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采用脉冲压缩技术的就是通过发射信号在总功率不变的条件下兼顾高的距离分辨率将时域加宽降低其峰值功率。因加宽了其时域对于电子侦察系统就难以实现对捕获信号线性匹配和相位匹配,增加信号抗干扰能力和反侦察能力。
2)空间选择。
对于接收系统的抗干扰就是要尽量避免被敌方侦察到和干扰,以便能更好地发挥设备的性能。让敌方的干扰信号进入我方接收设备的机会减少,发射天线的波束控制就是实现一个空间滤波,就是只有当信号在滤波通道内才可接收,而以外就会被滤除掉。天线旁瓣抑制技术就是空间滤波的主要环节,因现代的干扰信号发射功率都比较大,甚至超过了有用信号的强度,主瓣抑制掉的信号多会从天线旁瓣进行接收。采用多天线接收,主辅相成,利用调节辅助天线的幅度、相位和增益等指标,从而对有源干扰进行归零,达到抗干扰目的。
3)调频技术。
频率捷变一般指辐射源发射的信号载频在可预见或随机的方式下进行频率跳变,使得信号难以干扰。发射信号、本振信号、相位信号同时进行变化且保持关系稳定的全相参辐射源是目前最有效的抗干扰技术。
2网络化管理
抗干扰技术有很多种,为实现对特定的信号最有效的抗干扰,从辐射源的发射到我方系统的接收都应有相应、有效的管理。数据链网络控制站就是一种网络控制的核心。
1)网络规划。
为实现给定参与单元预计完成的工作下,设计出数据链网络链接平台,使所有单元可通过其进行相互通信。该网络在满足系统电磁兼容条件下尽量完成传输量化和链接性要求。在约束条件多的情况下,进行网络的规划是网络管理的关键,所以设计网络拓扑使得其可靠性最大已是其发展的必然趋势。
2)网络工作状态。
对于多种性质的干扰一般都会有相应的抗干扰技术,所以如何有效的完成相应的对策确保网路调控的高效性和可靠性,必须监视网络运行情况,其有多种管理,功能管理:对敌方干扰信号进行属性分辨,调控有源系统进行抗干扰的调试控制。故障管理:对网络中出现的故障现象进行判断、定位、诊断等。性能管理:分析评价任务完成的效果,规划改善系统性能。
3)网络运行管理。
对抗干扰数据资源通过网络运行管理,可使其发挥最大的效率。不同的战场拥有不同的数据资源、不同的网络结构和特征。其网络运行管理也是根据不同的环境进行不同调控,对于敌方各种辐射源干扰,我方将通过网络系统程序调用相应的抗干扰方案进行应对。网络工作站带有多功能显示器负责监视各个网络终端的工作完成状况,管理和调控每个数字终端的工作。如发现检测出一些妨碍相关作战的问题,数据系统自动提醒操作者是什么问题和潜在问题,并自动记录用于以后排故或进行分析。
4)网络控制与设计。
网络管理的核心就是要保证各个设备都能有效的工作,如果一台设备无法识别终端命令,找不到地址,那么其相关的设备也会瘫痪,不能传送信息。设备与设备之间良好的传输,保证信息的完整、准确地交换战术数据是决定战争胜负的关键因素。因此网络控制终端站的系统控制单元必须是所有系统中最为先进的,与其他系统的通信状况也是最佳的。其在接收位置上也应能够直接接收刚入网的任何一个设备的属性信息。根据定义与环境的考虑,在满足各个设备电磁兼容的条件下,在设计网络时应进行系统的部署,好的网络控制是离不开健全的网络规划的,规划最先要根据我方的数据属性进行编制,不同的辐射源信号应给与相应的抗干扰方案,其次考虑客观环境的影响,如网络平台数量、任务管理、活动区域、入网设备、网密要求、网络容量分配等等,使得网络最终能够满足作战需求的传输容量和终端与终端的连通性。
前言
单片机控制系统在实验室反复实验都可以得到很好的预期效果,然而把系统放到实际现场运行时却不能工作。论文大全,遥控系统抗干扰分析。原因是工作现场比实验室环境恶劣,系统受到了各种各样的干扰,加之构成系统的元器件本身方面存在的可靠性,以及系统本身各部分之间的相互耦合因素等原因,系统必须增加一些有效的抗干扰措施才能正常运行。论文大全,遥控系统抗干扰分析。据工作经验之谈,有时存在后期的抗干扰工作往往会比前期的设计工作还要艰巨,花费的时间也需要得更多,所以说抗干扰技术是非常重要,关于在抗干扰措施是否能够运用得恰当方面,其直接关系到系统的稳定性和可靠性。
一、单片机遥控系统系统工作原理
单片机以其体积小、价格廉、面向控制等方面的独特优点,使得单片机在各种工业控制、仪器仪表、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。单片机的遥控系统以单片机系统为基本控制单元,能够构成无线传输系统、速度调节系统等等,而且其优点是,能够在三公里外控制运动目标的启动、速度快慢、停止、往返。而且最特别的是在运动目标的运行过程中,可根据需要随机调节速度快慢,调速一般是在7~25km/h范围。单片机实现控制了所有这些状态,开始通过键盘输入控制参数,然后经过单片机运算和处理行为,并且通过无线数传模块完成对参数的无线传输、运行状态以及调速设备的控制方式,达到遥控运行的目的要求。
二、单片机遥控系统系统受干扰原因及危害
在电磁干扰较弱时,其可靠性和稳定性往往是容易达到应用要求,这方面尤其是在室内体现出来,然而对在室外,会遇到各种各样的环境条件,尤其是那种在工作环境较恶劣的情况下,就会导致仪器仪表工作不正常或失灵。而单片机的遥控系统一般都安装在工业现场,而在工业现成环境中的干扰大多是以窄脉冲的形式出现,而这样的形式其最终造成微机系统故障的多数现象都是“死机”现象。究其原因是计算机中的CPU在执行某条指令时,受周围环境干扰的冲击,影响到它的操作码或地址码发生改变,最终致使该条指令出现错误。这时,CPU就会执行随机拼写的指令,并将其操作数作为操作码执行,从而导致有关程序“跑飞”或进入“死循环”。对于在工业现场中由于诸多大型用电设备的投入或者是撤出电网运行,经常都会造成系统的电源电压不稳,如果当电源电压降低或掉电时,这样就会造成重要的数据丢失的可能性,以至于系统不能正常运行,而且干扰也会导致单片机内部程序指针错乱现象,从而使得中断程序运行超出定时时间。关于RAM中计时数据被冲乱,导致程序计算出错误的结果。论文大全,遥控系统抗干扰分析。假设设法在电源电压降到一定的限量值之前,单片机进行快速地保存重要数据,将会最大限度地减少损失,对于干扰源的影响会使系统的可靠性和稳定性大大降低,严重的情况还会导致系统的运行紊乱,造成生产事故。
