基于实例推理之车载通信平台电磁兼容指标配置方法的研究

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1、基于实例推理之车载通信平台电磁兼容指标配置方法的研究第一章绪论1.1本文研究背景及意义电磁兼容性(Electromagicpatibility，EMC)定义为：一个装置、设备或系统可以在其环境中正常工作，并且不对其所在环境中的任何其它事物产生难以容忍的电磁干扰[1][2]。即在复杂电磁环境中，设备、系统承受电磁干扰、保持正常工作的能力，同时对环境和周围的其它电子设备不构成电磁干扰威胁的能力。电磁兼容技术是现代电子信息时代迅速发展起来的一门多学科交叉的新学科领域，涉及了通信、电子、计算机、航空航天、电力、铁路交通的各个方面[3]。电子信息系统中所装备的电气、电子信息设备的数量在有限的空间内大幅度

2、增加，且电子信息设备频谱资源愈来愈紧张、功率增大、灵敏度变高、连接系统内部各个设备之间的线缆网络也越复杂，致使系统内部电磁兼容问题日显重要。现代车载通信系统集中上装了很多具备通信/导航等功能的电子设备和干扰/抗干扰的设备，使电磁兼容问题变得严重和复杂[4]。系统暴露出来的众多电磁兼容问题，必须在系统的全寿命周期中尤为重视。如果不够重视，会导致系统在使用过程中因受到内部电磁干扰耦合和外部电磁干扰而丧失系统通信能力，严重者导致系统通信瘫痪。所以车载通信系统电磁兼容性能的优劣是保持通信顺畅的关键因素之一，其电磁兼容性能设计问题日益成为我们关注的问题。传统车载通信系统电磁兼容设计的方法是：系统总体主要

3、依据系统设计功能对各分系统提出需求，在分系统的研制或生产过程中，主要考虑系统的功能性要求，忽略了各个分系统间所存在的电磁兼容关联关系，并且对于分系统电磁兼容性能方面的测试条目也主要是依据国军标中相关规定（如GJB151A/152A），在对其进行相应裁剪的基础上完成，对车载通信系统所具有的特殊的某些性能要求考虑存在欠缺。在各个分系统设计研制实现后，在进行系统集成和联调时，总体电磁兼容性能的问题才会充分的暴露出来，致使无法进行大范围的变动和更改，仅仅只能依靠在系统研制后期对其进行电磁兼容加固。通过上述分析可知，传统的电磁兼容解决方法缺乏系统性、对系统前期的预设计重视程度不够，以及存在系统后期暴露的

4、电磁兼容问题解决难度较大等问题。1.2国内外研究现状全世界各个国家非常重视对于系统电磁兼容技术的研究。国外在电磁兼容技术上起步早于国内，技术也相对成熟，主流的软件有：EMC2000、FEKO+CableMod、Ansoft-HFSS、CST-SD等[6][7][8][9][10]。其中，主要的计算电磁学方法大致分为：精确算法及高频近似法。包括差分法（FDTD，FDFD），矩量法（MoM）、有限元（FEM）以矩量法为核心的快速算法。高频方法依据于射线光学，有几何绕射理论（GTD）、几何光学（GO）以及在GDT基础上发展起来的一致性绕射理论等，另一类依据于波前光学。基于这些方法，可开展：（1）各平

5、台系统的EMC设计，囊括了大型平台天线布局设计、舱室内的EMC设计、系统内的EMC影响要素分析、系统间的EMC分析；（2）平台间的EMC分析，包括系统的EMC分析；（3）电磁脉冲仿真、各种系统电磁脉冲效应及适应性的分析；（4）陆海空天电五维一体的电磁环境分析[11]。国外电磁兼容领域的研究主要体现在电磁兼容性能的预测仿真上。另外，系统指标分配方面的研究，国外的研究集中在复杂系统可靠性分配和大系统性能优化方面，采用的优化算法为协同优化算法[12][13][14][15]。可以看出，系统电磁兼容指标分配技术上的研究成果很少。当然，也可能是由于与这些研究内容相关的核心技术是严格保密的，使得我们无法获

6、得其研究现状及情况的资料。..第二章车载通信系统电磁兼容指标分配总方案设计2.1车载通信系统电磁兼容性能分析和指标体系电磁兼容问题的出现使车载通信系统的实际应用性能和安全防护性能大大下降，造成通信系统通信效率下降，造成经济和时间的浪费。可以看出，系统电磁兼容问题在于车载通信系统整个全寿命周期内都存在。故在系统初始设计阶段，合理分配电磁兼容指标可以对系统电磁兼容预设计提供详细和全面的指导，可以限度的满足使用需求和设计要求。集合工程实际经验，影响通信系统电磁兼容性能的要素包括系统自身电磁干扰和来自于外部复杂电磁环境的电磁干扰。现代车载通信系统车辆上往往上装了多部电台，具有多根发射、接收天线。为了满

7、足各种不同的移动通信需求，工作频段从长波覆盖到了微波。车辆通信系统的发射天线除了发射有用的电磁波外，还会产生很多如同频、邻道、谐波、互调等的电磁干扰[21]。这些有意、无意的电磁波给其它的工作在此频段的电子信息设备造成了电磁干扰，且多部电台进行同时工作时，就极有可能造成电台的背景噪声被抬高，如果再与上述电磁干扰模式互相耦合，会造成更加严重的电磁干扰，严重者造成整个通信系统通信的瘫痪。此外，通信车辆