无线电通信系统中的电磁兼容技术12

第九章无线电通信系统中的电磁兼容技术第九章无线电通信系统中的电磁兼容技术一、教学内容及时间安排9.1无线电通信系统中的电磁波干扰(无线电干扰)9.2无线电发射机的杂散发射9.3无线电波传播的杂散干扰(杂散波)9.4移动通信中的电磁波干扰9.5无线电通信系统中的电磁兼容技术9.6频率的指配与管制9.7无线电发射机的杂散发射功率电平限值9.8频谱共用中的电磁兼容技术9.9蜂窝移动通信系统中的电磁兼容技术9.10无线电通信系统中的其他电磁兼容技术二、教学目的及要求通过这部分内容的教学，使学员对电磁兼容与频谱管理的概念和基础理论有基本的理解，对电磁兼容性标准和规范和电磁兼容性的实施方法及其重要性有一定的认识。第九章无线电通信系统中的电磁兼容技术二、教学目的及要求1．了解无线电通信系统中的电磁干扰。2．掌握无线电通信系统中的电磁兼容技术。3．掌握无线电通信系统中的电磁兼容标准。4．了解计算机系统中电磁兼容技术，工业环境中的抗干扰技术，计算机电磁信息泄漏与防护。三、本次课重点与难点无线电通信系统中的电磁干扰四、教学方法与手段采用课堂多媒体教学手段进行理论教学。五、能力与素质培养考察学员对无线电通信中的电磁兼容技术基本理论与无线电通信中的电磁兼容技术的理解和掌握程度，提高解决实际问题的分析能力。六、具体教学内容9.1无线电通信系统中的电磁波干扰(无线电干扰)9.2无线电发射机的杂散发射9.3无线电波传播的杂散干扰(杂散波)9.4移动通信中的电磁波干扰9.5无线电通信系统中的电磁兼容技术9.6频率的指配与管制9.7无线电发射机的杂散发射功率电平限值9.8干扰协调区9.9频谱共用中的电磁兼容技术9.10蜂窝移动通信系统中的电磁兼容技术9.11无线电通信系统中的其他电磁兼容技术八、思考题及课后阅读资料《电磁兼容原理与设计》（杨克俊）《军事无线电管理概论》《电磁频谱工程基础》九、作业电磁兼容(EMC，ElectroMagneticCompatibility)一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作又互不干扰，达到“兼容”状态。换句话说，电磁兼容是指电子线路、设备、系统相互不影响，从电磁角度具有相容性的状态。相容性包括设备内电路模块之间的相容性、设备之间的相容性和系统之间的相容性。1．1．2电磁兼容的含义一.无线电通信系统中频率的指配与管理9．1无线电通信系统中的电磁波于扰(无线电干扰)无线电通信系统中的电磁波干扰(或称无线电干扰)是指在无线电通信过程中发生的，致有用信号接收质量下降、损害或阻碍的状态及事实。无线电干扰信号是指通过直接耦合间接耦合方式进入接收设备信道或系统的电磁波信号(电磁能量)。它可以对无线电通信所需接收信号的接收产生影响，导致性能下降，质量恶化，信息误差或丢失，甚至阻断了通信的进行。因此，通常说，无用的无线电信号引起有用无线电信号接收质量下降或损害的事实，我们称之为无线电干扰(电磁波干扰)。一.无线电通信系统中频率的指配与管理9．1．1无线电发射机的杂散发射无线电发射机的杂散发射(Spuriousemission)的定义为：必要带宽之外的某个或某些频率的发射，其发射电平可降低而不致影响相应信息的传送。杂散发射包括谐波发射、寄生发射、互调产物以及变频产物，但带外发射除外(如图9—1所示)。一.无线电通信系统中频率的指配与管理1．无线电发射的几个基本概念：(1)必要带宽(Necessarybandwidth)对给定的发射类别而言，恰好足以保证在规定的条件下所要求的速率和质量的信息传输的频带宽度对于多通道或多载频发射机或转发器，几个载频可能同时从一个末级放大器输出或从一个被激活的天线发射，此时必要带宽为发射机或转发器的频率带宽。一.无线电通信系统中频率的指配与管理(2)带外发射(Out-of-bandemission)由调制过程产生的，刚超出必要带宽的一个或多个频率的发射，但杂散发射除外(如图9－1所示)。