無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，該無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法包括以下步驟：1）選擇一無線電系統(tǒng)；所述無線電系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)以及接收機(jī)；2）判斷步驟1）中的無線電系統(tǒng)是否滿足頻率剔除的條件，若是則退出電磁干擾余量計(jì)算過程；若否，則進(jìn)行步驟3）；3）對(duì)步驟1）中的無線電系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾余量計(jì)算。本發(fā)明提供了一種可為系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)提供有力的技術(shù)支持的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法。
【專利說明】無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁兼容性是指電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中，按照設(shè)計(jì)要求正常工作的能力，是電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的技術(shù)性能，所表征的是共存于同一電磁環(huán)境中的設(shè)備或者系統(tǒng)相互兼容的程度。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各類電氣、電子設(shè)備的日益廣泛應(yīng)用，空間電磁環(huán)境日趨復(fù)雜。特別是在一個(gè)部署了大量雷達(dá)、通信和導(dǎo)航等無線電系統(tǒng)的局部空間區(qū)域內(nèi)，無線電收發(fā)系統(tǒng)種類繁多、電磁信號(hào)密集，在這一局部區(qū)域內(nèi)的無線電系統(tǒng)之間可能形成嚴(yán)重的相互干擾，導(dǎo)致工作性能下降，甚至工作失效。如在戰(zhàn)爭(zhēng)中，為了達(dá)到戰(zhàn)斗要求，必然要在一個(gè)有限的空間里布置大量的電子和電氣設(shè)備。在地面防御系統(tǒng)的1000平方公里范圍內(nèi)，每個(gè)頻段的發(fā)射源數(shù)目分別為O?500MHz:485個(gè)；8?40GHz:40?50個(gè)；500?2000MHz:6個(gè)。在這樣的有限空間內(nèi)，如此多的無線電系統(tǒng)可能產(chǎn)生相互間干擾。
[0003]在通信中，移動(dòng)通信基站設(shè)備之間，移動(dòng)通信基站設(shè)備與微波通信設(shè)備共站安裝時(shí)，將可能產(chǎn)生互相干擾。有報(bào)道稱，處在同一區(qū)域內(nèi)的雷達(dá)使火箭誤發(fā)射。因此，為保證處于同一局部區(qū)域的無線電系統(tǒng)能夠正常、可靠地工作，對(duì)其電磁兼容性研究就十分重要。要在局部區(qū)域內(nèi)的無線電系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)電磁兼容，就要從形成電磁干擾的三要素出發(fā)，運(yùn)用兩個(gè)方面的措施。一是組織措施，制定和遵循一套完整的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、進(jìn)行合理的頻譜分配、控制與管理頻譜的使用等。二是采取技術(shù)措施，也就是進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)，從分析電磁輻射源、耦合通道和敏感設(shè)備著手，采取有效的技術(shù)手段，抑制騷擾源、消除或減弱騷擾的耦合、降低敏感設(shè)備對(duì)騷擾的響應(yīng)或者增加電磁敏感性電平。電磁兼容性設(shè)計(jì)主要是對(duì)系統(tǒng)之間或者系統(tǒng)內(nèi)部的電磁兼容性進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)、控制和評(píng)估，實(shí)現(xiàn)電磁兼容和最佳費(fèi)效比。電磁兼容性預(yù)測(cè)是電磁兼容設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，是在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)并解決問題的有效手段，能夠避免研制時(shí)間和費(fèi)用的雙重浪費(fèi)。
[0004]對(duì)處于同一局部區(qū)域內(nèi)的無線電系統(tǒng)而言，天線和天線之間的耦合成為影響無線電系統(tǒng)工作性能惡化的主要因素。在分析此區(qū)域的無線電系統(tǒng)間的電磁兼容性問題時(shí)，僅考慮無線電系統(tǒng)天線收發(fā)對(duì)之間的輻射干擾。處于同一區(qū)域內(nèi)的無線電系統(tǒng)之間的干擾情況如圖1所示，發(fā)射接收系統(tǒng)1、2、3之間有潛在干擾，同時(shí)對(duì)接收系統(tǒng)也有潛在干擾。
[0005]系統(tǒng)間電磁兼容性預(yù)測(cè)是一種通過理論計(jì)算對(duì)無線電系統(tǒng)間的電磁兼容性進(jìn)行分析的方法，具有計(jì)算快、成本低、參數(shù)修改方便、可以多次反復(fù)計(jì)算、預(yù)測(cè)成功率高等突出優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)間的電磁兼容性預(yù)測(cè)能夠定量給出局部區(qū)域內(nèi)的無線電系統(tǒng)間的電磁兼容情況，為局部區(qū)域內(nèi)的無線電系統(tǒng)間的空間位置布局提供參考。
[0006]EMC (Electromagnetic Compatibility)預(yù)測(cè)分析自從 1968 年由約翰遜和托馬斯等人提出EMC的計(jì)算機(jī)輔助分析以來，得到了重視。到了七十年代，隨著計(jì)算機(jī)的大量出現(xiàn)，使得EMC實(shí)現(xiàn)了定量計(jì)算，通過對(duì)各種干擾源、耦合通道、接收器建立一系列的物理、數(shù)學(xué)模型及必要數(shù)據(jù)庫(對(duì)各種典型器件和裝置做大量實(shí)驗(yàn)得出的)，可以在設(shè)計(jì)的初始階段就定量考慮EMC問題。在八十年代，國(guó)外已經(jīng)研制出了大量不同規(guī)模的預(yù)測(cè)分析軟件。主要軟件有美國(guó)羅姆航空發(fā)展中心研制開發(fā)的干擾預(yù)測(cè)程序IPP-1 (InterferencePrediction ProcessOne),以及美國(guó) SEMCAP(System and Electromagnetic CompatibilityAnalysisProgram)o IPP-1要用來分析和估計(jì)擬用的或者現(xiàn)有的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的潛在干擾。IPP-1是按模塊化的思想開發(fā)的，其主要子模塊包括:問題輸入、數(shù)據(jù)采集、傳輸損耗、快速挑選、頻率挑選及詳細(xì)分析。在這幾個(gè)模塊中，數(shù)據(jù)采集模塊用來獲取包括全部發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和天線的有關(guān)性能數(shù)據(jù)；傳輸損耗程序用來計(jì)算特定傳播途徑下電波傳播的損耗情況；快速挑選模塊是先對(duì)全部問題進(jìn)行快速掃描，將明顯不可能呈現(xiàn)電磁騷擾的響應(yīng)對(duì)篩除，進(jìn)而還規(guī)定剩余部分所必須分析的頻率范圍，指出潛在騷擾大??；頻率間隔挑選根據(jù)頻率間隔來剔除不造成騷擾的輸出一響應(yīng)對(duì)；詳細(xì)分析模塊對(duì)經(jīng)快速挑選和頻率挑選程序后的潛在干擾設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。SEMCAP是一種大規(guī)模綜合性的系統(tǒng)電磁兼容分析程序。這種程序的基本內(nèi)容是將各種有關(guān)的干擾源、敏感設(shè)備和傳輸函數(shù)的數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)，并建立源模型庫。這些計(jì)算機(jī)EMC分析軟件都有其典型的基本推理過程，如SEMCAP，其過程包括:
[0007](I)找出一個(gè)可能受干擾的接受器；
[0008](2)找出一個(gè)可能干擾接受器的電磁干擾源；
[0009](3)確定由該干擾源通過所有耦合通道耦合到接受器的電磁能量；
[0010](4)對(duì)所有可能的電磁干擾源重復(fù)上述過程，并確定接受器性能惡化的程度；
[0011](5)對(duì)其它接受器重復(fù)上述過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可為系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)提供有力的技術(shù)支持的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:本發(fā)明提供了一種無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特殊之處在于:所述無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法包括以下步驟:
[0014]I)選擇一無線電系統(tǒng)；所述無線電系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)以及接收機(jī)；
[0015]2)判斷步驟I)中的無線電系統(tǒng)是否滿足頻率剔除的條件，若是則退出電磁干擾余量計(jì)算過程；若否，則進(jìn)行步驟3)；
[0016]3)對(duì)步驟I)中的無線電系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾余量計(jì)算。
[0017]上述步驟2)中頻率剔除的條件是:
[0018]所述無線電系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)雜波發(fā)射的頻率極限是0.lfra? IOfra ;所述無線電系統(tǒng)中的接收機(jī)雜波響應(yīng)的頻率極限是0.1frai?lOf*。
[0019]上述步驟3)中無線電系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾余量包括基波干擾余量FM、發(fā)射機(jī)干擾余量TIM、接收機(jī)干擾余量RIM以及雜波干擾余量SIM。
[0020]上述步驟3)中基波干擾余量FM的計(jì)算方式是:
[0021 ] FIM=Pt (f0T) +Gte (f0T) -L (f0T, d) +Get (f0E) -Pe (f0E)
[0022]其中:[0023]f0T是發(fā)射機(jī)基波發(fā)射頻率，f0E是接收機(jī)基波響應(yīng)頻率，所述發(fā)射機(jī)基波發(fā)射頻率以及接收機(jī)基波響應(yīng)頻率均可從設(shè)備基本參數(shù)中獲??；
[0024]所述基波干擾余量FIM的頻率間隔是:
[0025]Af=|f0T-f0E ；
[0026]所述發(fā)射機(jī)干擾余量TIM的計(jì)算方式是:
[0027]TIM=Pt (f0T) +Gte (f0T) -L (f0T, d) +Get (fSE) -Pe (fSE)
[0028]其中:
[0029]fSE是接收機(jī)雜波響應(yīng)頻率；所述接收機(jī)雜波響應(yīng)頻率fSK按如下方式確定:
【權(quán)利要求】
1.一種無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法包括以下步驟: 1)選擇一無線電系統(tǒng)；所述無線電系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)以及接收機(jī)； 2)判斷步驟I)中的無線電系統(tǒng)是否滿足頻率剔除的條件，若是則退出電磁干擾余量計(jì)算過程；若否，則進(jìn)行步驟3); 3)對(duì)步驟I)中的無線電系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾余量計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述步驟2)中頻率剔除的條件是: 所述無線電系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)雜波發(fā)射的頻率極限是0.lfra~ IOfra ;所述無線電系統(tǒng)中的接收機(jī)雜波響應(yīng)的頻率極限是0.lf0E~lOf*。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述步驟3)中無線電系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾余量包括基波干擾余量FIM、發(fā)射機(jī)干擾余量TM、接收機(jī)干擾余量RIM以及雜波干擾余量SIM。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述步驟3)中基波干擾余量FIM的計(jì)算方式是:
FIM=Pt (f0T) +Gte (f0T) -L (f0T, d) +Get (f0E) -Pe (f0E) 其中: f0T是發(fā)射機(jī)基波發(fā)射頻率，foE是接收機(jī)基波響應(yīng)頻率，所述發(fā)射機(jī)基波發(fā)射頻率以及接收機(jī)基波響應(yīng)頻率均可從設(shè)備基本參數(shù)中獲??； 所述基波干擾余量FIM的頻率間隔是:
Δ f= I f0T-f0E ； 所述發(fā)射機(jī)干擾余量TIM的計(jì)算方式是:
TIM=Pt (f0T) +Gte (f0T) -L (f0T, d) +Get (fSE) -Pe (fSE) 其中: fSR是接收機(jī)雜波響應(yīng)頻率；所述接收機(jī)雜波響應(yīng)頻率fSK按如下方式確定:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述步驟3)之后還包括: .4)判斷無線電系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾余量的頻率間隔Af是否大于0.2f0E ;若是，則該無線電系統(tǒng)的電磁干擾余量處于帶外情況，不會(huì)引起電磁干擾，退出電磁干擾余量計(jì)算過程；若否，則進(jìn)行步驟5); .5)將步驟3)所得到的電磁干擾余量進(jìn)行頻率修正。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述步驟5)的具體實(shí)現(xiàn)方式是: .5.1)獲取修正系數(shù)CF (BT, Be, Δ f)； .5.2)將步驟5.1)所得到的修正系數(shù)CF(BT，BK，Af)與步驟3)所得到的無線電系統(tǒng)的電磁干擾余量相加，并得到頻率修正后的干擾余量IMf。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述步驟5.1)的具體實(shí)現(xiàn)方式是: .5.1.1)根據(jù)無線電系統(tǒng)的電磁干擾余量的頻率間隔判斷修正類型；所述修正類型包括調(diào)諧情況以及失諧情況；所述失諧情況包括發(fā)射機(jī)發(fā)射調(diào)制邊帶可在主響應(yīng)頻率進(jìn)入接收機(jī)的情況以及發(fā)射機(jī)主輸出頻率的功率可進(jìn)入接收機(jī)失諧響應(yīng)情況； .5.1.2)根據(jù)不同的修正類型獲取修正系數(shù)CF (BT，BK，Af)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述步驟5.1.1)中 調(diào)諧情況的判斷依據(jù)是Δf≤(Bt+Be)2 ； 所述修正類型是調(diào)諧情況時(shí)，所述獲取修正系數(shù)CF (BT，BK，Af)是:
CF(BT, Be, Δf) =Klg (BeBt) 其中: 所述Bk是接收機(jī)3dB帶寬；所述帶寬的單位是Hz ； 所述Bt是發(fā)射機(jī)3dB帶寬；所述帶寬的單位是Hz ； 所述K是特定發(fā)射一響應(yīng)組合的常數(shù)； 所述失諧情況的判斷依據(jù)是Af>(BT+BK)2 ； 當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)射調(diào)制邊帶可在主響應(yīng)頻率進(jìn)入接收機(jī)時(shí)，所述失諧情況的修正系數(shù)為: CFe(Bt, Be, Δ f) =Klg(BkBt) +M(Af) 其中: 所述M(Af)是在頻率間隔時(shí)高于發(fā)射機(jī)功率的調(diào)制邊帶電平； 所述K是特定發(fā)射一響應(yīng)組合的常數(shù)；
若 CFe (BT, Be, Δ f)的預(yù)測(cè)值小于-1OOdB,則 CFe (BT, Be, Λ f)取-1OOdB ； 當(dāng)發(fā)射機(jī)主輸出頻率的功率可進(jìn)入接收機(jī)失諧響應(yīng)時(shí)，所述失諧情況的修正系數(shù)為: CFt (BT, Be, Af)=-S(Af) 其中: 所述S(Af)是在頻率間隔Af時(shí)高于接收機(jī)基波敏感度的接收機(jī)選擇性分貝數(shù)；
若 CFt (Bt, Be, Δ f)的預(yù)測(cè)值小于-1OOdB,則 CFt (Bt, Be, Λ f)取-1OOdB ； 所述失諧情況下的最終帶寬修正系數(shù)是CFk(BT，BK，Af)與CFT(BT，BK，Af)中較大者，即:
CF (BT, Be, Δ f) =max [CFe (Bt, Be, Δ f)，CFt (Bt, Be, Λ f)]。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法在步驟5)之后還包括: 6)天線及電波傳播修正。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線電系統(tǒng)間電磁干擾余量計(jì)算模型的構(gòu)建方法，其特征在于:所述步驟6)的具體實(shí)現(xiàn)方式是: . 6.1)天線增益修正: 中、高增益面天線遠(yuǎn)場(chǎng)判定的條件是:
R>12A 低增益線天線遠(yuǎn)場(chǎng)判定的條件是: R>3A 上兩式中: 所述I是天線口徑尺寸； 所述R是場(chǎng)點(diǎn)到天線的距離； 所述λ是工作波長(zhǎng)； 對(duì)于高增益面天線，其主軸線上的近場(chǎng)近似為:
【文檔編號(hào)】H04B17/00GK103716102SQ201310739439
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】郭恩全, 杜浩, 榮海東, 陳晨 申請(qǐng)人:陜西海泰電子有限責(zé)任公司