论计算对无线电系统间的电磁兼容性进行分析的方法，具有计算快、成本低、参数修改方便、可以多次反复计算、预测成功率高等突出优点。系统间的电磁兼容性预测能够定量给出局部区域内的无线电系统间的电磁兼容情况，为局部区域内的无线电系统间的空间位置布局提供参考。
[0006]EMC (Electromagnetic Compatibility)预测分析自从 1968 年由约翰逊和托马斯等人提出EMC的计算机辅助分析以来，得到了重视。到了七十年代，随着计算机的大量出现，使得EMC实现了定量计算，通过对各种干扰源、耦合通道、接收器建立一系列的物理、数学模型及必要数据库(对各种典型器件和装置做大量实验得出的)，可以在设计的初始阶段就定量考虑EMC问题。在八十年代，国外已经研制出了大量不同规模的预测分析软件。主要软件有美国罗姆航空发展中心研制开发的干扰预测程序IPP-1 (InterferencePrediction ProcessOne),以及美国 SEMCAP(System and Electromagnetic CompatibilityAnalysisProgram)o IPP-1要用来分析和估计拟用的或者现有的发射机和接收机之间的潜在干扰。IPP-1是按模块化的思想开发的，其主要子模块包括:问题输入、数据采集、传输损耗、快速挑选、频率挑选及详细分析。在这几个模块中，数据采集模块用来获取包括全部发射机、接收机和天线的有关性能数据；传输损耗程序用来计算特定传播途径下电波传播的损耗情况；快速挑选模块是先对全部问题进行快速扫描，将明显不可能呈现电磁骚扰的响应对筛除，进而还规定剩余部分所必须分析的频率范围，指出潜在骚扰大小；频率间隔挑选根据频率间隔来剔除不造成骚扰的输出一响应对；详细分析模块对经快速挑选和频率挑选程序后的潜在干扰设备进行严格的检验。SEMCAP是一种大规模综合性的系统电磁兼容分析程序。这种程序的基本内容是将各种有关的干扰源、敏感设备和传输函数的数据存入计算机，并建立源模型库。这些计算机EMC分析软件都有其典型的基本推理过程，如SEMCAP，其过程包括:
[0007](I)找出一个可能受干扰的接受器；
[0008](2)找出一个可能干扰接受器的电磁干扰源；
[0009](3)确定由该干扰源通过所有耦合通道耦合到接受器的电磁能量；
[0010](4)对所有可能的电磁干扰源重复上述过程，并确定接受器性能恶化的程度；
[0011](5)对其它接受器重复上述过程。
【发明内容】
[0012]为了解决【背景技术】中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可为系统EMC设计提供有力的技术支持的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法。
[0013]本发明的技术解决方案是:本发明提供了一种无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特殊之处在于:所述无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法包括以下步骤:
[0014]I)选择一无线电系统；所述无线电系统包括发射机以及接收机；
[0015]2)判断步骤I)中的无线电系统是否满足频率剔除的条件，若是则退出电磁干扰余量计算过程；若否，则进行步骤3)；
[0016]3)对步骤I)中的无线电系统进行电磁干扰余量计算。
[0017]上述步骤2)中频率剔除的条件是:
[0018]所述无线电系统中的发射机杂波发射的频率极限是0.lfra? IOfra ;所述无线电系统中的接收机杂波响应的频率极限是0.1frai?lOf*。
[0019]上述步骤3)中无线电系统进行电磁干扰余量包括基波干扰余量FM、发射机干扰余量TIM、接收机干扰余量RIM以及杂波干扰余量SIM。
[0020]上述步骤3)中基波干扰余量FM的计算方式是:
[0021 ] FIM=Pt (f0T) +Gte (f0T) -L (f0T, d) +Get (f0E) -Pe (f0E)
[0022]其中:[0023]f0T是发射机基波发射频率，f0E是接收机基波响应频率，所述发射机基波发射频率以及接收机基波响应频率均可从设备基本参数中获取；
[0024]所述基波干扰余量FIM的频率间隔是:
[0025]Af=|f0T-f0E ；
[0026]所述发射机干扰余量TIM的计算方式是:
[0027]TIM=Pt (f0T) +Gte (f0T) -L (f0T, d) +Get (fSE) -Pe (fSE)
[0028]其中:
[0029]fSE是接收机杂波响应频率；所述接收机杂波响应频率fSK按如下方式确定:
【权利要求】
1.一种无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法包括以下步骤: 1)选择一无线电系统；所述无线电系统包括发射机以及接收机； 2)判断步骤I)中的无线电系统是否满足频率剔除的条件，若是则退出电磁干扰余量计算过程；若否，则进行步骤3); 3)对步骤I)中的无线电系统进行电磁干扰余量计算。
2.根据权利要求1所述的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述步骤2)中频率剔除的条件是: 所述无线电系统中的发射机杂波发射的频率极限是0.lfra~ IOfra ;所述无线电系统中的接收机杂波响应的频率极限是0.lf0E~lOf*。
