第三章4 主要抗干扰技术
《抗干扰技术》课件 (2)
# 抗干扰技术
一、背景
- 干扰是指无线通信中的外部电波、电磁辐射等对正常信号的影响。 - 干扰会导致通信信号质量下降、误码率增加等问题。 - 抗干扰技术的发展可以提高通信系统的抗干扰能力，保障通信质量。
二、抗干扰技术的分类
时域抗干扰技术
通过在时域对信号进行处 理，降低干扰信号的损害。
空域抗干扰技术
通过在空域对信号进行处 理，减少干扰信号的干扰 效果。
三、抗干扰技术的实现
1
数字信号处理技术
利用数字滤波器等技术进行信号处理以消除干扰。
2
模拟信号处理技术
通过模拟滤波器等技术对信号进行处理以降低干扰。
四、实例分析
航天器通信抗干扰技术实现
探索航天器通信中的干扰问题并提出相应的抗干 扰技术。
电磁环境下雷达抗干扰技术实现
研究雷达在电磁环境中的干扰问题，提出相应的 抗干扰解决方案。
五、总结
- 抗干扰技术的发展对通信系统的稳定运行至关重要。 - 未来的发展趋势是进一步提高抗干扰技术的效能和适用范围。
六、参考文献
抗干扰技术
S / N 10 lg Ps 20 lg U s
PN
UN
由上式可知，信噪比越大，表示噪声对测量结果的影响越小。
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3.1 干扰的来源与途径
3.1.3 干扰的途径与作用方式
噪声通过一定的途径进入传感器装置对测量结果造成影响，
因此要了解干扰的途径及作用方式，以便有效地切断这些途 径，消除干扰。
时、在高输入阻抗的直流放大电路中等几种情况。
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3.1 干扰的来源与途径
(2)传导藕合形成的干扰噪声经导线藕合到电路中去是最 明显的干扰现象。传导藕合的主要现象是噪声经电源线传到 电路中来。通常，交流供电线路在生产现场的分布，实际上 构成了一个吸收各种噪声的网络，噪声十分方便地以电路传 导的形式传到各处，并经过电源引线进入各种电子装置，造 成干扰。
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3.2 抗干扰技术
3.2.1 抑制干扰的基本措施
干扰的形成必须同时具备三要素，即干扰源、干扰途径以 及对噪声敏感性较高的接收电路。要想抑制干扰，就要从形 成干扰的三要素出发，在三个方面采取措施。
1.消除或抑制干扰源 消除干扰源是积极主动的措施，继电器、接触器、断路器
等的电触点，在通断电时产生的电火花是较强的干扰，可以 采取触点消弧电容等措施。接插件接触不良、电路接头松脱、 虚焊等也是造成干扰的原因，对于这类可以消除的干扰源尽 可能消除;对难于消除或不能消除的干扰源，例如某些自然现 象的干扰、邻近工厂的用电设备干扰等，就必须采取防护措 施来抑制干扰源。
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3.2 抗干扰技术
2.破坏干扰途径 对于以“路”的形式进入的干扰，可以采取提高绝缘性能
的办法来抑制漏电流干扰;采用隔离变压器、光电藕合器等来 切断大地环路的干扰途径;引用滤波器、扼流圈等技术，将干 扰信号除去;改变接地形式以消除共阻抗藕合干扰等;对于数 字信号可采用整形、振幅等信号处理方法切断干扰途径。 对于以“场”的形式进入的干扰，一般采取各种屏蔽措施。 3.削弱接收电路对干扰信号的敏感性 高输入阻抗电路一般比低输入阻抗电路易受干扰，布局松 散的电子装置比结构紧凑的电子装置更易受外来干扰，模拟 电路比数字电路的抗干扰能力差。所以，系统布局应合理， 且设计电路时应采用对干扰信号敏感性差的电路。 抑制干扰的基本措施中消除干扰源是最彻底、最有效的
第三章抗干扰技术PPT课件
Ia
C1
C2
串模干扰示意图
电磁耦合引入串模干扰
12.11.2020
6
图3-1 串模干扰示意图
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7
3.1.2
串模抑制比：衡量系统抑制串模干扰的能力。 定义： NMRR = 20lg(Un / △Ui) (dB)
Un:串模干扰信号的幅值； △Ui：Un引起输出的改变折合到输入端的偏移量。 效果：△Ui越小，抗串模干扰的能力越强，即NMRR越大。
共模干扰的影响：共模干扰对放大器的影响，是因转换 成串模干扰而加到输入端的。
共模抑制比：衡量系统抑制共模干扰转化为串模干扰的 能力。
定义： CMRR = 20lg(Ucm/Un) (dB) Un:是共模干扰信号Ucm转换成串模干扰的电压幅值； 效果：Un越小，抗共模干扰的能力越强，即CMRR越大。
CMRR与信号的输入方式有关，分单端输入和差动输入2种 形式。
14
3.1.4
2、电磁场传播的干扰
(1)静电耦合：静电场干扰通过分布电容耦合进入系统
(2)
两根平行导线之间的、印刷线路之间、变压器线
匝之间、绕组之间都可能构成分布电容。
(3)(2)电磁耦合：电磁耦合干扰通过电感引入感应电势
(4)
