舰载通信设备间电磁兼容性的优化方法研究

发布时间：2020-05-27 19:36

【摘要】：为实现“在通信设备功能指标的设计阶段分析、预测所有设备上舰后舰船总体的电磁兼容性,并提供有效的、可操作性强的电磁兼容指标优化方案,以满足既定的设备间电磁兼容性要求”这一目标,本文深入研究并解决了下列问题:第一,干扰设备耦合至敏感设备的电磁干扰功率计算。考虑到数值算法耗时过大而难以适应启发式随机智能算法在电磁兼容性优化中的应用,故采用非理想情况下的弗里斯传输方程来计算干扰值,并对所涉及到的函数进行模型化处理。第二,多个通信设备所构成系统的总体电磁兼容性的评价方法。借鉴电子战领域的干信比概念来定义和定量评价敏感设备的电磁兼容性,从而定量研究系统总体的电磁兼容性。第三,系统总体电磁兼容性的优化方法。以敏感设备为研究对象,将其承受的干扰分为“同频干扰”和“引发乱真响应的干扰”两类。采用基于多目标遗传算法的设备布局优化来抑制前者,借助其他电磁兼容指标来抑制后者。第四,多目标遗传算法适应度函数和遗传算子的设计方法。第五,引发乱真响应的电磁干扰阈值测试方法设计。在深入研究GJB 151B-2013相关规范项测试方法的基础上,设计了对“导致敏感设备刚好出现不可容忍的乱真响应的敏感度阈值”的测试方法。在设计优化算法的基础上编写了相关程序,并通过优化实例验证了算法的有效性,最终的优化结果表明:设备布局优化可以有效抑制干扰设备耦合至敏感设备的同频干扰,并最大限度地维持设备各项参数的最初设计;残余同频干扰和乱真响应可以通过改进其他电磁兼容指标来抑制,“抑制方案中的电磁兼容指标变动”与“通信设备电磁兼容性变动”之间的关系可以进行定量处理,这就实现了“在设备设计阶段分析、预测、优化所有设备上舰后系统总体电磁兼容性”的目标。
【图文】：

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图 1.1 系统级印刷电路板电磁兼容预测和优化流程图法在研究一些由多个通信设备（为叙述方便，共同组成的大系统的EMC表现时，显现出明显——“设备间EMC分析和预测”。相对于系统特点是，各自符合EMC标准规范的多个设备

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载通信设备而言，在设计初期就应该考虑到它们上舰之后所面临的电磁环境和对周围其他设备产生的干扰威胁。1995年，电气和电子工程师协会的EMC国际会议上首次出现了用于系统级印刷电路板EMC设计阶段的电路板开发构想，如图1.1和图1.2所示。正如前文所述，这种开发构想不再针对单一的EMI问题，而是着眼于整个电路的综合电磁表现，是由“问题解决”到“问题预测”的突破。国内近三十年来也开发了一些EMC分析和预测软件，如航天二院的EMCLAB和北京航空航天大学的BHEMCAP等。图1.2 系统级印刷电路板电磁兼容预测和优化架构图在设备间EMC理论研究方面，电子科技大学的赵家升、杨显清、杨德强等人提出了由幅度剔除预测、频率和带宽修正预测、详细分析预测和性能预测四级构成的分级预测方法[6]，强调在众多“发射-响应”对中筛除明显不会出现EMI的组合，以降低预测时耗。文献[6]为设备间EMC分析预测建立了类别详细的干扰源模型、耦合通道模型和接收器模型，，著者认为，现实中同型号的不同设备存在较大参数差异，因此只能采用统计方法来评估建模时所需的各种参数。电子科技大学的硕士研究生陈鸿、王海波、贾传钊等参考分级预测方法对陆上局部区域内无线电系统间的EMC表现进行了研究
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.703.3

【参考文献】