一.无线电通信系统中频率的指配与管理频率落在刚超出必要带宽到离开发射中心频率250％的必要带宽的频带范围内的任何不需要发射，都被看作是带外发射。对于多通道或多载频发射机或转发器，几个载频可能同时从一个末级放大器输出或一个被激活的天线发射，发射的中心频率取发射机或转发器的-3dB带宽的中心。一.无线电通信系统中频率的指配与管理(3)无用发射(Unwantedemissions)由杂散发射和带外发射组成的发射(如图9—1所示)。(4)谐波发射(Harmonicemissions)频率是发射中心频率整数倍的杂散发射。(5)寄生发射(Parasiticemissions)既不依赖于发射机的载频或特征频率而产生，也不依赖于产生载频或特征频率的振荡频率而产生的发射，它是由于电路中的寄生参量或自激引起的杂散发射。一.无线电通信系统中频率的指配与管理(7)变频产物(Frequencyconversionproducts)在形成载频或特征频率过程中产生的任何振荡的杂散发射，但不包括载频和特征频率的波频率。(8)特征频率(Characteristicfrequency)在给定的发射中，易于识别和测量的频率。2．谐波发射发射机谐波发生的主要原因是射频功率放大器的波形失真。当发射机的阳极与输出电路间在谐波频率上满足谐振条件时，谐波的幅度将高到难以接受的水平。一.无线电通信系统中频率的指配与管理3．寄生发射寄生发射是振荡器在产生载波或特征频率时偶然生成的发射，其频率与载波或特征频率关。寄生振荡的频率基本上与那些到达发射机的输入信号无关。无法给出抑制这些振荡方的通用规则，由于寄生振荡与电路正常操作无关，每种情况都必须根据它们的意外现象去服它。抑制的办法如改善高低电平电路之间的屏蔽；在发射机的不同环节注意布线，在射频电部分采用电缆线或采用具有滤波的引线；尽量克服为了消除一种频率振荡插入一电路后，而又增加了一种新的频率振荡；尽量避免由于晶体管放大器极间电容的变化，在低频不能足退耦条件时，而产生与基波无关的高频振荡。一.无线电通信系统中频率的指配与管理4．互调产物发射引起互调产物发射的原因通常是发射机内的非线性元件所致，如混频器、调制器等。若干个信号加至非线性器件上，由于非线性特性的作用，将生成大量的互调产物。另为了提高效率，发射机的输出级要工作在C类状态上，当一台发射机的输出级与另合发射机的输出信号相互耦合时，也会产生互调产物。一.无线电通信系统中频率的指配与管理4．互调产物发射引起互调产物发射的原因通常是发射机内的非线性元件所致，如混频器、调制器等。若干个信号加至非线性器件上，由于非线性特性的作用，将生成大量的互调产物。另为了提高效率，发射机的输出级要工作在C类状态上，当一台发射机的输出级与另合发射机的输出信号相互耦合时，也会产生互调产物。一.无线电通信系统中频率的指配与管理为了减少发射机互调干扰，可以采取以下措施：(1)尽量增加发射机之间的去耦损耗，如图9—2所示的，增大天线间的空间隔离度；在发射机输出端串接环行器或单向器；在发射机输出端和馈线之间插入高Q带通滤波器；发射机的各个环节必须有良好的匹配效果，以避免信号反射造成去耦损耗的减小；选用屏蔽良好的馈线，并避免多根馈线相互靠近平行设置等。一.无线电通信系统中频率的指配与管理(2)选用无三阶互调的频道组。(3)调整发射机的工作状态。(4)采用自动功率控制系统，如陆地移动通信系统，当移动台距基站较近时，移动台发射功率自动降低。(5)改为时分、码分工作方式，失掉互调机会。因为在多频道共用下其载频发射受到时间分割或码分控制，不同发射频率无法进入非线性区工作，即失掉互调机会。(6)改进非线性的动态范围。一.无线电通信系统中频率的指配与管理1．频率的指配频率指配是有权机关通过一定程序将频率指配给某一电台在规定的条件下使用的行为。基本要求是：(1)指配频率和使用频率，必须遵守国家对无线电频率划分和分配的有关规定(2)指配频率和使用频率，必须按规定权限进行；(3)指配频率和使用频率，必须符合科学、经济、理、充分、有效的利用。