两条平行导线间会产生磁场耦合
(5)(3) 辐射电磁场耦合：具有天线效应的电源线和长信号线 会对空间电磁场产生接收作用，感应出干扰信号。
力。是个定性的概念。 有两层含义： ① 在规定时间内无故障运行； ② 故障后维修方便。
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可靠性的定量描述：
如下图，系统运行时间 t k 后发生故障，需维修时间 T k
k 1,2, 。
可定义以下可靠性指标：
抗干扰技术名词解释
抗干扰技术名词解释抗干扰技术名词解释【引言】在当今数字化的时代，各种无线设备和通信技术的普及与发展，给我们的生活带来了巨大的便利，但同时也带来了频繁的干扰问题。
为了确保信息传输和通信的稳定性与安全性，抗干扰技术应运而生。
本文将对抗干扰技术进行全面解析，从定义、分类、应用等多个方面进行深入探讨，以帮助读者更好地理解和应用该领域的相关知识。
【主体部分】1. 定义抗干扰技术是指通过采用各种技术手段，以减弱或抵消外界干扰对系统性能的影响，从而提高系统的抗干扰能力。
它主要通过在设计、制造和运行过程中采取一系列措施，使系统能够在噪声干扰和有害信号的影响下，仍能正常工作并输出可靠的结果。
2. 分类抗干扰技术可根据应用领域、干扰源的性质和干扰的程度等因素进行分类。
根据应用领域可分为通信领域的抗干扰技术、电磁兼容性领域的抗干扰技术和电力系统领域的抗干扰技术。
根据干扰源的性质可分为人为干扰和自然干扰。
根据干扰的程度可分为强干扰和弱干扰。
不同分类下的抗干扰技术在具体的应用场景中有着不同的关注点和方法。
3. 应用抗干扰技术广泛应用于通信、航空航天、电力、医疗、交通等领域。
其中在通信领域尤为重要。
随着无线通信技术的飞速发展，各种无线设备的频谱资源紧张，干扰问题日益突出。
抗干扰技术通过筛选编码技术、调制技术、多址技术等手段，提高系统的抗干扰性能，并实现可靠的通信。
4. 技术手段为了实现抗干扰的目标，抗干扰技术采用了多种技术手段。
其中包括：- 频谱分析与抑制技术：通过分析干扰信号的频谱特性，采取相应的抑制措施，提高系统对干扰的抵抗能力。
- 滤波器设计技术：通过对输入信号进行滤波处理，滤除干扰信号，以减小对系统的影响。
- 编码与解码技术：采用差错编码技术，增加冗余信息，提高数据传输的可靠性和抗干扰性能。
- 多址技术：在多用户接入的情况下，通过分配不同的码片序列，实现用户之间的区分和抗干扰。
【个人观点和理解】在当今数字化的时代，抗干扰技术对于信息传输和通信的稳定性至关重要。
第三章计算机抗干扰技术
3.3 软件抗干扰措施
（5）输入输出数字信号的抗干扰措施 a.输入的数字信号，可以通过重复检查 的方法 b.反复向这些端口定期重写控制字、输 出状态字，来维持既定的输出端口状 态。 (重复输出同一数据)
3.3 软件抗干扰措施
2 提高软件自身的可靠性 （1）采取措施，减少软件设计中的错 误。 模块化设计、进行软件评审和对软件进 行测试等； （2）采用能提高可测试性的设计
3.1 干扰信号的类型及其传输形式
1.2按干扰与信号的关系分类 （1）串模干扰信号 串模干扰信号是指串联于有用信号源回路之中的干扰， 也称横向干扰或正态干扰。 当串模干扰的幅值与有用信号相接近时，系统就无法 正常工作，数据会严重失真，甚至是错误的。 产生串模干扰的原因主要是当两个电路之间存在分布 电容或磁坏链现象时，一个回路中的信号就可能在另 一个回路中产生感应电动势，形成串模干扰信号。另 外信号回路中元件参数的变化也是一种串模干扰信号。 （2）共模干扰信号
3.2 抗干扰技术
3、隔离技术 变压器隔离 继电器隔离 光电隔离
3.2 抗干扰技术
4、串模干扰的抑制 串模干扰 主要来自于电源(多为50Hz的工频干扰及其 高次谐波)、长线传输中的分布电感和分布 电容以及传感器固有噪声等。
3.2 抗干扰技术
抗串模干扰的技术措施有 ： (1)合理选用信号线。 (2)在信号电路中加装滤波器。 (3)选择合适的A／D转换器。 (4)采用调制解调技术。 (5)用光电耦合器隔离干扰。 (6)配备高质量的稳压电源 。
3.2 抗干扰技术
（2）浮地系统和接地系统 接地系统——是指设备的整个地线系统和大 地通过导体直接连接。 优点：对人员比较安全，也有利于抗干扰 。 缺点：可能会导致器件被击穿 。
军 事通信系统的抗干扰技术
军事通信系统的抗干扰技术在现代战争中，军事通信系统的可靠性和稳定性至关重要。
敌方往往会采取各种干扰手段来破坏我方的通信，从而影响作战指挥和协同。
因此，抗干扰技术成为了军事通信领域的关键研究方向。
军事通信系统面临着多种干扰形式。
其中，有意干扰包括阻塞式干扰、瞄准式干扰和欺骗式干扰等。
阻塞式干扰是通过在较大的频段范围内发射高强度的噪声信号，使我方通信系统无法正常工作；瞄准式干扰则是针对特定的通信频率进行集中干扰，其干扰功率相对较高；欺骗式干扰则是通过发送虚假的信号来误导我方通信设备。
无意干扰主要来源于自然环境和电子设备自身的电磁辐射，如雷电、太阳活动以及其他电子设备的杂波等。
为了应对这些干扰，军事通信系统采用了多种抗干扰技术。
