抗干扰技术优化方案

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：1) 屏蔽屏蔽是抑制以场的形式造成干扰的有效方法。通常在程序的关键位置放置连续几个NOP 指令、LJMP 指令, 或者两者的组合, 将混乱或者跑飞的程序重新指向正确的位置, 如未使用的中断向量区、未使用的编程区、程序的转折区等。

分析小口径引信电磁兼容性问题, 可以从电磁兼容三要素入手, 即电磁干扰源、耦合途径及敏感设备。从引信的工作环境来看, 消除干扰源几乎是不可能的, 而若采用相应的硬件设计屏蔽方法可以有效限制干扰源电磁场传播, 包括合理设计硬件电路等具体措施; 另外, 采用软件设计也可以在一定程度上抑制引信电路对电磁干扰的敏感程度。

1.硬件设计

电磁抗干扰硬件设计措施包括屏蔽、滤波、接地、搭接、布线等。

1) 屏蔽

屏蔽是抑制以场的形式造成干扰的有效方法。所谓电磁屏蔽就是采用某种材料制成屏蔽壳体将保护区域屏蔽起来, 形成电磁隔离区, 限制设备内部的电磁场不能越出这一区域, 而外来的电磁辐射不能进入这一区域。

2) 滤波

滤波技术是用来抑制电气、电子设备传导电磁干扰, 提高电气、电子设备传导抗干扰水平的主要手段。其原理与普通滤波器一样, 允许有用信号的频率分量通过, 同时又阻止其他干扰频率分量通过。在小口径引信设计中, 滤波技术主要是针对引信电路本身的电磁干扰。

3) 接地

所谓接地, 一般是指为了使电气、设备与地之间建立低阻抗通道, 而将电气、设备连接到一个作为参考点的良导体的技术行为。但是在实际运用中, 两个不同接地点之间总有一定的阻抗, 在其上产生地电压, 从而产生接地干扰。恰当的接地方式可以为干扰信号提供低公共电阻, 抑制干扰信号对其他电子设备的干扰。接地技术是电磁兼容技术中的一项重要技术。

4) 搭接

搭接是指两个金属物体之间通过机械、化学和物理的方法实现结构连接,以建立一条稳定的低阻抗电气通路的工艺过程, 目的是避免互相连接的两个金属件之间形成电位差, 阻止由于电位差引起的电磁干扰。在引信电路设计上,搭接主要包括电路板之间的连接、电子元器件与PCB 板的连接等。良好搭接是减小电磁干扰, 实现引信电磁兼容性设计所必需的。

5) 布线

布线是印制电路板(PCB) 电磁兼容设计的关键技术。选择合理的导线宽度, 采取正确的布线策略, 如加粗底线、将地线设计成闭合环路、减少导线不连续性、采用多层PCB 等。

2.软件设计

小口径引信处理系统一般为单片机系统, 在电磁干扰情况下, 单片机系统预定功能能够正常运行成为人们关注的焦点。电磁干扰对引信单片机程序的危害主要表现为数据采集不可靠、控制失灵、程序运行紊乱等, 为了满足引信对信息采集以及动作执行的可靠性要求, 除了结合引信硬件电路设计外, 引信单片机也可以通过软件抗干扰设计, 抑制干扰信号对引信系统的不良影响。

1) 软件滤波

对于实时数据采集系统, 为了消除传感器通道中的干扰信号, 可以在硬件措施上采取有源或无源RLC 网络构成模拟滤波器。对于智能处理系统, 亦可以通过软件来实现数字滤波功能, 其方法在数字信号处理的书籍中有详细介绍, 几种常用的方法有算术平均法、比较取舍法、中值法、一阶递推数字滤波法等。在小口径引信的设计过程中, 可以根据实际情况加以选取。

2) 软件冗余控制

引信对于开关量的输入或者输出, 为了确保信息准确无误, 在不影响实时性的前提下, 可以采取多次读入或者输出回读的方法, 认为准确无误后再执行相关动作。另外, 在软件系统中, 往往由于过于频繁的操作, 以及在外界较强的干扰下会引起状态控制字的错误改变。在这些情况下, 应该在软件的编写过程中, 注意在执行动作前, 重新输入正确的状态控制字, 实现冗余控制。

3) 软件陷阱

所谓软件陷阱, 是指一些可以使混乱的程序恢复正常运行或者使得跑飞的程序恢复到初始状态的一系列指令, 主要有空指令 (NOP) 和跳转指令(LJMP) 两种。在单片机应用系统引入强干扰之后, 程序计数器PC 的值可能被改变, 可能被指向操作数, 而将操作数当作指令执行, 也可能PC 值超出应用程序区, 将未使用的程序区地址中随机数当作指令码执行。通常在程序的关键位置放置连续几个NOP 指令、LJMP 指令, 或者两者的组合, 将混乱或者跑飞的程序重新指向正确的位置, 如未使用的中断向量区、未使用的编程区、程序的转折区等。

4) 软件看门狗

某些软件中可能有临时构成的死循环, 一旦程序飞入其中, 且没有操作者强制系统复位, 系统将完全瘫痪。此时, 可以通过软件设置看门狗将系统从死循环中解救出来。

抗干扰技术优化方案

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