在满足完成通信任务的前提下2.频谱管制：频谱管制包括执法和监测两个方面。频谱管制通过提供测量信息来支持频谱管理，测量信息可用于：(1)通过验证发射信号的技术操作特性，监测和识别末授权的发射机来确保同国家频谱管理的规则和法规相一致(2)定位干扰源并解决干扰问题，(3)决定信道和频段的用途，包括评价信道的可用性并证实频率指配过程和频谱分析方法的有效性。一.无线电通信系统中频率的指配与管理频谱的有效管理取决于频谱管理人员通过执行频谱管理条例对频谱使用进行管制的能力。(1)强制检查–调查干扰投诉–调查非法操作和不符合无线电台执照规定的操作–为诉讼案件收集信息并协助执法机构；–确保无线电台的操作者遵守国家及国际法律、规则要求；–进行技术测量，如发射机的输出噪声功率、失真等，这很难或不太可能通过监测进行。(2)监测一.无线电通信系统中频率的指配与管理1．杂散发射限值的使用与参考带宽(1)杂散发射限值的使用①杂散发射的电子依据无线电发射机的业务特性应该用在杂散发射频率上在个给定的参考带宽内由发射机供给天线馈线的峰值包络功率或平均功率表示。②杂散发射的电平也用(在杂散发射频率上)在地球表面的场强或功率通量密度来表示。③下面给出的杂散发射限值仅适用于与定义一致的不包含带外发射的纯粹的杂散发射。二.无线电发射机的杂散发射功率电平限值1．杂散发射限值的使用与参考带宽(1)杂散发射限值的使用④杂散发射限值适用于频率在基本发射频率之上和之下但离开发射中心频率250％的必要带宽及之外的那些频率上。⑤杂散发射测量的频率范围是从9kHz～110GHz。⑥来自除天线(天线和馈源)外系统的任何部分上的杂散发射将不应产生大于这个天线系统在杂散发射频率上被供给最大允许功率时产生的影响。二.无线电发射机的杂散发射功率电平限值1．杂散发射限值的使用与参考带宽(2)参考带宽参考带宽是杂散发射功率电平被规定在其中的带宽参考带宽。①在9kHz～150kHz之间参考带宽为lkHz。②在150kHz一30MHz之间参考带宽为10kHz。③在30kHz～1GHz之间参考带宽为100kHz。④在1GHz以上参考带宽为1MHz。在测量杂散发射时规定使用下面的二.无线电发射机的杂散发射功率电平限值1．杂散发射限值的使用与参考带宽(2)参考带宽⑤作为一个特殊情况所有空间业务杂散发射的参考带宽规定为4kHz。⑥为正确测量雷达的杂散发射所要求的杂散发射参考带宽，一定要对每个雷达系统具体计算，并且测量方法一定要按ITURMll77建议书的指导去做。二.无线电发射机的杂散发射功率电平限值２、杂散发射的限值杂散发射的限值分为A、B、C三类。A类：为所有被主管理部门批准使用的无线电设备规定的最大杂散发射功率电子值；B类：为可能需要采用比A类中给出更严格限制的无线电设备规定的最大杂散发射功率电子值；C类：由国际无线电干扰特别委员会(CISPR)为信息技术设备(1TE)规定的辐射限值；二.无线电发射机的杂散发射功率电平限值二.无线电发射机的杂散发射功率电平限值二.无线电发射机的杂散发射功率电平限值二.无线电发射机的杂散发射功率电平限值干扰协调区分为发射协调区和接收协调区：–发射协调区是指地球站周围的——个地区。位于此区域外地面微波站受到地球站的干扰电平不会超过允许的干扰电子，而处于这个区域内的微波站是否由于地球站的发射而产生不可接受的干扰，还要经过严格的计算后再确定。–收信协调区是指地球站周围的一个地区，位于此区外的微波站发射的电平不会对地球站造成不可接受的干扰，而在收信协调区内的微波站是否会对地球站造成不可接受的干扰，还要通过认真地计算和分析，最后确定。三.干扰协调区四.频谱共用中的电磁兼容技术1．无三阶互调子扰的频道组产生三阶互调干扰的频率是或五.蜂窝移动通信系统中的电磁兼容技术xijkffff2xijfff1．无三阶互调子扰的频道组假设初始频率为，则任一频道的频率三阶互调关系式还