扩频技术是其中一种非常有效的手段。
直接序列扩频技术通过将原始信号的频谱扩展到一个很宽的频带上，使得干扰信号的功率在扩频后的频谱中变得相对较低，从而提高通信系统的抗干扰能力。
跳频技术则是让通信频率按照预定的规律快速跳变，使敌方难以捕捉到有效的干扰频率。
编码技术在抗干扰中也发挥着重要作用。
纠错编码可以检测和纠正传输过程中出现的错误，即使在受到一定程度干扰的情况下，仍能保证信息的正确接收。
卷积码、Turbo 码等都是常用的纠错编码方式。
自适应滤波技术能够根据接收到的信号和干扰的特征，自动调整滤波器的参数，从而有效地抑制干扰。
此外，智能天线技术通过调整天线的方向图和增益，增强有用信号的接收，同时减少干扰信号的影响。
在军事通信系统中，还常常采用多种抗干扰技术的组合。
例如，将扩频技术与编码技术相结合，可以进一步提高系统的抗干扰性能。
同时，网络技术的发展也为军事通信的抗干扰提供了新的思路。
通过构建分布式的通信网络，即使部分节点受到干扰，整个网络仍能保持通信的畅通。
在实际应用中，军事通信系统的抗干扰能力还需要考虑到战场环境的复杂性和多变性。
例如，在山区、城市等复杂地形中，信号的传播会受到影响，从而增加了抗干扰的难度。
信号传输中的抗干扰技术
接地干扰会导致信号的失真和噪声增加， 影响信号的传输质量和稳定性。为了抵抗 接地干扰，可以采用合理的接地方式、加 强接地措施、采用隔离变压器等技术。
03
抗干扰技术介绍
屏蔽技术
01
02
03
电磁屏蔽
通过使用导电材料（如金 属）将信号和干扰源隔离， 以减少电磁干扰（EMI） 的影响。
静电屏蔽
利用导电材料将静电场隔 离，以保护信号免受静电 放电（ESD）的影响。
抗干扰技术的融合发展
结合多种抗干扰技术，如频域、时域、空域抗 干扰技术的融合，形成多维度的抗干扰策略， 提高抗干扰效果。
探索跨领域抗干扰技术的融合，如将通信抗干 扰技术与雷达、声呐等领域的抗干扰技术相结 合，拓宽抗干扰技术的应用范围。
促进军民融合发展，将军用抗干扰技术与民用 通信技术相结合，推动抗干扰技术的普及和应 用。
传输过程中，由于传输线之间的耦合作用 而引起的干扰。
详细描述
串扰干扰会导致信号的失真和畸变，影响信号的传输质量和 稳定性。为了抵抗串扰干扰，可以采用双绞线、同轴电缆、 光纤等传输线，以及采用差分信号传输等技术。
接地干扰
总结词
接地干扰是指由于接地不良或接地方 式不正确而引起的信号传输干扰。
软件冗余
通过增加额外的软件功能来提高软件的可靠性和稳定性，以减少因软件错误导致的信号传输错误。
04
抗干扰技术的应用场景
通信系统抗干扰
通信系统在传输信号过程中，常常受到各种噪声和干扰的影 响，导致信号质量下降。抗干扰技术可以有效抑制这些干扰 ，提高通信系统的可靠性和稳定性。
通信系统中的抗干扰技术包括扩频通信、跳频通信、自适应 滤波等。这些技术通过改变信号的频率、编码方式或滤波参 数等手段，增强信号的抗干扰能力，提高信号传输的可靠性 。
《抗干扰技术》课件
抗干扰技术是指通过使用各种方法，消除或减小干扰对系统性能的影响。本 课件将介绍抗干扰技术的各个方面及其在不同领域的应用。
什么是抗干扰技术？
1 定义
抗干扰技术是指通过使用 各种方法，消除或减小干 扰对系统性能的影响。
2 重要性
抗干扰技术能确保系统的 正常运行，提高系统的可 靠性和稳定性。
2
硬件设计方案
提供更高的抗干扰能力，但成本较高。
3
系统优化方案
综合考虑软硬件的抗干扰措施，但需要大量的工程设计。
抗干扰技术的设计思路
设计抗干扰技术的思路应包括系统分析、干扰源识别、性能评估和优化设计。
关键技术要素及其应用场景
信号传输
• 数字调制技术 • 差分信号传输
信号处理
• 滤波和均衡 • 时-domain和频-domain
3 目标
抗干扰技术的目标是阻止 干扰信号进入系统并保护 系统内部免受干扰的影响。
消除干扰的原则及方法
原则
• 屏蔽和隔离 • 滤波和解调 • 反馈和补偿
方法
• 地线设计 • 信号调理 • 动态调整
技术
• 频率分离 • 时序调整 • 能量分配
抗干扰技术在通讯领域的应用
通讯系统 无线通信 光通信 有线通信
处理
系统设计
• 模拟电路设计 • 抗干扰芯片设计
抗干扰芯片结构及设计流程
抗干扰芯片结构
包括前端信号处理、干扰检测和 干扰抑制等模块。
芯片设计流程
包括需求分析、架构设计、电路 设计和布局布线等阶段。
制造流程
包括掩膜制作、刻蚀、沉积层和 封装等工艺步骤。
抗干扰技术的性能评估方法
1 信噪比测试
抗干扰技术
•
用户往往在没有发生雷雨的季节也发 生了击穿损坏，这就是动力电源浪涌造 成的破坏。 • 就现场实际情况建议用户采取如下十 二种措施， 可以有效的防治闪电雷击和 动力电缆浪涌感应造成的损坏。
• （1)传输干线全部更换屏蔽线，井筒电 缆钢用丝凯装线，并且从井底到机房不 要设接头，直达机房，电缆的屏蔽网 （包括铠装钢丝）上下两头分别可靠接 地，特别是地面干线尽可能避免架空走 线，必须走明线时要用钢绞线吊挂，钢 绞线两端可靠接地
• 射频干扰：解决措施：加两三节低通滤 波器.
