無線電測控設備的幹擾機理及抗幹擾電路技術
發布時間:2011-11-11
中心議題:
- 無線電測控裝備的幹擾分類及傳遞方式
- 無線電測控裝備抗幹擾電路的技術實現
解決方案:
- 接地技術
- 濾波技術
- 布線技術
- 屏蔽技術和光纖傳輸技術
1.引言
zhongsuozhouzhi,jieshoujizaiwuxiandiancekongzhuangbeizhongdeweizhijieyutianxianhexinhaochulixitongzhijian。qigongnengshicongtianxianshangsuojieshoudaodexuduodiancixinhaozhongxuanchuyouyongdemubiaohuibo,jingguofangda、zhuanhuanyihousonggeixinhaochulihuozhongduanxianshishebei。youyuwomensuoxuyaodezhishiyouyongxinhao,qitabuxuyaodediancixinhaodouchengweiganrao。yincijieshoujidegongnengzhiyijiushicongbaokuoganraodexinhaozhong,xuanzesuoxuyaodemubiaoxinhao,bingyizhiganraoxinhao。zaiwuxiandiancekongzhuangbeizhong,zhongpinjieshoujikecaiyongduozhongkangganraocuoshi,yicitigaolejieshoujidexingnengzhibiao,yiquebaocekongzhuangbeixinhaochuliheceliangjingdu。
隨sui著zhe無wu線xian通tong信xin技ji術shu的de迅xun猛meng發fa展zhan,測ce控kong裝zhuang備bei所suo處chu電dian磁ci環huan境jing日ri益yi複fu雜za,裝zhuang設she備bei間jian的de各ge種zhong幹gan擾rao問wen題ti將jiang更geng加jia突tu出chu。本ben文wen從cong工gong程cheng需xu要yao出chu發fa,通tong過guo對dui測ce控kong裝zhuang備bei中zhong頻pin接jie收shou機ji所suo受shou幹gan擾rao信xin號hao產chan生sheng的de機ji理li和he傳chuan遞di方fang式shi的de分fen析xi,提ti出chu了le對dui各ge種zhong幹gan擾rao的de解jie決jue方fang法fa和he途tu徑jing,可ke供gong測ce控kong技ji術shu人ren員yuan工gong程cheng實shi踐jian中zhong參can考kao。
2.幹擾的分類及傳遞方式
一般而言,無線電測控裝備中易受幹擾的部分是中頻接收機,除此之外還有模擬器、溫度控製、伺服控製、視頻處理、中(zhong)心(xin)機(ji)和(he)控(kong)製(zhi)機(ji)以(yi)及(ji)顯(xian)控(kong)台(tai)等(deng)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)。因(yin)而(er),中(zhong)頻(pin)接(jie)收(shou)機(ji)工(gong)作(zuo)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)十(shi)分(fen)複(fu)雜(za)。這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)在(zai)工(gong)作(zuo)時(shi)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)形(xing)式(shi)的(de)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao),影(ying)響(xiang)接(jie)收(shou)機(ji)的(de)工(gong)作(zuo)性(xing)能(neng)。
2.1 幹擾的分類
根據無線電測控裝備中頻接收機的工作環境,幹擾按照其產生和傳播途徑的不同,一般可以分為以下幾種:
(1)電源幹擾: 這種幹擾的現象十分普遍。它是由不同的電子係統(或同一係統中的不同電路)共用同一個電源時,由公共阻抗(即電源的內阻)的耦合會形成自身噪聲的輸出或對外來幹擾的接收,從而引起中頻接收信號的幹擾;
(2)感應噪聲幹擾: 這種幹擾在每個電路板的設計中都存在,它是由於電路布線或元器件安裝位置不合理而形成的相互間的電場感應、磁場感應以及電磁感應所產生的幹擾;
(3)反射噪聲幹擾: 長chang線xian傳chuan輸shu中zhong,由you於yu傳chuan輸shu阻zu抗kang不bu匹pi配pei會hui產chan生sheng反fan射she噪zao聲sheng,而er這zhe種zhong反fan射she噪zao聲sheng會hui對dui其qi他ta電dian路lu形xing成cheng噪zao聲sheng幹gan擾rao。測ce控kong裝zhuang備bei機ji房fang各ge種zhong傳chuan輸shu線xian非fei常chang多duo,極ji易yi對dui接jie收shou機ji產chan生sheng幹gan擾rao;
(4)自激振蕩所形成的幹擾: 這種幹擾在接收機中很常見。它是在具有放大功能的電路中由於不正當的正反饋耦合引起的自激振蕩所產生的噪聲幹擾。