三 如何实现单片机的遥控系统的抗干扰
关于高频干扰噪声和有用信号的频带是不同的,其解决方法是在导线上增加滤波器的方法来切断高频干扰噪声的传播,或者也可加隔离光耦来解决这个问题。关于电源噪声的危害最大。需要把电源做得好,其整个电路的抗干扰能力就解决了一大半问题。对于在单片机系统中还可借助于一定的外部附加电路来监测电源电压,当在电源发生故障时能够及时通知单片机快速保存重要数据,同时断开单片机外围设备用电电源,从而使整个应用系统的功耗降到最低点。目前市场上许多单片机对电源噪声都是十分敏感的,那么就要给单片机电源加滤波电路或稳压器,达到减小电源噪声对单片机的干扰。比如,可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。当电源恢复正常时,取消掉电工作方式,通过复位单片机,使系统重新正常工作。
单片机系统设备的抗干扰与系统的接地方式也存在很大的影响,接地技术有能够抑制噪音的效果。所以说一个良好的接地能在很大程度上抑制系统内部噪音耦合的现象,而且还能够防止外部干扰的侵入,能够真正提高系统的抗干扰能力。在这里需要注意的是,如果要求设备的金属外壳等需要安全接地,其屏蔽用的导体的必须能够很好的接地,这样才能为单片机系统提供良好的地线,并且对提高系统的抗干扰能力极为有效果。论文大全,遥控系统抗干扰分析。尤其是对于有防雷击要求的系统,其良好的接地是至关重要的。假设系统不能接地,或者是虽有地线现象,但是接地电阻过大,就会抗干扰元件就不能正常发挥其应有的作用了。
关于单片机供电的电源的地俗称逻辑地,并且和大地的地的关系具有相通性、浮空性、或接电阻性。但是不能把地线随便接在暖气管子上。坚决不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线相混淆。因为单片机系统通常存在模拟电路和数字电路两种,并且关于数字地与模拟地是要分开,只是在一点相连,假设两者不分,就会存在互相干扰现象,那么可以把控制条件中的关于一次采样和处理控制输出更改为循环采样和处理控制输出,这样能够对惯性较大的控制系统具有良好的抗偶然因素干扰作用效果。
设置输出状态寄存单元来抗干扰。其程序是根据单片机系统对数据处理后的输出结果为依据,设置出相应的输出状态寄存单元形式,假设其中干扰侵入输出通道将输出状态破坏时,系统就会在定时查询寄存单元的输出状态信息时,并发现错误,及时纠正输出状态。论文大全,遥控系统抗干扰分析。
设置自检程序来抗干扰。论文大全,遥控系统抗干扰分析。通常是在计算机内的特定位置或某些内存单元中来设置状态标志,并且在开机后或有自检中断请求要求时,计算机系统首先将运行自检测试程序,如对整个系统或关键环节进行模拟方面的测试,对测试结果再通过某种方式显示出来,目的是保证系统中信息存储、传输、运算的高可靠性。设计单片机的遥控系统过程中,要求电路的元器件或线路布局合理以消除元器件之间的电磁耦合相互干扰,如去耦电路或者是平衡电路等。还有种方法是采用冗余结构,也称容错技术或故障掩盖技术,该方法是通过增加完成同一功能的并联或备用单元数目来提高系统可靠性的一种设计方法。当某些元器件发生故障时也不影响整个系统的运行。对于消减外部电磁干扰,可采用电磁兼容设计,目的是提高单片机系统在电磁环境中的适应性,即能保持完成规定功能的能力。
参考文献:
[1]麦山.基于单片机的协议红外遥控系统.电子技术.1998
[2]孟庆建张恭孝.单片机系统的电磁兼容问题[J].自动化仪表,2004
1概述
GPS导航系统能为陆、海、空、天的各类军民载体全天候、24小时连续提供高精度的三维位置、速度和精密时间信息,在军事领域广泛应用于精确打击武器制导、目标侦察、C4ISR系统等。随之在军事作战应用中的推广,它易于受到干扰的问题日益显现出来,在强干扰环境,其扩频增益不足以对干扰进行抑制,需要采用各种抗干扰措施。GPS导航系统对干扰抑制能力的强弱已经成为其能否发挥作用的关键。
2 GPS导航系统干扰抑制技术
针对GPS的干扰有的是有意的,有的是无意的,主要包括其他无线电波(有源)、有影响的地理环境(多径)、选择可用性(SA)。
2.1有源干扰抑制技术
造成GPS容易受到有源干扰的原因是GPS接收端信号太弱,对有源干扰的抑制主要技术有:
① GPS卫星优化
主要包括提高卫星信号的强度,改善码结构和在卫星上使用一些新的抗干扰技术,如采用后向天线、增加新的军用码(M码)、使用点波束发射方式等。
② 伪卫星技术
利用装载在无人机或地面上的虚拟机构成虚拟的GPS星座转发高功率加密GPS信号。如针对地面需求采用发射塔作为伪卫星。
③ 频域滤波技术
滤波技术使得GPS接收机不易受相对于GPS的两个L波段频带外的强功率干扰。频域滤波用于频谱滤波,包括带通滤波和带阻滤波。可通过在GPS接收机和GPS天线间增加一个外围滤波器来实现,滤波过程还可采用自适应数字滤波、VLSI技术等。
④ 时域滤波技术
时域滤波是在时域内对信号进行处理,通过运用数字信号处理方法实现频谱/逆谱区分,可通过在GPS接收机前端处理中增加一个嵌入块实现或作为一个单独的部分置入接收机之前。时域、频域滤波技术能够提供15—50dB抗干扰能力,但对宽带干扰通常不佳。
⑤ 调零天线技术
