无线电通信系统中的电磁兼容技术幻灯片.ppt
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1、无线电通信系统中的电磁兼容技术第1页,共53页,编辑于2022年,星期六 第九章第九章 无线电通信系统中的电无线电通信系统中的电 磁磁 兼兼 容容 技技 术术一、教学内容及时间安排一、教学内容及时间安排9.1 9.1 无无线电线电通信系通信系统统中的中的电电磁波干磁波干扰扰(无无线电线电干干扰扰)9.2 9.2 无无线电发线电发射机的射机的杂杂散散发发射射9.3 9.3 无无线电线电波波传传播的播的杂杂散干散干扰扰(杂杂散波散波)9.4 9.4 移移动动通信中的通信中的电电磁波干磁波干扰扰9.5 9.5 无无线电线电通信系通信系统统中的中的电电磁兼容技磁兼容技术术9.6 9.6 频频率的指配与
2、管制率的指配与管制 9.7 9.7 无无线电发线电发射机的射机的杂杂散散发发射功率射功率电电平限平限值值9.8 9.8 频谱频谱共用中的共用中的电电磁兼容技磁兼容技术术9.9 9.9 蜂蜂窝窝移移动动通信系通信系统统中的中的电电磁兼容技磁兼容技术术9.10 9.10 无无线电线电通信系通信系统统中的其他中的其他电电磁兼容技磁兼容技术术二、教学目的及要求二、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
3、的实施方法及其重要性有一定的认识。实施方法及其重要性有一定的认识。第2页,共53页,编辑于2022年,星期六 第九章第九章 无线电通信系统中的电无线电通信系统中的电 磁磁 兼兼 容容 技技 术术二、教学目的及要求二、教学目的及要求1 1了解无线电通信系统中的电磁干扰。了解无线电通信系统中的电磁干扰。2 2掌握无线电通信系统中的电磁兼容技术。掌握无线电通信系统中的电磁兼容技术。3 3掌握无线电通信系统中的电磁兼容标准。掌握无线电通信系统中的电磁兼容标准。4 4了解计算机系统中电磁兼容技术,工业环境中的抗干扰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。技术,计算
4、机电磁信息泄漏与防护。三、本次课重点与难点三、本次课重点与难点无线电通信系统中的电磁干扰无线电通信系统中的电磁干扰四、教学方法与手段四、教学方法与手段 采用课堂多媒体教学手段进行理论教学。采用课堂多媒体教学手段进行理论教学。第3页,共53页,编辑于2022年,星期六五、能力与素质培养五、能力与素质培养 考考察察学学员员对对无无线线电电通通信信中中的的电电磁磁兼兼容容技技术术基基本本理理论论与与无无线线电电通通信信中中的的电电磁磁兼兼容容技技术术的的理理解解和和掌掌握握程程度度,提提高高解解决决实实际际问问题题的的分分析能力析能力。六、具体教学内容六、具体教学内容9.1 9.1 无线电通信系统中
5、的电磁波干扰无线电通信系统中的电磁波干扰(无线电干扰无线电干扰)9.2 9.2 无线电发射机的杂散发射无线电发射机的杂散发射9.3 9.3 无线电波传播的杂散干扰无线电波传播的杂散干扰(杂散波杂散波)9.4 9.4 移动通信中的电磁波干扰移动通信中的电磁波干扰9.5 9.5 无线电通信系统中的电磁兼容技术无线电通信系统中的电磁兼容技术9.6 9.6 频率的指配与管制频率的指配与管制 9.7 9.7 无线电发射机的杂散发射功率电平限值无线电发射机的杂散发射功率电平限值9.8 9.8 干扰协调区干扰协调区9.9 9.9 频谱共用中的电磁兼容技术频谱共用中的电磁兼容技术9.10 9.10 蜂窝移动通
6、信系统中的电磁兼容技术蜂窝移动通信系统中的电磁兼容技术9.11 9.11 无线电通信系统中的其他电磁兼容技术无线电通信系统中的其他电磁兼容技术第4页,共53页,编辑于2022年,星期六八、思考题及课后阅读资料八、思考题及课后阅读资料 电磁兼容原理与设计(杨克俊)电磁兼容原理与设计(杨克俊)军事无线电管理概论军事无线电管理概论 电磁频谱工程基础电磁频谱工程基础九、作业九、作业第5页,共53页,编辑于2022年,星期六 电磁兼容电磁兼容(EMC(EMC,ElectroMagnetic Compatibility)ElectroMagnetic Compatibility)一般指电一般指电气及电子设
7、备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态,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,达到干扰,达到“兼容兼容”状态。换句话说,电磁兼容是指电状态。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、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。设备之间的相容性和系统之间的相容性。112 电磁兼容的含义电磁兼容的含
8、义 第6页,共53页,编辑于2022年,星期六一.无线电通信系统中频率的指配与管理91 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)。第7页,共53页,编辑于2022年,星
9、期六一.无线电通信系统中频率的指配与管理 911 无线电发射机的杂散发射 无线电发射机的杂散发射(Spurious emission)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91所示)。第8页,共53页,编辑于2022年,星期六一.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(Necessary bandwidth)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
10、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。第9页,共53页,编辑于2022年,星期六一.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91所示)。第10页,共53页,编辑于2022年,星期六一.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,
11、发射的中心频率取发射机或转发器的-3dB带宽的中心。第11页,共53页,编辑于2022年,星期六一.无线电通信系统中频率的指配与管理 (3)无用发射(Unwanted emissions)由杂散发射和带外发射组成的发射(如图91所示)。(4)谐波发射(Harmonic emissions)频率是发射中心频率整数倍的杂散发射。(5)寄生发射(Parasitic emissions)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。第12页,共53页,编辑于2022年,星期六一.无线电通信系统中频率的指配与管理
12、(7)变频产物(Frequency conversion products)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(Characteristic frequency)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。第13页,共53页,编辑于2022年,星期六一.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
13、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。第14页,共53页,编辑于2022年,星期六一.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
14、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。第15页,共53页,编辑于2022年,星期六一.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。第16页,共53页,编辑于2022年,星期六一.无线
15、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92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。第17页,共53页,编辑于2022年,星期六一.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
16、、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。第18页,共53页,编辑于2022年,星期六一.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第19页,共53页,编辑于2022年,星期六 2
17、.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第20页,共53页,编辑于2022年,星期六 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
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