(5)失真噪聲幹擾:信號在傳輸過程中,會由於電路工作異常而導致信號波形發生畸變。當畸變波形的諧波分量較大時,特別是和接收機60MHZ中頻信號頻率相同時,會產生很大的幹擾,影響接收機正常工作。
2.2 幹擾的傳遞方式
噪聲源所產生的噪聲之所以能夠幹擾正常工作的電子係統,是因為存在著一定的傳播途徑即耦合通道。圖1所示為典型的噪聲傳播途徑框圖。

圖1 噪聲傳播途徑方框圖
從大的方麵來分,幹擾的傳遞途徑有兩條:即通過空間輻射和通過導線傳導。
2.2.1通過導線傳導幹擾
幹擾通過導線傳輸主要通過公共阻抗耦合和接地環路耦合方式產生幹擾。當設備或元器件公用電源線和地線時(在印製板上是電源軌線和地線軌線),設she備bei或huo元yuan器qi件jian之zhi間jian就jiu會hui通tong過guo公gong共gong阻zu抗kang產chan生sheng相xiang互hu幹gan擾rao。電dian源yuan線xian和he地di線xian本ben身shen的de電dian阻zu很hen低di,但dan由you於yu包bao含han分fen布bu電dian感gan,所suo以yi高gao頻pin時shi其qi阻zu抗kang不bu可ke忽hu略lve。高gao頻pin幹gan擾rao電dian流liu就jiu會hui在zai公gong共gong阻zu抗kang上shang產chan生sheng相xiang當dang可ke觀guan的de幹gan擾rao電dian壓ya。當dang兩liang個ge設she備bei相xiang互hu間jian有you信xin號hao連lian接jie,同tong時shi又you各ge自zi在zai不bu同tong地di點dian接jie地di時shi,如ru果guo兩liang個ge接jie地di點dian之zhi間jian存cun在zai電dian位wei差cha,就jiu會hui產chan生sheng地di環huan幹gan擾rao。
2.2.2 通過空間傳播幹擾
幹擾通過空間傳播時,產生幹擾的形式分為近場耦合和遠場輻射兩種。如果敏感電路離幹擾源的距離r<λ/2π(λ為幹擾源最高頻率波長)則為近場耦合,幹擾源通過電場和磁場對敏感電路產生幹擾。
設備內部各部分電路之間的幹擾常為近場耦合方式。若r>λ/2π時則為遠場輻射幹擾。一般設備或係統之間的幹擾屬於遠場輻射幹擾。
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3.測控裝備抗幹擾電路的技術實現
3.1 中頻接收機的組成及功能
以雷達測控裝備為例,中頻接收機主要包括中頻接收機組合和視頻接收機組合。其反射和應答通道的組成和原理框圖分別如圖2、3所示。

圖2 中頻接收機應答通道組成原理框

圖3 中頻接收機反射通道組成原理框
雷達中頻接收機是兩個獨立的三路單脈衝接收機,六路中頻接收機中可采用兩個32dB數控衰減器來實現接收機間數控AGC功能,為了保證衰減器全部衰減時係統的噪聲係數,在兩個衰減器之間增加了放大器。反射通道采用了三種SAW脈衝壓縮器件以處理各種波形的線形調頻信號。
視頻接收組合是由I/Q正(zheng)交(jiao)鑒(jian)相(xiang)器(qi)和(he)視(shi)頻(pin)放(fang)大(da)器(qi)組(zu)成(cheng)。其(qi)中(zhong)應(ying)用(yong)數(shu)控(kong)衰(shuai)減(jian)器(qi)實(shi)時(shi)調(tiao)整(zheng)各(ge)路(lu)本(ben)振(zhen)信(xin)號(hao)的(de)相(xiang)位(wei),以(yi)達(da)到(dao)補(bu)償(chang)接(jie)收(shou)機(ji)係(xi)統(tong)相(xiang)位(wei)一(yi)致(zhi)性(xing)的(de)目(mu)的(de)。最(zui)後(hou)輸(shu)出(chu)反(fan)射(she)和(he)應(ying)答(da)的(de)12路I/Q信號以及反射和應答的檢波信號。
3.2中頻接收機抗幹擾的技術實現
無線電測控裝備用於靶場試驗的精密跟蹤測量時,對接收機的靈敏度、動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)和(he)增(zeng)益(yi)都(dou)提(ti)出(chu)了(le)很(hen)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。而(er)降(jiang)低(di)接(jie)收(shou)機(ji)內(nei)部(bu)噪(zao)聲(sheng)和(he)外(wai)界(jie)幹(gan)擾(rao)則(ze)是(shi)實(shi)現(xian)接(jie)收(shou)機(ji)高(gao)精(jing)度(du)工(gong)作(zuo)的(de)關(guan)鍵(jian)。故(gu)在(zai)中(zhong)頻(pin)接(jie)收(shou)機(ji)中(zhong)采(cai)取(qu)相(xiang)應(ying)的(de)措(cuo)施(shi)來(lai)解(jie)決(jue)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)是(shi)最(zui)為(wei)有(you)效(xiao)的(de)。
3.2.1 接地和接地技術