调零技术通常使用微带圆形天线阵或隙缝部件对干扰源方向上的自适应调零,以达到有效的定向压制。自适应调零天线是一个多元天线阵,阵中各天线与微波网络、处理器相连,处理器通过对微波网络的信号处理来调整微波网络,使各阵元的增益合成相位发生变化,从而在天线阵元方向图中产生对着干扰源方向的零点,以降低干扰效果。
⑥ 极化调零抗干扰技术
极化调零抗干扰技术是一种单孔径技术,利用电场矢量对消来消除干扰信号。其实现是使用一个探测和跟踪/控制通道来识别和跟踪干扰信号的相位和幅度,再用一个混合连接对消电路实现对复合接收信号中干扰信号的抵消。极化调零技术根据类似的干扰源产生一个极化非匹配和调整,能明显提高右旋极化GPS信号与干扰之间的抗干扰比。免费论文。
⑦ GPS干扰源检测和定位技术[3]
采用A—D频段精确目标捕获系统对阻断或干扰GPS的信号进行截获、定位,并搜集有关干扰源的详细信息,以采用相应的保护措施。
1.引言
现代社会是信息化的社会,人们的主要交流和沟通都是通过对信息的传递、处理而进行的。传感器就是人们从自然界获取各种相应外界信息的方式,能够将相应的需要采集的信息转换成为控制芯片能够识别的电流或者电压等信号,在现代的控制测量系统中具有不可缺少的作用。
本论文主要介绍的是电涡流式位移传感器。电涡流式位移传感器属于电感式位移传感器的一种,是基于电涡流效应而工作的传感器,具有很多优点:高分辨率、高可靠性、较宽的频率响应以及较高的灵敏度等等。
该传感器还具有很强的抗干扰能力,相比而言,传统的传感器具有非线性误差,要求工作环境恒定或者价格较高[1]。
2.电涡流式微位移传感器
2.1 传感器发展历程
国外在工业化的过程中,逐渐将传感器广泛应用在各个生产领域,在航天和军事领域也有十分领先的传感器应用。之后伴随各个国家的机械、自动化、计算机等信息产业如日中天,欧美国家以及亚洲的日本都对世界的传感器具有相当重要的影响。
我国主要是在1960年开始对传感器进行开发工作。国家组织大批科研人员对其进行研究和开发,并实施了“八五”、“九五”等国家计划,使得其取得了十分瞩目的应用成就。然而我们也应该清醒地意识到,我国在传感器的基础制造工艺等方面还不能和发达国家相提并论,许多核心技术以及芯片都要进口。与此同时,我们的传感器在国际上没有太大竞争力,产品研发和更新速度很低,缺少实用创新性[2]。
2.2 传统传感器缺点
以往的传感器和电涡流位移传感器比起来,具有以下几个方面的严重不足:
(1)输入一输出特性存在非线性且随时间而漂移;
(2)环境会干扰参数,使得测量结果发生漂移;
(3)因结构尺寸大,而时间响应特别差;
(4)易受噪声干扰、信噪比低;
(5)灵敏度或者分辨率不够理想。
2.3 电涡流式微位移传感器
本论文所要介绍的电涡流位移传感器,其工作原理是利用了涡流效应。该类型的传感器,通过涡流效应使相应的位移的变化,转换成线圈的阻抗值变化;之后利用特定的电路将线圈阻抗值变化转换成为电压的变化,再进行检测和输出,根据相应的公式或者经验,能够还原成位移信息。这种传感器具有很多优点,比如具有很高的灵敏度、简单的结构以及及时的动态响应。该传感器广泛应用在测量振动和位移等信息量上。大体上输出的电压信号与位移的变化量是线性的关系,公式是ΔS=K・ΔV。其中K是系统的比例常数,在不同的传感器中根据系统结构的不同是不一样的。
2.4 电涡流式位移传感器测量原理
公式能够精确描述该原理。我们根据公式可以得知,在其他条件不变的情况下,Z(线圈的阻抗)与S一一对应。电涡流传感器测量位移的原理就是基于此公式,在特定的信号激励过程中,传感器会依据位移变化而产生电压的变化。
3.测量系统的硬件设计
3.1 主控芯片
本论文设计的电涡流微位移传感器使用的主控芯片是AT89S52单片机。MSC-51单片机是八位的非常实用的单片机。本论文所使用的AT89S52单片机就是基于这款单片机的。MSC-51单片机的基本架构被ATMEL公司购买,继而在其基本内核的基础上加入了许多新的功能,同时扩展了芯片的容量以及加入flash闪存等等。51内核的单片机具有很多优点,因此无论是在工业上还是在一些电子产品上应用都很多。全球也有许多大公司对其进行扩展,加入新的功能。即使是在今天,51单片机仍然在控制系统中占据很大市场[4]。
下面对本论文所使用的单片机作简要介绍。AT89S52单片机具有最大能够支持的64K外部存储扩展,同时还具有8K字节的Flash空间。该单片机具有4组I/O口,分别是从P0到P3,同时每组端口具有8个引脚。每个引脚除了能够作为普通的输入和输出端口外,还具有其它功能,也就是我们通常所说的引脚复用。其还具有断电保护、看门口、计时器和定时器。51单片机一般的工作电压是5V。
3.2 显示模块
本论文设计的LCD1602电路,该液晶模块能够显示2行*16列的字符,相对于数码管而言,显示更加灵活多变。该液晶模块用来显示其测量处理后的数据。
4.测量系统的软件设计
本论文的主程序循环采集电量的变化,并实时显示在液晶模块上。系统软件是指完成系统设计功能的软件。为了提高系统的实时性、可靠性,在编写系统应用软件时,主要考虑以下两方面:
(1)提高系统抗干扰性能。在工业现场不可避免的有各种抗干扰因素。因此本系统除了在硬件上硬件复位和加电容滤波外。在软件上,采用了指令冗余技术、延时消抖技术以及对位移大小采样值进行中值滤波的数字滤波方法,进一步提高系统的抗干扰能力。
(2)采用模块化编程。将系统的应用程序分为若干个功能模块,这些模块可以任意更改而不影响程序的其余部分,将各个功能模块程序调通后,再把各个功能模块结合起进行联调,这大大减少了调试时间,提高了程序的通用性,方便程序的修改和检查。
5.总结
电涡流位移传感器是一种基于电涡流效应的传感器,能够将位移的变化转换成电量的变化。本论文主要介绍了传统传感器的发展历程,进而介绍了电涡流式微位移传感器的测量原理和优势,并基于单片机设计了测量系统。
参考文献
[1]谭祖根,汪乐宇.电涡流检测技术[M].北京:原子能出版社,1986.