• 抗干扰四大基本要领—— “一防，二避，三 抗，四补” 一防：“防”：对干扰设防，把干扰“拒之 门外”。常见的有效措施： A) 传输线缆，穿镀锌铁管，走镀锌铁皮线槽， 深埋地下布线等，给传输线缆一个屏蔽电磁干 扰的环境，这是最基本最有效的防止干扰“入 侵”的手段，包括变电站超高压环境下的安全 传输，都是有效的。不足之处是成本较高，不 能架空布线，施工较麻烦； B)工程设计和施工中，设防首先是应该考虑 的；
• 四补： 抗干扰是提高图像质量的措施之一， 还要同时考虑到补偿传输线缆和设备引 入的衰减和失真，恢复视频信号原有特 性，确保图像质量。“加权抗干扰器” 和“视频恢复主机”，都具有质量控制 恢复功能。
• 三、监控系统提高抗干扰措施
• （1）外部抗干扰措施。 电源抗干扰措施：在 机箱电源线入口处安装滤波器或UPS。隔离措 施：交流量均经小型中间电压、电流互感器隔 离；模拟量、开关量的输入采用光电隔离。机 体屏蔽：各设备机壳用铁质材料。必要时采用 双层屏蔽对电场和磁场。通道干扰处理：采用 抗干扰能力强的传输通道及介质。合理分配和 布置插件。
• 1、主要干扰源 (1) 静电感应 静电感应是由于两条支电路或元件之间存 在着寄生电容，使一条支路上的电荷通过寄生 电容传送到另一条支路上去，因此又称电容性 耦合。 (2) 电磁感应 当两个电路之间有互感存在时，一个电路 中电流的变化就会通过磁场耦合到另一个电路， 这一现象称为电磁感应。例如变压器及线圈的 漏磁、通电平行导线等。
抗干扰技术
抗干扰技术总结1、概述电磁兼容性设计（EMC：electromagnetic compatibility）包括如下含义：1.设备或系统具有抵抗给定电磁干扰的能力；2. 设备或系统具有不产生超过限度的电磁干扰的能力。
干扰的基本要素有三个：（1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt，d i/dt大的地方就是干扰源。
如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。
（2）传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。
典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
（3）敏感器件，指容易被干扰的对象。
如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。
干扰耦合传播途径：传导干扰；辐射干扰。
抗干扰设计的基本原则：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。
主要手段：接地；屏蔽和隔离；滤波和吸收。
2、干扰耦合途径2.1 传导耦合传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。
传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接，电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备，产生电磁干扰。
按其耦合方式可分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合。
在开关电源中，这三种耦合方式同时存在，互相联系。
⑴电路性耦合电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。
其又有以下几种：①直接传导耦合导线经过存在骚扰的环境时，即拾取骚扰能量并沿导线传导至电路而造成对电路的干扰。
②共阻抗耦合由于两个以上电路有公共阻抗，当两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路，这就是共阻抗耦合。
形成共阻抗耦合骚扰的有：电源输出阻抗、接地线的公共阻抗等。
⑵电容性耦合电容性耦合也称为电耦合，由于两个电路之间存在寄生电容，使一个电路的电荷通过寄生电容影响到另一条支路。
⑶电感性耦合电感性耦合也称为磁耦合，两个电路之间存在互感时，当干扰源是以电源形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。
抗干扰技术
接地
1、浮点接地 2、单点接地 3、多点接地 4、混合接地
浮点接地
特点：电路或设备的接地面不与大地相连，系统 不受大地电流的影响，内部器件不会因高电压感 应而击穿。其结构简单，在低频时可采用。
单点接地
单点接地，通常在低频时采用，有并联式和串联式两种连接方式。 （a）并联单点接地，如图各电 路的电位： 优点：各设备的电位仅与各自 的电流和地线电阻有关，不受 其他设备的影响，可防止各设 备之间相互干扰和地回路的干 扰。 缺点：若设备很多，需要很多 根地线，使接地导线加长，阻 抗增大，还会出现各接地导线 间的相互耦合，不适用于高频。
隔离
1.光电隔离 2.变压器隔离 3.继电器隔离
光电隔离
光电耦合器以光作为媒介在隔离的两 端传输信号，由于它靠光耦合来传输信 息，信息不受电磁场的干扰，因而其构 成的电路具有很强的抗电磁干扰性能。
变压器隔离
隔离变压器
能阻断交流信 号中的直流干 扰，抑制低频 干扰信号。通 过它可以把模 拟地和数字地 断开。
继电器隔离
继电器线圈和触 点仅有机械上的 联系，而没有直 接的电的联系， 因此可利用继电 器线圈接收电信 号，而利用其触 点控制和传输电 信号，从而可实 现强电和弱电的 隔离。
滤波
滤波是抑制干扰传导的另一种重要方法。由 于干扰源发出的电磁干扰频谱往往比要接收 的信号频谱宽得多，因而当接收器接收有用 信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。 滤波器允许有用信号的频率分量通过, 同时 阻止其他干扰频率分量通过。
