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抗干擾:用來對抗通訊或雷達運行的任何干擾的系統或技術 。學術定義:(1)抗干擾的定義是:結合電路的特點使干擾減少到最小。(2)所謂抗干擾:是指設備能夠防止經過天線輸入端,設備的外殼以及沿電源線作用於設備的電磁干擾。

1措施

抗干擾措施的基本原則是:抑制干擾源,切斷干擾傳播路徑,提高敏感器件的抗干擾性能。
1、抑制干擾源
抑制干擾源就是儘可能的減小干擾源的du/dt,di/dt。這是抗干擾設計中最優先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端並聯電容來實現。減小干擾源的di/dt則是在干擾源迴路串聯電感或電阻以及增加續流二極體來實現。抑制干擾源的常用措施如下:
⑴繼電器線圈增加續流二極體,消除斷開線圈時產生的反電動勢干擾。僅加續流二極體會使繼電器的斷開時間滯后,增加穩壓二極體後繼電器在單位時間內可動作更多的次數。
⑵在繼電器接點兩端並接火花抑制電路(一般是RC串聯電路,電阻一般選幾K到幾十K,電容選0.01uF),減小電火花影響。
⑶給電機加濾波電路,注意電容、電感引線要盡量短。
⑷電路板上每個IC要並接一個0.01μF~0.1μF高頻電容,以減小IC對電源的影響。注意高頻電容的布線,連線應靠近電源端並盡量粗短,否則,等於增大了電容的等效串聯電阻,會影響濾波效果。
⑸布線時避免90度折線,減少高頻雜訊發射。
⑹可控硅兩端並接RC抑制電路,減小可控硅產生的雜訊(這個雜訊嚴重時可能會把可控硅擊穿的)。
2、切斷干擾傳播路徑的常用措施
⑴充分考慮電源對單片機的影響。電源做得好,整個電路的抗干擾就解決了一大半。許多單片機對電源雜訊很敏感,要給單片機電源加濾波電路或穩壓器,以減小電源雜訊對單片機的干擾。比如,可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路,當然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。
⑵如果單片機的I/O口用來控制電機等雜訊器件,在I/O口與雜訊源之間應加隔離(增加π形濾波電路)。控制電機等雜訊器件,在I/O口與雜訊源之間應加隔離(增加π形濾波電路)。
⑶注意晶振布線。晶振與單片機引腳盡量靠近,用地線把時鐘區隔離起來,晶振外殼接地並固定。此措施可解決許多疑難問題。
⑷電路板合理分區,如強、弱信號,數字、模擬信號。儘可能把干擾源(如電機,繼電器)與敏感元件(如單片機)遠離。
⑸用地線把數字區與模擬區隔離,數字地與模擬地要分離,最後在一點接於電源地。A/D、D/A晶元布線也以此為原則,廠家分配A/D、D/A晶元引腳排列時已考慮此要求。
⑹單片機和大功率器件的地線要單獨接地,以減小相互干擾。大功率器件儘可能放在電路板邊緣。
⑺在單片機I/O口,電源線,電路板連接線等關鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環、電源濾波器,屏蔽罩,可顯著提高電路的抗干擾性能。
⒊提高敏感器件的抗干擾性能
提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對干擾雜訊的拾取,以及從不正常狀態儘快恢復的方法。
提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下:
⑴布線時盡量減少迴路環的面積,以降低感應雜訊。
⑵布線時,電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外,更重要的是降低耦合雜訊。
⑶對於單片機閑置的I/O口,不要懸空,要接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統邏輯的情況下接地或接電源。
⑷對單片機使用電源監控及看門狗電路,如:IMP809,IMP706,IMP813,X25043,X25045等,可大幅度提高整個電路的抗干擾性能。
⑸在速度能滿足要求的前提下,盡量降低單片機的晶振和選用低速數字電路。
⑹IC器件盡量直接焊在電路板上,少用IC座。
4、軟體方面
⑴我習慣於將不用的代碼空間全清成「0」,因為這等效於NOP,可在程序跑飛時歸位;
⑵在跳轉指令前加幾個NOP,目的同1;
⑶在無硬體WatchDog時可採用軟體模擬WatchDog,以監測程序的運行;
⑷涉及處理外部器件參數調整或設置時,為防止外部器件因受干擾而出錯可定時將參數重新發送一遍,這樣可使外部器件儘快恢復正確;
抗干擾電路