论文摘要:文章结合笔者多年实际工程经验,介绍了我国微机继电保护技术的特点,针对目前我国微机保护的常见故障和抗干扰技术进行了分析,对微机继保未来的发展提出了相关看法。
继电保护技术主要是针对电力系统故障和危及安全运行的异常工况,以探讨其对策的反事故自动化措施。当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响,其重要性可见一斑。
微机继电保护指的是以数字式计算机(包括微型机)为基础而构成的继电保护。微机保护装置硬件包括微处理器(单片机)为核心,配以输入、输出通道,人机接口和通讯接口等。该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。
本文根据笔者多年实际工程经验分析一下电力系统微机继电保护技术的技术特点、现状和发展趋势。
1.主要技术特点
研究和实践证明,与传统的继电保护相比较,微机保护有许多优点,其主要特点如下[1]:
(1)改善和提高继电保护的动作特征和性能,动作正确率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性;其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护。
(2)可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等,可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。
(3)由软件实现的动作特性和保护逻辑功能不受温度变化、电源波动、使用年限的影响。
(4)简洁可靠地获取信息,通过串行口同PC通信就地或远方控制。
(5)采用标准的通信协议(开放的通信体系),使装置能够同上位机系统通信。
2.常见故障分析
(1)硬件故障
主要有:按键失灵、显示屏显示不正常、插件损坏等等。
可能的原因有:运行时间太久使得按键机械部分接触不良导致按键失灵,或者是设备内部连接线损坏导致按键失灵;显示屏液晶面板受潮或受到损坏,显示芯片损坏;插件问题可能是插件电路电容长时间运行损坏,电源芯片损坏等原因造成。
(2)软件故障[1]
某变电所主变压器采用的是WBZ-1201D,保护运行时,所有报告均由人机对话模件收集显示或打印机输出。在运行过程中,出现过这种情况而无法解决:保护屏上显示“有报告”,但人机对话模件上未显示“报告”内容,且打印机亦未工作。
(3)安装问题[2]
安装保护设备时要注意防高压。安装时要找厂家协商,在保护装置入口或适当的地方安装防高压装置,防止高压电窜入低压回路,烧毁插件板。鹤矿热电厂就曾烧坏过三个插件板。
在二次回路接线时要将电流互感器的二次接线和微机保护内的二次接线一并考虑,否则可能出现电流互感器二次开路现象。有时厂家来的高压开关柜电流互感器的内部接线已经完成,但个别出现反极性的情况,进而出现保护误动,所以在调试时开关柜内部接线也应检查。
3.抗干扰
继电保护的抗干扰是指继电保护装置在投入实际运行时,既不受周围电磁环境的影响,又不影响周围环境,并能按设计要求正常工作的能力。
按干扰的形态可分为共模干扰、差模干扰两种。共模干扰发生于保护装置电路中某点各导线对与接地或外壳之间的干扰;差模干扰是发生在电路各导线之间的干扰,是与信号传递途径相同的一种干扰。保护装置接收这种干扰的能力和接收信号的能力完全相同。
按干扰的危害性可分两种,一是引起保护装置不正确动作的干扰,低频差模常属于这一类。二是引起设备损坏的干扰。由于高压网络的操作或雷电引起的高频振荡,最容易造成保护装置元件和二次回路的损坏。这种干扰常属于共模干扰。
减少各种干扰对继电保护或其它二次设备影响,可以考虑采取以下措施。
(1)硬件抗干扰
屏蔽和隔离相结合。电磁屏蔽是通过切断电磁能量从空间传播的路径来消除电磁干扰的。保护柜用铁质材料做成,以实现对电场和磁场的屏蔽,在电场很强的场合,可以考虑在铁壳内加装铜网衬里或用铝板做屏蔽体。隔离既可使测控装置与现场保持信号联系,又不直接发生电的联系。
(2)软件抗干扰
接入RC滤波器。对于微机保护,在印制板布线设计时应使强、弱信号电路之间有一定的距离,避免平行,在每芯片的电源与零序之间应加抗干扰电容,在交流和直流入口处应接入RC滤波器等。
对外部二次回路的设计采取必要的抗干扰措施。如降低干扰源和干扰对象之间的耦合电容和电感;降低屏蔽层的阻抗值;降低二次回路附近的电气值等等。
此外,保护装置的模拟输入量之间存在着某些可以利用的规律。如果由于干扰导致输入采样值出错,可以取消不能通过检查的采样值,等干扰脉冲过去,数据恢复正常后再恢复工作。
4.微机保护的发展
微机保护装置在国内应用已有近二十年历史了,微机保护产品的发展也经历了几代,可以说,无论是国际品牌或国内知名厂家,其保护产品从原理到生产技术都已经非常成熟了。但是这些微机继保装置还是或多或少的存在一些缺陷,时代的发展,技术的进步,对微机保护也提出了更高的要求。
(1)更趋自动化、智能化
随着我国智能电网概念的提出和相关技术标准的制定,智能电网相应配套的关键技术和系统也需要加快研发速度。
对于继电保护技术来讲,一方面,可以深入挖掘智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划模糊逻辑等在微机保护方面的应用前景,将技术转化为生产力,以解决常规技术难以解决的实际问题。
(2)提高微机保护的设备管理和事件记录功能
现在的微机保护,除了应完成保护、测控、通信一体化功能外,还应能提供被保护设备的日常管理和事件记录。这些设备管理包括断路器的分闸、合闸次数,累计故障次数、断路器动作时间监视、断路器开断电流水平,断路器触头寿命、设备累计停电时间、设备累计运行时间、设备检修记录、分区段平均负荷电流、日最大负荷电流、日平均负荷电流、累计电度等。对变压器保护测控装置,如果有油温、压力等模拟量接入,还可进一步监视变压器的其它运行工况。
5.结语