滤波器的分类
1、反射式滤波器 2、损耗滤波器 3、有源滤波器
反射式滤波器
1、反射式滤波器：由电感和电容组成，利用反射或 旁路，使干扰信号不能通过。 ①、低通滤波器，使低频信号通过，高频信号衰减。 ②、高通滤波器：抑制低频干扰信号 ③、带通滤波器：只允许某一频率范围内的信号通过。 ④、带阻滤波器，只抑制某一频率范围内的干扰信号 通过。
抗干扰技术
抗干扰技术干扰：有用信号以外的噪声或受恶劣环境影响而使信号变化部分的总称。
检测装置小型化，而大量的信号电路采用低电平，工业控制环境现场条件恶劣，所以装置的抗干扰技术是我们在设计测试系统时所必须要考虑的问题。
危害：在检测元件中，混入干扰信号会使测量指示产生误差；在控制系统中，干扰信号可能导致误操作。
为使检测系统正常、可靠工作，必须研究系统的抗干扰技术。
第一节干扰信号源和侵入途径干扰有的来自设备内部，有的来自设备外部。
外部干扰与结构无关，取决于使用条件和外部环境；内部干扰则取决于系统结构布局，生产工艺及电路设计等因素。
一、干扰信号源分类1、设备内部干扰：（1）热动干扰：电阻元件在不合适的温度下由于热运动产生的干扰，它随温度的升高而增大。
一般来说，传感器输出的电压信号很微弱，必须将它放大到所需的电平。
在传感器和放大器之间距离很长的情况下，可以通过电缆传送信号。
由于传感器有内阻，在电缆中有串连电阻，所以在这些电阻和放大器中就有可能产生热动干扰。
（2）元器件自身的物理噪声干扰：元器件质量或特性不良产生的噪声干扰，以及接插件和开关的接触不良等等所产生的干扰。
（3）尖峰或振铃干扰：在有电感元件的电路中，由于电流突变而产生的冲击或衰减振荡形成的干扰。
（4）感应干扰：由于电路中布线和元件安放位置不合理所引起的相互间的静电感应、磁感应和电磁感应干扰。
2、设备外部干扰设备外部干扰可分为工业电网瞬变所引起的干扰以及自然界所引起的干扰。
（1）工业电网瞬变干扰高电压回路及强电场产生的静电感应噪声；大电流回路及强磁场形成的电磁感应噪声；继电器、接触器、断路器、电磁阀等电器设备的吸合与释放所产生的开关噪声。
（2）自然界干扰雷击造成的过电压和过电流可达数千伏以上所产生的干扰；宇宙辐射的自由电磁波所导致的噪声。
第二节防干扰措施一、屏蔽法保护性屏蔽合理布线（高低压分开）二、接地法保护性接地防止噪声三、光电耦合隔离器四、信号处理软硬件滤波波形整定：已知波形10种软件滤波方法1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）A、方法：根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）每次检测到新值时判断：如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值B、优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰C、缺点无法抑制那种周期性的干扰平滑度差2、中位值滤波法A、方法：连续采样N次（N取奇数）把N次采样值按大小排列取中间值为本次有效值B、优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果C、缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜3、算术平均滤波法A、方法：连续取N个采样值进行算术平均运算N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4B、优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动C、缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用比较浪费RAM4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）A、方法：把连续取N个采样值看成一个队列队列的长度固定为N每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4B、优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高适用于高频振荡的系统C、缺点：灵敏度低对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差不适用于脉冲干扰比较严重的场合比较浪费RAM5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）A、方法：相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值然后计算N-2个数据的算术平均值N值的选取：3~14B、优点：融合了两种滤波法的优点对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差C、缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样比较浪费RAM6、限幅平均滤波法A、方法：相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理B、优点：融合了两种滤波法的优点对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差C、缺点：比较浪费RAM7、一阶滞后滤波法A、方法：取a=0~1本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果B、优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用适用于波动频率较高的场合C、缺点：相位滞后，灵敏度低滞后程度取决于a值大小不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号8、加权递推平均滤波法A、方法：是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。
抗干扰技术
抗干扰技术•定义：抗干扰技术就是研究干扰的产生根源、干扰的传播方式和避免被干扰的措施（对抗）等问题。
机电一体化系统的设计中，既要避免被外界干扰，也要考虑系统自身的内部相互干扰，同时还要防止对环境的干扰污染。
国家标准中规定了电子产品的电磁辐射参数指标。
•外部干扰由使用条件和外部坏境因素决定。
外部坏境有：天电干扰（雷电或大气电离作用以及其他气象引起的干扰电波）天体干扰（太阳和其他星球辐射的电磁波）电气设备的干扰（广播电台或通讯发射台发出的电磁波）瞬变过程的设备也会产生较大的干扰（荧光灯、开关等）内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引入的有：分布电容、分布电感引起的耦合感应元器件产生的噪声多点接地造成的点位差引入的干扰等等•传播途径静电耦合：磁场耦合：公共阻抗耦合：发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路，从而产生干扰噪声的影响•串模干扰的抑制串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声机干扰串联在信号源回路中方法是：采用双绞线和滤波器两种措施双绞线：两根互相绝缘的导线扭绞缠绕组成，为了增强抗干扰能力，可在双绞线的外面加上金属编织或护套形成屏蔽双绞线引入滤波电路•共模干扰的抑制共模干扰是指计算机控制系统输入通道中信号放大器两个输入端上共有的干扰电压方法：采用变压器来隔离“模拟地”和”数字地•长线传输干扰的抑制方法：始端阻抗匹配•抗干扰的措施：提高抗干扰的措施最理想的方法是抑制干扰源，使其不向外产生干扰或将其干扰影响限制在允许的范围之内。
由于车间现场干扰源的复杂性，要想对所有的干扰源都作到使其不向外产生干扰，几乎是不可能的，也是不现实的。
另外，来自于电网和外界环境的干扰，机电一体化产品用户环境的干扰源也是无法避免的。
因此，在产品开发和应用中，除了对一些重要的干扰源，主要是对被直接控制的对象上的一些干扰源进行抑制外，更多的则是在产品内设法抑制外来干扰的影响，以保证系统可靠地工作。
通信系统中的抗干扰技术
直接序列扩频技术1 通信系统中的主要干扰无线传输极易受到各种其他无线电波的干扰。
不管是GSM 系统还是CDMA 系统, 都是干扰受限系统, 干扰的大量存在会极大地影响网络的通信质量和系统的容量。
移动通信系统中主要存在以下干扰：同频干扰，临频干扰，互调干扰，多址干扰，噪声干扰。
2 主要的抗干扰技术目前主要的抗干扰技术有：扩频技术，功率控制技术，间断传输技术，多用户检测技术等。
本文主要讨论扩频技术中的直接序列扩频技术。
3 直接序列扩频技术的优势与应用3.1 扩频技术原理扩频通信作为一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽，频带展宽通过编码及调制的方法实现，与所传信息数据无关。
在接收端用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据。
扩频技术具有伪随机编码调制和信号相关处理两大特点。
扩频通信方式具有很多优点，如抗干扰、抗噪声、抗多径衰落、低功率谱密度下工作、有保密性、可多址复用和任意选址、高精度测量等。
扩频通信从利用电磁波来看，与一般现有的常规通信方式不同。
扩频通信用伪随机编码把基带信号的频谱进行扩展，形成相当宽带的低功率谱密度信号发射。
使用不同的伪随机编码，不同通信用户可在同一频段、同一时间工作，互不影响或影响极小。
常规通信是在频段上细分或时间上细分给通信用户，彼此互不干扰地分别使用。
信息数据序列{an}经普通数据调制之后变成带宽为B1 的信号x(t)，用扩频序列发生器产生的伪随机编码(PN 码)去对基带信号作扩频调制，形成带宽为B2(B2》B1)、功率谱密度极低的扩频信号y(t) 后再发射。
众多的通信用户，使用各自不同的伪随机编码，可以同时使用带宽为B2 的同一频带。
在接收端，首先使用与扩频信号发送者相同的伪随机编码作扩频解调处理，把宽带信号恢复成通常的基带信号，再使用通常的通信手段，解调出发送来的信息数据序列{an}显然，接收端不知道发送的扩频信号所使用的伪随机编码时，要进行扩频解调是非常难办、甚至是不可能的。
抗干扰技术原理
抗干扰技术原理
嘿，咱今天来聊聊抗干扰技术原理哈。
想象一下，你正在听音乐，突然旁边有人大声喧哗，这多烦人呀，这时候就需要抗干扰技术来帮忙啦！它就像是一个超级卫士，专门对付那些捣乱的“噪音”。
简单来说，抗干扰技术的原理就是想办法把那些不想要的干扰信号给挡在外面，或者让它们变得没那么厉害。
就好比你在家里关上门窗，就能挡住外面的吵闹声一样。
比如说，在无线通信里，抗干扰技术会通过各种巧妙的办法来识别出有用的信号和那些捣乱的干扰信号。
它可能会根据信号的特征啦，频率啦等等来区分。
然后呢，就像个聪明的守门员，把干扰信号给挡出去，只让有用的信号进来。
再比如，在一些电子设备中，会采用屏蔽技术，就像是给设备穿上了一层厚厚的铠甲，让干扰信号没法轻易影响到它。
总之，抗干扰技术原理就是为了让我们能在各种干扰的环境下，还能清清楚楚、顺顺利利地使用我们的设备，享受我们想要的信息和功能，就像在嘈杂的世界中找到一片宁静的小天地一样！是不是很厉害呀！。
第3章抗干扰技术
成滤波器，图3-8所示为在模拟量输入通道中引入的 一个无源二级阻容低通滤波器，但它的缺点是对有用 信号也会有较大的衰减。为了把增益与频率特性结合 起来，对于小信号可以采取以反馈放大器为基础的有 源滤波器，它不仅可以达到滤波效果，而且能够提高 信号的增益，如图3-9所示。