  抗干擾電路

⑸通訊中的抗干擾,可加數據校驗位,可採取3取2或5取3策略;
⑹在有通訊線時,如I^2C、三線制等,實際中我們發現將Data線、CLK線、INH線常態置為高,其抗干擾效果要好過置為低。5、硬體方面
⑴地線、電源線的部線肯定重要了!
⑵線路的去偶;
⑶數、模地的分開;
⑷每個數字元件在地與電源之間都要104電容;
⑸在有繼電器的應用場合,尤其是大電流時,防繼電器觸點火花對電路的干擾,可在繼電器線圈間並一104和二極體,在觸點和常開端間接472電容,效果不錯!
⑹為防I/O口的串擾,可將I/O口隔離,方法有二極體隔離、門電路隔離、光偶隔離、電磁隔離等;
⑺當然多層板的抗干擾肯定好過單面板,但成本卻高了幾倍。
⑻選擇一個抗干擾能力強的器件比之任何方法都有效,我想這點應該最重要。因為器件天生的不足是很難用外部方法去彌補的,但往往抗干擾能力強的就貴些,抗干擾能力差的就便宜,正如台灣的東東便宜但性能卻大打折扣一樣!主要看各位的應用場合了!

2實現辦法

⒈干擾現象分析 干擾成因:現有的國內衛星廣播電視系統普遍採用的是透明轉發器和單波束賦形收發天線。並且,因為地球靜止軌道位置資源和無線頻率資源有限,所以衛星的空間位置和工作頻率必須向國際電聯申報並要符合國際規定,其參數包括電視信號的編碼方式都是公開的。
抗干擾接頭

  抗干擾接頭

另外,衛星廣播電視的頻帶利用方式通常由SCPC(單路單載波)和MCPC(多路單載波)兩種方式。採用SCPC方式,多套節目可以通過頻率分配共用同一衛星轉發器,節省大量的地面節目接收設施,但是由於多載波上行存在互調干擾,轉發器功率回退較多,功率利用率不高,而且由於每個載波間需要足夠的保護頻帶,頻帶利用率也不高,衛星轉發器較易受到其他載波信號的干擾,安全性較低。而MCPC方式下,多套節目共用一個完整的轉發器經由同一上行站上行,由於單一載波上行,衛星轉發器的功率資源可以得到充分利用,而且節省了多載波上行時的頻率保護間隔,轉發器可工作在飽和狀態,安全得到了最大限度的保護,但也相應增加了地面信號引接設施。
因此,現有的衛星廣播電視系統較易受到非法信號的干擾。並且傳輸體制採取SCPC較MCPC更易受到非法信號的干擾。
2、干擾類型及應對措施
從干擾來源上說,主要分為自然現象干擾、設備故障干擾、地面電磁環境干擾、鄰星干擾與人為原因造成的干擾等,有些干擾是相互交叉。
自然現象干擾主要包括日凌干擾、雨雪衰等。日凌干擾目前尚無有效的方法來避免,一般衛星公司會把各地的日凌時間通知用戶,以便用戶提前做好準備,地球站可通過增大天線口徑和接收靈敏度來縮短日凌干擾的持續時間。而雨(雪)衰所導致的接收信號的惡化有一個漸變過程,可以通過補償上行鏈路的雨(雪)衰損耗和留出足夠的下行鏈路的雨衰備余量,來降低因雨(雪)衰造成的損失。
設備故障干擾主要包括衛星故障干擾和地面設備故障干擾兩大類。衛星設備故障干擾可以通過及時切換備份器件,嚴重時轉星或者更換轉發器來解決。而地面設備故障干擾又分為中頻轉發乾擾、地面調頻廣播干擾、交調干擾、雜散干擾等。前兩者都是屬於中頻引入的干擾,可通過衛星公司協助排查干擾源以及地球站做好相應的系統或傳輸線路的電磁屏蔽工作來減小受干擾的可能性。雜散干擾可通過衛星公司改變受影響轉發器的增益檔設置、地球站相應提高上行功率來減少干擾影響。交調干擾可通過地球站嚴格控制上行功率以及確保數據機、上變頻器、發射機等有足夠的預留回退余量來解決。
地面電磁環境干擾主要包括微波通信中繼信號干擾、雷達信號干擾等,可以通過電磁檢測和頻率協調,以及電磁屏蔽手段來解決問題。
抗干擾電容