zaidianzishebeizhong,zhengquedejiedishiyizhizaoshenghefangzhiganraodezhuyaofangfa,ershebeidianludeyigezhuyaoganraotujingjiushitongguobuhelijiedixianyinqide。yincizhengquedechulidianludejiediwentishibaozhengjieshoujizhengchanggongzuohejingdudeguanjian。zaizhongpinjieshoujizhongyoushuzidi、模擬地和電源地三種。
模擬地:模擬地是模擬電路零電位公共基準。在相控陣雷達中頻接收機中,主要是各級放大器的地。這類放大器工作在60MHz的頻率上,很容易接收外來的幹擾信號和產生自激而形成幹擾。
數字地:shuzidiyechengweiluojidi,shishuzidianlulingdianpingdegonggongxian。youyushuzixinhaoyibanjiaoqiang,yinciduishuzidixiandeyaoqiujiaomonididi。danshikaolvdaoshuzixinhaoyibangongzuozaimaichongzhuangtai,erdongtaimaichongdianliurongyizaizasandejiedizukangshangchanshengganraodianya,gaidianyayoushisuiranshangweiduishuzidianlubenshendegongzuozaochengyingxiang,danduiyuxinhaojiaoruodexinhaoyuandianluhuomonidianlulaishuo,wangwangkenengyijingxingchengleyanzhongdeganrao。
電源地:電(dian)源(yuan)地(di)是(shi)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)的(de)接(jie)地(di)線(xian),也(ye)是(shi)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)和(he)其(qi)他(ta)電(dian)路(lu)公(gong)共(gong)的(de)基(ji)準(zhun)線(xian)。在(zai)中(zhong)頻(pin)接(jie)收(shou)機(ji)中(zhong)有(you)單(dan)獨(du)的(de)電(dian)源(yuan)組(zu)合(he),在(zai)電(dian)源(yuan)組(zu)合(he)內(nei)部(bu)數(shu)字(zi)地(di)和(he)模(mo)擬(ni)地(di)是(shi)相(xiang)連(lian)的(de),但(dan)中(zhong)放(fang)組(zu)合(he)和(he)視(shi)放(fang)組(zu)合(he)的(de)電(dian)源(yuan)是(shi)嚴(yan)格(ge)分(fen)開(kai)的(de)。
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3.2.2 濾波技術
濾波器是一種使有用信號通過而阻止無用信號通過的電子網絡。
在抗幹擾電路中,濾波器常常被用來對噪聲、幹(gan)擾(rao)等(deng)一(yi)些(xie)非(fei)工(gong)作(zuo)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)抑(yi)製(zhi)或(huo)衰(shuai)減(jian),達(da)到(dao)淨(jing)化(hua)工(gong)作(zuo)信(xin)號(hao)的(de)目(mu)的(de)。特(te)別(bie)是(shi)對(dui)抑(yi)製(zhi)由(you)導(dao)線(xian)傳(chuan)導(dao)耦(ou)合(he)到(dao)電(dian)路(lu)中(zhong)而(er)又(you)對(dui)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)頻(pin)率(lv)特(te)性(xing)的(de)幹(gan)擾(rao)效(xiao)果(guo)十(shi)分(fen)明(ming)顯(xian)。在(zai)測(ce)控(kong)裝(zhuang)備(bei)接(jie)收(shou)機(ji)中(zhong)大(da)量(liang)的(de)應(ying)用(yong)濾(lv)波(bo)技(ji)術(shu)來(lai)抗(kang)幹(gan)擾(rao)。主(zhu)要(yao)有(you)旁(pang)路(lu)濾(lv)波(bo)和(he)去(qu)耦(ou)濾(lv)波(bo)兩(liang)種(zhong)。
旁路濾波器:旁路濾波器是一種最常見的無源濾波器電路,主要用於對電源網中幹擾信號的濾除,同時可以濾除交流分量而保持直流分量。
在測控裝備電源的輸入端采用了這種電路。電路如圖4所示,其中,經過改進使脈壓後的信號特性有了很大改善。第一,消除了原來脈壓的過衝現象,第二,降低副瓣的影響。

圖4 旁路LC濾波器
去耦濾波器:眾所周知,當一個直流電源給多個電路供電時,如處理不當,可由電源的內阻引起各電路間的相互幹擾或產生自激振蕩之類的噪聲。
在測控裝備接收機中,解決的辦法是在每個電路的直流電源進線端與地之間加接LC去耦濾波器。利用去耦濾波器可以把電路和電源隔離,以消除各電路間的耦合。
3.2.3 布線技術
電dian子zi係xi統tong的de布bu線xian包bao括kuo各ge印yin刷shua電dian路lu板ban的de設she計ji走zou線xian和he機ji櫃gui信xin號hao傳chuan輸shu電dian纜lan走zou線xian。由you於yu接jie收shou機ji本ben身shen的de靈ling敏min性xing以yi及ji所suo處chu的de電dian磁ci環huan境jing的de複fu雜za性xing。所suo以yi在zai抑yi製zhi幹gan擾rao上shang,布bu線xian是shi十shi分fen重zhong要yao的de。
在印刷電路板的布線設計上,主要注意以下幾點:
(1)輸入回路與輸出回路盡量遠離,以免輸出信號反饋到輸入回路而產生自激振蕩。
(2)信號的走線應呈直線狀,盡量避免交錯。
(3)采用較大麵積的接地銅箔。
(4)zaidianlubandexuanyongshangcaiyongsicengyinzhibanjiegou,jiangdianyuanxianhedixianquanbuzuodaozhongjianliangceng,xingchengdamianjidedianyuanmianhedixianmian,congerjiangdilexinhaotexingzukang,jianxiaolechuanrao。
3.2.4 屏蔽技術和光纖傳輸技術
噪聲信號對電子電路所形成的幹擾按其耦合方式一般可分為電場感應耦合、磁場感應耦合和電磁感應耦合三類。相應的屏蔽也分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽三種。
wuxiandiancekongzhuangbeizhongzhuyaocaiyongjiangganraoyuanpingbihegelidefangfashitamenbuxiangwaifushe。jieshoujizhongxinhaodechuanshucaiyongpingbizhilianghao,xingnengzhibiaogaodetongzhoudianlan。jinguanruci,zaichuanshu20MHz的同步信號時,它的3次諧波對60MHz的中頻信號還存在一定幹擾。針對這種情況,對於主要的傳輸信號電纜采取雙屏蔽線來傳輸,以提高抗幹擾性能。
另外,還有一種徹底解決20MHz同步信號的幹擾,即利用光纖來傳輸影響較大的20MHz信號。這樣在空間便不會輻射3次諧波,也就不會幹擾60MHz的中頻信號。
zuijiandandetiaozhiguangmaichongkeyoufaguangqijiandedao,jiangdianxinhaojingshidangdegonglvfangdaqifangdahou,qudongfaguangqijian,jingyoutoujingjinruguangxianjieshoutoujikebianchengxiangyingdedeguangmaichongxinhao。guangxinhaodejieshouyibanyouguangminqijianlaiwancheng,youguangxianchuanshudeguangmaichongxinhaojingguangxianlianjieqisheruguangminqijian,jikeyouguangminqijianshuchuduiyingdedianxinhao,congerwanchengmaichongxinhaotongguoguanglandefasonghejieshou。
4.結論
在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)中(zhong),解(jie)決(jue)測(ce)控(kong)裝(zhuang)備(bei)抗(kang)幹(gan)擾(rao)的(de)措(cuo)施(shi)有(you)多(duo)種(zhong)方(fang)法(fa),無(wu)線(xian)電(dian)中(zhong)頻(pin)接(jie)收(shou)機(ji)常(chang)采(cai)用(yong)以(yi)上(shang)多(duo)種(zhong)抗(kang)幹(gan)擾(rao)技(ji)術(shu),保(bao)證(zheng)了(le)接(jie)收(shou)機(ji)能(neng)在(zai)複(fu)雜(za)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)中(zhong)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo),同(tong)時(shi)也(ye)大(da)大(da)的(de)提(ti)高(gao)了(le)接(jie)收(shou)機(ji)的(de)精(jing)度(du)和(he)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)質(zhi)量(liang)。在(zai)將(jiang)來(lai)測(ce)控(kong)裝(zhuang)備(bei)操(cao)管(guan)工(gong)作(zuo)中(zhong),我(wo)們(men)可(ke)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)工(gong)作(zuo)需(xu)要(yao),利(li)用(yong)以(yi)上(shang)方(fang)法(fa)合(he)理(li)的(de)解(jie)決(jue)遇(yu)到(dao)的(de)類(lei)似(si)問(wen)題(ti)。
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