随着我国智能化电网建设的一步步深入,变电站综合自动化技术的提高,数字式微机测控保护装置逐渐取代了传统模式,同时由传统的保护、测控单一实现方式向整合型转化即在同一平台上实现微机保护、测量监控及设备的管理和传动。
可以预见,未来的微机保护系统将会使更加人性化、自动化、智能化,将会为确保我国电力系统的安全稳定运行,确保国民经济的快速持续增长发挥更大的作用。
中图分类号:TM561 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)14-0300-01
引言
中国的电网规模不断扩大,覆盖到城乡各个地区。为了提高电网运行的可靠性,漏电断路器作为供电系统终端设备不仅使用量增加,而且产品的品种也是多种多样。对漏电断路器的安全可靠性以及电磁兼容性进行研究是非常必要的。
一、漏电断路器的运行可靠性实验
(一)漏电断路器的运行可靠性问题
漏电断路器的选型需要参考过载特性,要求其额定电流要能够满足过载特性保护需求。漏电断路器多会采用电子开关,晶闸管截止的时候,晶闸管的两端会加载电压,脱扣线圈仅就可以起到扼流线圈的作用。如果脱扣线圈的两端由很小的电压,就无法将铁心带动起来,此时漏电断路器就不会产生动作。当晶闸管被导通之后,电磁脱扣线圈上的电压增加,就会有强大的吸力,漏电断绝路器就会产生动作。
如果漏电断路器无法发挥应有的效果,主要是由于两种情况所造成的:其一,是由于舸┑纪ㄏ窒蠖导致的漏电断路器无法合上,就必然会引发安全事故;其二,漏电断路器已经损坏,使其保护功能无法正常运行,必然会产生安全事故。这两种情况的存在,都会导致人触电,直接危及到人的生命安全。
(二)提高漏电断路器运行可靠性的处置方案
漏电断路器在生产的过程中,往往对线路板的老化问题加以重视,却没有重视电子元器件的老化问题。在对断路器进行生产的过程中,需要关注整机老化的现象,因此,要频繁地对漏电断路器的按钮进行脱扣操作,对每一个部件的稳定性都要予以验证,特别是线路板的晶闸管以及电磁脱器的线圈,都要通过实验对其性能进行验证,要求漏电断路器老化的时候也能够保证运行稳定,不会产生故障。当对产品进行定型之后,就要对整机进行实验检测,采用抽样的方式就可以获得良好的检测效果。当检测出问题之后,就可以及时采取措施具有针对性地处理。由此可以对产品的质量予以有效控制。在强化实验质量控制的基础上,还要做好市场调研工作,对产品的老化情况以及用户的反馈信息进行收集、分析,以通过采取技术手段对产品进一步完善。如果仅仅采取抽样检查的方法是不够的。当发现问题之后,就要采用模拟用户使用的方法对产品的各项性能进行验证,将影响产品质量的主要因素查找出来,采取相应的技术措施对产品产生的质量问题予以解决。通过对多台漏电断路器产品进行整机老化试验之后,就可以发现其过早老化的根源主要是由于晶闸管损坏,当电流超过其可以承受的电流的时候,就会过早损坏,由此而对提高漏电断路器的质量造成不良影响。
二、对漏电断路器采用电磁兼容性试验以及处置方案
(一)漏电断路器采用电磁兼容性试验
漏电断路器处于运行状态的时候,就会有零位飘移的现象产生,很难保证不会存在漏电流的问题。如果产生的零位飘移处于规定范围以内是被允许的,不会对漏电断路器的运行产生影响。如果零位飘移超出了规定的范围,就需要加以注意。对漏电断路器进行试验,主要为静电快速瞬变脉冲群抗扰度和静电放电抗扰度的试验。当进行浪涌电流和振铃波试验的过程中,由于无法保证漏电断路器运行的可靠性,就会导致误动作产生。
(二)漏电断路器电磁兼容性的处置方案
其一,分立元件线路板对漏电断路器电磁兼容性具有一定的影响。分立元件线路板上的稳压二极管对浪涌电流试验起到了决定性的作用。浪涌电流试验就是测定浪涌电流下漏电断路器的性能。在进行试验的过程中,所采用的是模拟浪涌漏电流的试验,在零序电流互感器的两端分别安装有电容器、电阻以及稳压二极管,当电流互感器对非常高的电流信号有所感应的时候,高电流信号就会转变为电压信号,可以起到一定的稳压作用。所以,稳压二极管对实验的效果具有一定的影响性。如果稳压二极管的功率非常小,就容易击穿稳压管。在对稳压管进行选择的时候,由于芯片的规格是不同的,仅仅从稳压管的外观而言,对其运行功率是无法做出准确判断的,因此需要选择大芯片。试验的过程中,稳压管多数会被击穿,就必然会导致浪涌电流试验无法顺利进行。因此,要注意稳压管的选择。
晶闸管控制极发挥着抗干扰的作用。通过对剩余的额定电流进行整定之后,可以保证剩余电流动作的分段时间与规定的标准相符合。谐波是重要的干扰信号,其充电的时间和放电的时间都非常长,可以对抗干扰信号进行规避。因此,在设计的过程中,要根据额定剩余电流动作的时候的分断时间选择电容,以保证试验的可靠运行。做好元器件的选择是保证电磁兼容性发挥的关键。在对线路板进行设计的过程中,要尽量避免寄生电容。
其二,分析集成电路线路板,了解集成漏电断路器所存在的缺陷。对漏电断路器的性能进行试验中,由于射频电磁场辐射的抗扰度不足,就使得试验难以顺利展开。在进行闪流抗干扰试验的过程中,由于有很多的干扰源存在,就会由于负载过多而引发误动作。在试验的过程中,主要是使用对讲机进行模拟实验,可以明确,漏电专用芯片时候具有良好的抗干扰性对漏电断路器的使用质量至关重要。对于抗射频干扰试验使用对讲机进行模拟上存在争议,由于其具有强电磁辐射,采用这种模拟的方法是存在一定的合理性的。
图1为针对实验设计的电路漏电断路器的原理图。其中的R3和R4、VD5和VD6、C6和C7都是基于原有的线路板而设计的抗干扰电路,VD5和VD6是对二极管起到了一定的保护作用,C6和C7都是瓷片电容,即使用特质的陶瓷材料为介质,之后在陶瓷的表面图上一层金属薄膜,由此为电极发挥电容器的作用。R3和R4都是电阻。这种设计的抗干扰电路可以稳定电压信号,有效地过滤谐波,即便漏电断路器是在不良环境中运行,也可以防止误动作发生。
结束语
综上所述,针对漏电断路器的使用性能进行研究,可以对其优势以及弱点充分了解,对避免误动作,排除触电安全隐患具有可参考价值,对提高供电质量具有重要的作用。
参考文献
[1] 陈金汕.家用小型漏电保护开关电性能试验自动操作装置的设计与应用[J].质量技术监督研究,2014(02):6―8、29.