  抗干擾電容

3、地球站的抗干擾系統實現
抗干擾

  抗干擾

地球站的抗干擾措施。通過以上對干擾現象的分析,目前,各地球站可以採取以下抗干擾措施。
⑴上行地球站應使用大功率發射機和大口徑高增益發射天線:一旦衛星受干擾時,減小星上接收機增益,加大上行功率,以增強轉發器輸入載噪比,減小干擾影響。
⑵上行地球站應使用大功率MCPC上行信號推至轉發器飽和點:傳送電視節目少用或不用SCPC信號,從而利用轉發器飽和點強信號對弱信號的抑制作用特性,進一步減小非法干擾影響。
⑶上行地球站應配備相應的抗干擾系統,通過對地球站所有設備的實時監控,對各類干擾及時發現、判斷和處理。

3衛星通信抗干擾技術

隨著國民經濟的發展,無線通信已被廣泛地應用在國民經濟的各個領域和人們的日常生活中,特別是公用移動通信的迅速發展,社會上使用的各種無線通信設備的數量急劇上升。現代戰爭中,指揮通信、軍事情報、兵器控制都日益依賴於電子設備,特別是無線電設備的支持。信息戰和電子戰作為一種嶄新的作戰形式涉及軍事領域,開闢了繼陸海空戰場之後的第四維戰場——電磁戰場..為了提高通信系統信息傳輸的可靠性,對抗各種形式的干擾,人們採用了各種通信抗干擾技術,保護通信系統在干擾環境下能準確、實時、不間斷地傳輸信息。因此,對通信抗干擾原理和技術進行系統的介紹是很有必要的。一般說,通信抗干擾的基本體系、方法、措施可分為三類:
⑴信號處理。如直接序列擴頻技術(DS-SS),其關鍵參量是作為時間函數的相位;跳頻技術(FH-SS)其關鍵參量是作為時間函數的載頻;等等。
⑵空間處理。如採用自適應天線調零技術,當接收端受到干擾時,使其天線方向圖零點自動指向干擾方向,以提高通信接收機的信干比。
⑶時間處理。如猝發傳輸技術,由於通信信號在傳輸過程中暴露的時間很短暫,從而大大降低了被干擾方偵察、截獲的概率。
通信抗干擾技術研究的就是在已知或預測敵方的干擾手段情況下,在上述技術基礎上(當然不排除以後有新的技術類別)選取適當的技術手段來消除或減輕敵方干擾,而使我方需要進行的通信能夠延續的一項技術。對敵方的干擾性質,強度、種類、手段、採用的體系,了解得越清楚,採取的措施越有針對性,取得的效果也越好。由於敵方的對抗手段往往是綜合的、多變的,有的可能是完全新穎的,所以抗干擾的手段也必須採取多種方式的結合才能取得較好的效果。
通信抗干擾技術的特點:
⑴對抗性強,技術綜合性強,難度高,發展快,某種程度上說是敵我雙方智慧和技術的鬥爭。通信的成敗關係著戰爭的勝負,所以此技術對抗性很強。通信抗干擾有了新技術,搞對抗的就想新的對策,反過來也一樣,這樣就促進了技術的發展和難度的提高。
⑵對技術的實用性和可靠性的要求高,通信抗干擾必須在戰場上實際解決問題。指標高而不可靠或不實用是不能容忍的,其後果不堪設想。
軍用衛星通信抗干擾手段
⑴直接序列(DS)擴頻
所謂直接序列擴頻,就是直接用高碼率的擴頻碼序列(通常是偽隨機序列)在發射端去擴展信號的頻譜,使單位頻帶內的功率變小,即信號的功率譜密度變低,通信可在通道雜訊和熱雜訊的背景下,使信號淹沒在雜訊里,敵方很不容易發現有信號存在。而在接收端,用相同的擴頻碼去進行解擴(縮譜),即可把DS擴頻信號能量集中,恢復原狀,又能把干擾能量分散並抑制掉。因此,該體制的最大特點是信號隱蔽性好,被截收的概率小,抗干擾能力隨著碼序列的長度增加而加強。通常認為,直擴信號要隱蔽,其碼長不能低於32位。DS擴頻技術在軍事星(Milstar)、租賃衛星(LEASAT)和艦隊通信衛星(FLTSATCOM)等軍用通信衛星中得到應用。⑵跳頻(FH)
所謂跳頻,是指用一定碼序列去選擇的多頻率頻移鍵控,使載波頻率不斷跳變,這是一種以「躲避」方式為主的抗干擾體制。為了對付跟蹤式干擾,各國都力圖提高跳頻速度。20世紀80年代跳頻速度一般在200跳/秒左右,目前,跳速可達300~500跳/秒。美國的軍事星和艦隊通信衛星7號和8號上裝有的極高頻(EHF)組件,上下行均使用了跳頻技術。軍事星-2的跳頻範圍達2GHz帶寬。
抗干擾器