3.根据权利要求2所述的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述步骤3)中无线电系统进行电磁干扰余量包括基波干扰余量FIM、发射机干扰余量TM、接收机干扰余量RIM以及杂波干扰余量SIM。
4.根据权利要求3所述的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述步骤3)中基波干扰余量FIM的计算方式是:
FIM=Pt (f0T) +Gte (f0T) -L (f0T, d) +Get (f0E) -Pe (f0E) 其中: f0T是发射机基波发射频率，foE是接收机基波响应频率，所述发射机基波发射频率以及接收机基波响应频率均可从设备基本参数中获取； 所述基波干扰余量FIM的频率间隔是:
Δ f= I f0T-f0E ； 所述发射机干扰余量TIM的计算方式是:
TIM=Pt (f0T) +Gte (f0T) -L (f0T, d) +Get (fSE) -Pe (fSE) 其中: fSR是接收机杂波响应频率；所述接收机杂波响应频率fSK按如下方式确定:
5.根据权利要求4所述的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述步骤3)之后还包括: .4)判断无线电系统进行电磁干扰余量的频率间隔Af是否大于0.2f0E ;若是，则该无线电系统的电磁干扰余量处于带外情况，不会引起电磁干扰，退出电磁干扰余量计算过程；若否，则进行步骤5); .5)将步骤3)所得到的电磁干扰余量进行频率修正。
6.根据权利要求5所述的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述步骤5)的具体实现方式是: .5.1)获取修正系数CF (BT, Be, Δ f)； .5.2)将步骤5.1)所得到的修正系数CF(BT，BK，Af)与步骤3)所得到的无线电系统的电磁干扰余量相加，并得到频率修正后的干扰余量IMf。
7.根据权利要求6所述的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述步骤5.1)的具体实现方式是: .5.1.1)根据无线电系统的电磁干扰余量的频率间隔判断修正类型；所述修正类型包括调谐情况以及失谐情况；所述失谐情况包括发射机发射调制边带可在主响应频率进入接收机的情况以及发射机主输出频率的功率可进入接收机失谐响应情况； .5.1.2)根据不同的修正类型获取修正系数CF (BT，BK，Af)。
8.根据权利要求7所述的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述步骤5.1.1)中 调谐情况的判断依据是Δf≤(Bt+Be)2 ； 所述修正类型是调谐情况时，所述获取修正系数CF (BT，BK，Af)是:
CF(BT, Be, Δf) =Klg (BeBt) 其中: 所述Bk是接收机3dB带宽；所述带宽的单位是Hz ； 所述Bt是发射机3dB带宽；所述带宽的单位是Hz ； 所述K是特定发射一响应组合的常数； 所述失谐情况的判断依据是Af>(BT+BK)2 ； 当发射机发射调制边带可在主响应频率进入接收机时，所述失谐情况的修正系数为: CFe(Bt, Be, Δ f) =Klg(BkBt) +M(Af) 其中: 所述M(Af)是在频率间隔时高于发射机功率的调制边带电平； 所述K是特定发射一响应组合的常数；
若 CFe (BT, Be, Δ f)的预测值小于-1OOdB,则 CFe (BT, Be, Λ f)取-1OOdB ； 当发射机主输出频率的功率可进入接收机失谐响应时，所述失谐情况的修正系数为: CFt (BT, Be, Af)=-S(Af) 其中: 所述S(Af)是在频率间隔Af时高于接收机基波敏感度的接收机选择性分贝数；
若 CFt (Bt, Be, Δ f)的预测值小于-1OOdB,则 CFt (Bt, Be, Λ f)取-1OOdB ； 所述失谐情况下的最终带宽修正系数是CFk(BT，BK，Af)与CFT(BT，BK，Af)中较大者，即:
CF (BT, Be, Δ f) =max [CFe (Bt, Be, Δ f)，CFt (Bt, Be, Λ f)]。
9.根据权利要求8所述的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法在步骤5)之后还包括: 6)天线及电波传播修正。
10.根据权利要求9所述的无线电系统间电磁干扰余量计算模型的构建方法，其特征在于:所述步骤6)的具体实现方式是: . 6.1)天线增益修正: 中、高增益面天线远场判定的条件是:
R>12A 低增益线天线远场判定的条件是: R>3A 上两式中: 所述I是天线口径尺寸； 所述R是场点到天线的距离； 所述λ是工作波长； 对于高增益面天线，其主轴线上的近场近似为:
【文档编号】H04B17/00GK103716102SQ201310739439
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】郭恩全, 杜浩, 荣海东, 陈晨 申请人:陕西海泰电子有限责任公司