光耦的这两种隔离方法各有优缺点。模拟信号 隔离方法的优点是使用少量的光耦，成本低； 缺点是调试困难，如果光耦挑选得不合适，会 影响系统的精度。而数字信号隔离方法的优点 是调试简单，不影响系统的精度；缺点是使用 较多的光耦器件，成本较高。但因光耦的价格 越来越低廉，因此，目前在实际工程中主要使 用光耦隔离器的数字信号隔离方法。
既然共模干扰产生的原因是不同“地”之间存在的电压， 以及模拟信号系统对地的漏阻抗。因此，共模干扰电压的 抑制就应当是有效的隔离两个地之间的电联系，以及采用 被测信号的双端差动输入方式。具体的有变压器隔离、光 电隔离与浮地屏蔽等三种措施。
2. 共模干扰的抑制
（1）变压器隔离
利用变压器把现场信号源的地与计算机的地隔离 开来，也就是把“模拟地”与“数字地”断开。被 测信号通过变压器耦合获得通路，而共模干扰电压 由于不成回路而得到有效的抑制。
采用双绞线作信号线的目的，就是因为外界电 磁场会在双绞线相邻的小环路上形成相反方向 的感应电势，从而互相抵消减弱干扰作用。双 绞线相邻的扭绞处之间为双绞线的节距，双绞 线不同节距会对串模干扰起到不同的的抑制效 果，表3-1。
双绞线可用来传输模拟信号和数字信号，用于 点对点连接和多点连接应用场合，传输距离为 几公里，数据传输速率可达2Mbps。
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动画链接
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射频跳频
小区跳频频率数可 大于该小区的收发信机(TRX)数目
基带跳频：n个载波，n个频点， 每个载波以自已固定的频点发 射，用户通话时在不同的时隙 来回跳变。
射频跳频：n个载波,n+m个频 点，每个载波不停地在n+m个 频点上来回跳变，用户占用固 定的时隙通话
在采用分布式MIMO的DWCS系统中， 分散在小区内的多个天线通过光纤和 基站处理器相连接。具有多天线的移 动台和分散在附近的基站天线进行通 信，与基站建立了MIMO通信链 路。——分布式MIMO
SISO
频率分集：采用两个或两个以 上具有一定频率间隔的微波频 率同时发送和接收同一信息， 然后进行合成或选择；
DSI可将收回的信道重新分配
瑞利衰落（Rayleigh Fading）：
也称多径衰落
无线通信中，信号多径传播，达到接收 点处的场强来自不同路径，时间也不同
各个方向分量波的叠加，加上接收机的
移动及其他原因， 信号强度和相位等特
性又在起伏变化， 服从瑞利分
布。
——————
—快衰落
多径信号的相对时延：
实现跳频关键
受伪随机码控制的、用来改变 载频频率的本振频率必须严格同步
跳频功能：
保密 抑制 “多径干扰”
指跳频速率低于信息比特率，
慢跳频 ： 即每跳可传输连续几个信息比特 快跳频： 跳频速率高于信息比特率，
即一个信息比特需多跳传输
GSM采用慢跳频，每TDMA帧跳频，217次/秒，约120
由计算机或终端等直接发出的信号为基带信号， 一般用于局域网
1W×2=2W 2)＋10dBm，功率乘10倍；－10dBm，功率乘
1/10 举例：40dBm＝30dBm+10dBm＝
1W×10=10W
20dBm＝30dBm－10dBm＝
跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum；FHSS)
一种抗干扰、抗衰落、保密技术
=手机和基站都按照一个相同的频点序列来 收发信息，即跳频序列（HSN）。
显分集：明显的分集信号传输，
包括空间、频率、时间、极化分集，
也是常说的分集技术
通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载 相同信息的多个副本;
由于多个信道的传输特性不同， 信号多个副本的衰落就不会相同, 接收机能比较正确的恢复出原发送信号.
1、分散传输：使接收机能够获得多个独立 的、携带同一信息的衰落信号；
即通话接通功率
电话接通后，BTS接收到手机首次发 送的信息，经过相应计算，通过下行 信道SACCH发送调整功率和TA的命 令，
MS获得功控信息，开始采用新的功 率
举例： 700米基站区： BTS的发射功率在13W左右 GSM手机的发射峰值为2W左右
基站通过下行SACCH信道，发出命令 控制手机的发射功率级别
通过频率分集，突发脉冲不会被瑞利 衰落破坏，起到抗衰落。
瑞利衰落只在一个频点上有谷底，在 另一个频率上无效
通话一直占用一个频点，
安全性很差。
最先提出了通过频率跳变来扩大通讯容量并 保密信息的方式
申请时间1941.6.10; 通过专利1942.8.11 冷战后，美军解除了对"跳频"技术的管制，
远小于一个符号的时间——平坦衰落
在一个符号的时间里，变化不大
衰落
——慢
在一个符号的时间里，有明显变化
衰落
——快
发端
话音检测：有声段：开发射机 无声段：发SID后关发射机
噪声估计：关发射机前进行噪声估计，产 生SID
收端
噪声发生：在无声期间根据收到的SID产生 舒适的背景噪声
语音结束时：发送背景噪音 语音间隙：接受MS产生舒适噪音 采用VAD技术(语音活动检测)
允许其商业化
1985年美国的小公司在"跳频"技术基础上， 悄悄地研发出 CDMA无线数字通信系统，这 家公司就是高通
增加一个“跳频器”：
实现关键： 由指令发生器和频率合成器组成
在时钟的作用下，跳频指令发生器 不断地发出控制指令，频率合成器 不断地改变其输出载波的频率。
使跳频通信发射的载波按一定 规则的随机跳变序列发生变化
2、集中处理：即把接收机收到的多个独立 的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。
最重要的条件是各个信号之间应该是“不相关”的
通过多个信道(时间、频率或者空间)接收到承载相 同信息的多个副本;
由于多个信道的传输特性不同， 信号多个副本的衰落就不会相同, 接收机能比较正确的恢复出原发送信号.