[2] 孟繁伟.低压漏电保护器现场校验仪的设计与实现[D].河北:河北大学硕士学位论文,2014.
随着运动水平的提高,心理素质训练已和体能、技战术训练处于同等重要的地位。特别在健美操比赛中,心理因素已成为决定比赛结果的关键因素。本文根据自己在训练和比赛中的实践,结合心理训练的原理对健美操运动员比赛时的不良心理成因进行分析,提出科学可行的改善方法,为健美操训练和比赛提供理论参考。
1比赛中运动员的不良心理因素
1.1内在因素
1.1.1意志品质不坚强.缺乏自信心。
1.1.2技术不过关.掌握动作不牢固.比如难度动作不到位,技术细节重视不够,动作不连贯,和队友配合不协调等。
1.1.3过分在乎比赛结果.领导、教练,队友以及朋友和家人的希望和自己只想赢的思想成为沉重的负担。
1.1.4应变能力差,不能灵活地对待比赛中的小差错,从而导致更大的差错。
1.1.5收集情报不够准确.赛前对其他健美操队的情况了解出现偏差。
1.2外在因素
1.2.1裁判员。在评判过程中由于裁判员受到各方面因素的影响,评分结果难免出现不同程度的差异,从而影响参赛选手成绩不理想.造成了运动员心理上的压力。
1.2.2观众。不能适应当地观众的情绪和观众的行为,比如尖叫声,喧哗声;或者比赛时没有观众的掌声和叫好声。
1.2.3比赛对手。比赛对手的超水平发挥;比赛对手的容貌、体形、服装优于自己以及对手高昂的精神风貌,都造成一定的压力,带来紧张情绪。
2改善方法
2.1提高自身技术表现能力
健美操的制胜因素在于按照美学原理巧妙地把优美的人体形态、高超的技能技巧、悠扬动听的音乐、适宜的运动节奏和鲜明的个人风格等有机组织起来,运动员再通过扎实的基本功、娴熟的技术、自然流畅的衔接和富有超人的表现力去完成。因此,要求运动员要积极协调地配合教练,在训练中明确目的,高标准要求自己,努力克服困难.才能练就新颖、高超的成套动作。
2.2提高自我控制能力
自我控制能力关键在于自我情绪的控制。比赛中来自内部和外部环境的各种刺激都会使运动员产生情绪波动,如畏惧对手会产生焦虑情绪,裁判评判的主观性会使运动员愤怒等。因此,运动员要保持情绪的稳定性,在训练中掌握心理自我调节的方法,学会自我肯定、自我鼓励、自我暗示、自我命令和自我放松。控制好了自己的比赛情绪,即使在内部状态不良的情况下也能充分地发挥原有的技术水平。
2.3提高抗干扰能力
“人为”与“自然”两大方面因素致使比赛环境不可避免地出现干扰情况.而这种干扰主要是观众的情绪及行为,比如观众的叫喊声,喝倒彩等。因此.经常组织有观众的内部比赛和表演,或在训练成套动作时有意识地制造一些干扰,让运动员逐渐具备抗干扰能力;另一方面,健美操比赛中裁判员的“主观尺度”对比赛过程和结果也具有很大的影响。适应裁判员的“主观尺度”也是运动员平时应注意培养的。
2.4提高应变能力
科学技术不断发展,促进了电子设备的不断提高,现在人们广泛应用电子设备,尤其智能手机的应用,其用户不断增加,用电设备密度不断增加,在空间应用过程中,可能造成电磁环境的不断恶化,电子设备之间可能造成干扰,影响电子设备的正常工作,必须提高电子设备之间的抗干扰性能,因此我们在数字电路设计的过程中,采用数字电路集成电路的方式进行提高抗干扰性能,利用科技手段,不断提升抗干扰能力,符合现在数字电路设计的发展趋势。
1硬件抗干扰技术在数字电路设计环节的应用
1.1安全接地技术
安全接地技术是一种常用的技术,把机壳接入大地,让电量转移到大地,减少电荷积累情况,减少因为静电等原因造成人与机械设备等受到安全影响。设备装置在实际应用过程中,绝缘层可能出现破损等现象,就可能造成机壳带带电,这时候的电量是足够大的,不能及时转移,可能造成严重的后果,利用安全接地技术可以把多余电荷转移出去,还能及时切断电源等,对其安全性能起到保护作用。
1.2避雷击接地技术
用电设备基本都需要采用避雷击效果,一般通常采用避雷针,当出现雷击的情况下,可以进行电荷的转移,下雨天气打雷时候,出现雷击的情况是产生电荷的,一旦遇到用电设备等,瞬间可以产生大量的电荷,对周围人和物产生损害现象,必须采用技术及时转移电荷,减少对人的伤害,对用电设备也起到保护作用。
1.3屏蔽接地技术
屏蔽接地技术是一种常用的对用电设备的保护作用措施,在实际应用过程中,也是设计人员经常采用的方式,具有一定的应用价值。屏蔽技术需要和接地技术配合使用,其屏蔽效果才能够提升。像是静电屏蔽技术。若是在带正电导体周围围上完整的金属屏蔽体,则于屏蔽体的内侧所获取的负电荷将会等同于带电导体,同时外侧所存在的正电荷也和带电导体等量,这就造成外侧区域仍旧存在电场。若是对金属屏蔽体进行接地处理,那么外侧的正电荷可能会流入大地之中,则可以消除外侧区域的电场,也就是金属屏蔽之中将会对正电导体的电场进行屏蔽处理。屏蔽接地技术的应用,在技术上起到革新作用,在应用过程中,起到重要保护作用,具有一定现实应用价值。
2软件抗干扰技术在数字电路设计环节的应用
2.1数字滤波技术
数字滤波技术是一种仿真技术,基于硬件设备的仿真技术,但在实际应用过程中,不依赖硬件技术,只是通过模拟技术进行设置,实现数字滤波。在具体应用过程中,先借助于硬件技术进行干扰技术的应用,减少干扰性能,在具体通过软件进行有效的滤波,起到真正的数字滤波技术,减少抗干扰能力。数字滤波技术的方法有多种多样,我们在应用过程中,需要根据实际情况,选择适应的数字滤波技术的处理方式,起到真正数字滤波作用,在数字电路设计的过程中,利用软件技术进行有效应用,是设计环节中的重要步骤。
2.2软件“看门狗”的使用
软件程序在应用过程中,往往容易出现死循环等现象,在数字电路设计过程中,设计者要考虑这方面问题,采用“看门狗”技术,防治程序死循环现象发生。硬件看门狗就是一个定时器对系统进行有效的监控,合理的根据监控情况进行有效处理,起到看门狗的效果。