  抗干擾器

⑶跳時(TH)
跳時是用一定的碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控,使發射信號在時間軸上跳變。從抑制干擾的角度來看,跳時得益甚少,唯一的優點是在於減少了占空比,一個干擾發射機為取得干擾效果就必須連續發射,因為干擾機不易識破跳時所使用的偽碼參數。
⑷各種混合方式
在上述幾種基本的抗干擾方式的基礎上,可以互相組合,構成各種混合方式。例如FH/DS、DS/TH、FH/TH或DS/FH/TH等。採用兩維甚至三維的混合式抗干擾技術體制是國外抗干擾通信發展的一個趨勢。例如,將跳頻信號用直擴碼進行調製的跳頻/直擴(FH/DS)混合抗干擾體制,這種體制每一跳頻率點均以直擴信號方式出現,直擴信號的特點是其功率譜密度低,敵方難以偵收,即使偵收出來,只要偵收時間超過跳頻所需時間,也無法進行跟蹤干擾。美國的軍事星和艦隊通信衛星採用了跳頻/直擴混合體制,美國的三軍聯合戰術信息發布系統(JTIDS)就採用跳時、跳頻加直擴的三維抗干擾技術體制。
⑸擴展頻段,發展微波、毫米波、光通信
美國的國防通信衛星系統(DSCS)、英國的天網(Skynet)和北約(NATO)衛星最初工作在超高頻(SHF)(約8GHz)。在90年代,DSCSⅢ為了適應移動通信的需要,增加了UHF頻段。而天網4(SkynetⅣ)和北約4(NATOⅣ)除了增加UHF頻段外,還增加了用於試驗提高抗干擾性的EHF(44GHz)上行通道。美國海軍的特高頻後續星(UFO)系列從第4顆衛星開始,星上增加了一個與軍事星兼容的EHF通信分系統,而且其艦隊廣播上行鏈路使用SHF頻段。美國的軍事星系統使用60GHz的星際鏈路,由於該頻率上大氣層的衰減很高,所以星際鏈路不受地基電子戰設備的截收和干擾,而其星地鏈路在EHF頻段(上行44GHz,下行20GHz)。衛星採用光通信時和電波之間不存在干擾問題,而且光通信能實現1Gbit/s以上的大容量衛星通信,美國NASA、歐洲ESA、日本等國正在大力研究光通信技術。
⑹多波束天線和干擾置零技術
美國的國防衛星通信系統(DSCSⅢ)的多波束天線(含19個發射波束和61個接收波束)能夠根據敏感器探測到的干擾源位置,通過波束形成網路控制每個波束的相對幅度和相位,使天線在干擾方向上的增益為零。軍事星和艦隊通信衛星EHF組件都有點波束天線,使點波束之處的干擾很難奏效。
⑺轉發器加限幅器抗飽和
抗干擾

  抗干擾

未採用擴頻調製技術等上述技術的透明式線性轉發器,其抗干擾性是很弱的,使用常規的干擾樣式和與地球站的發射功率相當的干擾功率就可把它推入飽和區,而使它無法正常工作。帶有限幅器的轉發器,其抗干擾性優於線性轉發器。但由於它具有強信號抑制弱信號的作用,只要干擾功率足夠大,干擾仍可奏效。

4對應英語名詞

anti-jamming
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