1、分散传输：使接收机能够获得多个独立 的、携带同一信息的衰落信号；
传统的电话信道只适用于传输音频范围（3003400Hz）的模拟信号，不适用于直接传输频带 很宽、但能量集中在低频段的数字基带信号，
频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于 在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟 信号（称为频带信号）
调制解调来进行转化
基站载频实现方式分为：
基带跳频 每个发信机工作在固定的频率上,
最大比合并：加权—信噪比越大，加 权系数越大
等增益合并：求各路信噪比平均值 选择式合并：从N 个接收信号中选择具
有最高信噪比的信号作为输出。
dB(Decibel，分贝) 是一个纯计数单 位，本意是表示两个量的比值大小,没 有单位，表示功率的相对比值
对于功率，dB = 10*lg(A/B)
对于电压或电流，dB = 20*lg(A/B)
dBm是以1mW为基准的功率分贝， 表示功率绝对值的单位
G=10lg（P/Pm ） （Pm即为 1mW）
如：1w等价于： 10*(lg10^3)=30dbm
1mw 等价于0 dBm ；
“1个基准”： 30dBm＝1W
“2个原则”：
1)＋3dBm，功率乘2倍；－3dBm，功率乘1/2 举例：33dBm＝30dBm+3dBm =
相应设备的数量 缺点：设备复杂，频率利用不经济
将同一信号在不同时间区间多次重发， 只要各次发送时间间隔足够大
fm为衰落频率，V为移动台运动速 度，最后一个参数为工作波长。
时间分集对于静止状态的移动台是无 效果的。
优点是减少了接收天线及相应设备的 数目
缺点是占用时隙资源增大了开销，降 低了传输效率。
频率不相关的载波是指当不同的载波
之间的间隔大于频率相干区间，即载 波频率的间隔应满足:
△f为载波频率间隔，Bc为相关带 宽，△Tm为最大多径时延差
例：市区Δ=3μ s，Bc约为的两部发射机
应用：BTS 优点：接收端可以减少接受天线及
每个功率级别差2dB，GSM900 手机 最大发射功率级别是5（33dBm）， 最小发射功率级别是19（5dBm）
基站通过下行SACCH信道，发出命令 控制手机的发射功率级别
每个功率级别差2dB，GSM900 手机 最大发射功率级别是5（33dBm）， 最小发射功率级别是19（5dBm）
DCS1800手机: 最大发射功率级别是0（30dBm） 最小发射功率级别是15（0dBm）
空间分集接收： 优点：分集增益高 缺点：需另外单独的接收天线
天线数越多，分集增益越大，但也会更复杂， 而且分集增益也会缓慢，通常在移动通信网 络中采用2个天线。
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)
利用多天线来抑制信道衰落
能利用发射端的多个天线各自独立发送信 号，同时在接收端用多个天线接收并恢复 原信息
基站设备采用的跳频方式将由设备供应 商决定；GSM一般采用基带跳频
而对于移动终端，因为每个MS只有一套 载频单元，所以必然采用射频跳频。
GSM网络中，功率控制分为： 上行功率控制和下行功率控制
手机空闲状态下会接受到BCCH 下发的系统消息，其中包含 “MS最大发射功率”这一参数
MS通过RACH信道接入网络时，都是以 BCCH广播下发的最大发射功率来发送 的
1、降低干扰电平，提高系统的效率 2、节省移动台电池
利用语音激活检测器VAD； 发送端的信号能量与阈值之间的比较 语音激活检测得到的比较结果VAD标 志，用于间断传输的控制和操作
当检测到不存在语音时，发端 不能简单地关闭发信机，而是 发送舒适噪声
DTX与DSI的区别 DTX不能将收回的信道重新分配，只 关发射机
2、集中处理：即把接收机收到的多个独立 的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。
最重要的条件是各个信号之间应该是“不相关”的
利用移动网络的多径信号改善系统性能
分集分为两种：
宏分集：基站分集（多基站不同位置）
————抗慢衰落（蜂窝网）
微分集：————抗快衰落（无线网）
1.空间分集 2.频率分集 3.时间分集 4.极化分集
利用两副接收天线的方案， 独立地接收同一信号，再合 并输出，衰落的程度能被大 大地减小。
d与λ、地物及天线高度有关，通常取值：
市区：d=0.5λ
郊区：d=0.8λ (d越大，相关性越 弱)
应用：BTS（d取几个波长）、MS（车载 台） （900MHz频段：两副天线间隔约0.27m）
某副接收天线的输出信号很低时， 其它接收天线的输出不一定在这同 一时刻也出现幅度低的现象，经相 应的合并电路从中选出信号幅度较 大、信噪比最佳的一路
按照一定算法，在给定的包含N个频点的 频点集(MA)内由跳频器确定一个序列。
BCCH频点可以调频，
但BCCH时隙TS0不参与跳频
GSM系统的跳频共有63个序列，63个 不同的算法。