3实例论述
3.1通过硬软件技术促使计算机系统脱离死态
为了使干扰问题得到及时的解决,在硬件方面可以使用一个硬件计时器,
3.2程序“跑飞”阶段进行数据保存的硬软件办法
由于计算机系统在被强电磁干扰或影响之后,计算机系统之中正在正常运行的程序或许会被打乱,进而在内存中出现转移情况,同时这种转移是不能被控制的,也就是发生“跑飞”情况。该问题的出现或许会造成确保软件正常运行的重要参数被破坏、冲掉。通过硬软件结合措施、方法的运用,能够在出现断电事故或者是发生强干扰情况之后,使各重要参数得到保护,从而使系统的连续运转或者是再恢复获得可靠的保证。
参考文献:
[1]刘海权,田露,宋立业.传统光电编码器防震动抗干扰电路的优化[J].电气技术,2015(12).
[2]杨昆.综述单片机控制系统的抗干扰设计[J].黑龙江科技信息,2016(04)
[3]李娜.数字集成电路低功耗优化设计解析[J].通讯世界,2016(15).
[4]王剑锋.DCS控制系统抗干扰分析[J].通讯世界,2015(19).
[5]姚年春,徐涛.电机保护装置的抗干扰措施设计[J].信息技术与信息化,2014(04).
[6]熊轶娜,吴跃明,陈洁.数控机床控制系统的抗干扰分析[J].组合机床与自动化加工技术,2009(08).
0.引言
随着造纸机车速的提高和设备的更新,原来的配浆箱方式配浆已逐步被管道配浆方式替代,而在管道配浆方式中,采用的三种配浆方式包括流量给定控制方式,比率自动控制方式和绝干量配比自动控制方式。配比自动控制方式按参与配浆的绝干纤维量来计算和控制各种浆的配比,具有配浆效果好,浆种配比稳定等优点。
1.配浆自动控制系统总体设计
纸浆配浆采用绝干量比例控制方式,自治浆池和废纸浆池的纸浆以一定的绝干量配比打入成浆池充分混合,同时送往造纸车间的成浆的浓度需要控制在工艺给定要求范围内。为了保证生产的正常运行,防止成浆池缺浆和满浆,在控制废纸浆和自制浆的绝干量配比同时,需要控制废纸浆和自制浆的浓度和成浆池的液位。
2.配浆自动控制系统的硬件设计
2.1 硬件结构
2.1.1浓度的检测与控制
浓度计采用武汉宇通仪表有限公司的DBNZ-1200型的动刀式纸浆浓度变送器,电动调节阀选用上海中泰自动化仪表厂的ZAZC型电动调节阀。
2.1.2流量的检测与控制
流量计采用上海光华仪表厂的LDG-150S型的电磁流量计,检测精度为0.5%,长时间测量累计误差小于1%。伺服放大器采用上海自动化仪表十一厂的ZPE-2010型伺服放大器,变频器采用日本富士通公司的5000G11S/P11S变频器。
2.2 硬件抗干扰技术
在此主要采用那RC滤波抗干扰技术。我们选用了光电隔离的多功能HY-6040A/D板,该板使用三总线隔离的形式,使其抗干扰能力大大增强。在此基础上,我们在810接口板上设计了RC滤波电路。对于变化速度很慢的直流信号,在仪表输入端加入滤波电路可使混杂于信号的干扰衰减至最小,这样我们就有效的提高了系统的硬件抗干扰能力。论文参考网。
3.配浆自动控制系统的控制策略
本配浆控制系统控制部分可分为绝干量配比控制;废纸浆和自制浆浓度控制;成浆池液位的控制及联锁控制,各控制部分具有耦合作用。
绝干量配比的控制较为复杂,废纸浆、自制浆的浓度、流量变化等都会对配比控制产生干扰,同时配比控制时又要考虑到节省能耗。通过对配比的分析,对配比中比重占较大的自制浆,我们将自制浆泵满负荷运行,而让废浆泵根据给定的配比,采用带有延迟环节的增量PID控制算法控制。
废纸浆和自制浆的浓度的控制,由于两者相互不影响,且受其他影响较少,我们分别通过控制相应电动阀的开度来控制加水量,从而控制纸浆的浓度。论文参考网。采用较为典型的闭环控制策略,控制算法采用增量式PID控制。
纸浆液位的控制,纸浆液位的控制是本控制系统的一个难点,由于搅拌器的动作及液位本身的不稳定,给液位控制带来了困难。论文参考网。我们采用了带联锁的液位宽限开关控制策略:
3.1 以成浆池液位为主控制对象,设立成浆池液位高低限开关,成浆池液位高于高限开关时,自动关闭废浆池泵和自制浆池泵;如果成浆池液位低于低限开关时,根据自制浆池和废浆池液位要求,确定是否启动废浆池泵和自制浆池泵控制。
3.2 考虑到液位的波动,在对采集的液位数据进行平均滤波的同时,对限位开关值设立宽限,宽限值的大小通过实际试验确定。当液位波动值小于宽限值时,则不动作;只有当液位变化值大于宽限值时才进行相关动作。
3.3 考虑到废浆池与自制浆池的联锁要求,启动废浆池泵和自制浆池泵时必须满足:废浆池和自制浆池的液位必须同时都大于设定的下限值。同时,浓度控制电动阀也产生联锁动作。
4. 配浆自动控制系统的软件设计
在本控制系统中,软件必须安全可靠,可移植性和可扩展性好,参数修改方便,调试简单。本系统软件分为:控制程序,显示操作程序,数据采集程序。各个部分分别开发,并通过DLL结合成一个有机整体。
控制程序采用自行开发的组态软件DDCRun进行设计,显示操作程序使用Visual C++6.0开发,接口程序利用WinDriver进行开发。系统软件的各个组成部分通过DDL实现连接。
4.1 数据采集程序
WinDriver可用于各种接口程序的开发,在本系统中,我们采用它开发系统的数据采集程序的接口,我们首先使用驱动程序开发工具Windriver创建基于PCI/ISA的设备驱动程序,在此基础上,我们就可以在Visual C++中利用上述工具产生的硬件操作函数编写相应的数据采集程序。同时我们把数据采集程序做成DLL形式,DDCRun控制程序通过调用它实现控制程序和系统硬件的接口。
4.2 控制程序
在本系统中,控制程序采用软件组态方式实现。具有大大缩短开发周期,减轻调试复杂性,方便控制程序修改,系统易于维护等优点。
DDCRun控制组态软件是我们自行开发设计的模块化的控制组态软件,它的各个模块是以DLL的形式存在的。首先编写好控制程序需要的各个功能模块DLL:增量式PID,加减运算,限幅运算,绝干量统计,条件开关,平均滤波等;然后将各个模块添加到DDCRun;最后便可以根据控制策略进行组态设计,设置控制参数和相应硬件接口板卡的地址。
控制程序通过调用WinDriver生成的数据采集程序与硬件直接联接;与此同时,在显示操作程序中,通过调用DDCRun提供的接口函数,实现对控制程序各个控制模块的输入输出读写和控制参数的修改。
在系统调试过程中,我们只须通过软件修改控制算法的参数即可达到预定的控制目标。
4.3 显示操作程序
显示操作程序是本系统必须的组成部分,具有以下特点:界面简单直观,用户操作方便,运行稳定可靠,满足人体工学要求,采用面向对象的编程语言Visual C++6.0设计。根据要求功能模块分为[主界面]、[流量浓度曲线]、[液位曲线]、[报警显示] 、[参数设置]、[统计报表]、[关于系统]、[退出系统]、[密码保护]等九个模块。
为了方便历史数据的查询和以后网络化的需要,我们将所有有关数据保存在关系数据库SQL Server中,通过ADO对象对数据库中的数据进行操作。
ADO是面向对象的OLE DB,它继承了OLE DB技术的优点,并且对OLE接口作了封装,定义ADO对象,使应用程序的开发得到了简化。ADO技术属于数据库访问的高层接口,其主要优点是易于使用、内存支出少和磁盘遗迹小。与DAO和RDO类似,ADO也是一种基于对象的集合 .
主界面 主要实现重要参数的显示,纸浆动态显示功能以及启动和停止自动控制的功能。主要参数包括:废纸浆池的液位.浓度.电动水阀开度和变频泵的电流信号大小;成浆池的液位,浓度和两个抽浆泵的纸浆浓度和流量,自制浆池和废纸浆池的液位,浓度,电动水阀开度和变频泵的电流信号大小。同时,主画面上的水流动态显示,使得系统状态更加直观。
流量浓度曲线、液位曲线、报警显示、参数设置、统计报表、密码保护 实现系统密码保护、修改等功能。
5.结束语
与手工配浆相比,成浆的纤维配比更加稳定,系统控制精度高,提供了配浆的质量与效率;与此同时减轻了工人的劳动强度。
【参考文献】
[1]傅兴仁.管道配浆.中国造纸.2001,(01).
[2]葛升民,童树鸿,周斌.纸浆浓度控制系统的设计.中国造纸.2002(03).
二、扩频通信技术的特点
扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。
1.抗干扰性强
扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。
2.低截获性
扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。
3.抗多路径干扰性能好
多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
4.保密性好
在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。
5.易于实现码分多址
在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。
三、扩频技术的发展与应用
在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.
扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。
四、结语
扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。
参考文献:
[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.
[2]查光明,熊贤祚.扩频通信[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.
一、扩频通信的工作原理
在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。
二、扩频通信技术的特点
扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。
1.抗干扰性强
扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。
2.低截获性
扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。
3.抗多路径干扰性能好
多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
4.保密性好
在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。
5.易于实现码分多址
在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。三、扩频技术的发展与应用
在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.
扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。
四、结语
扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。
参考文献: