汽车干扰源有哪些,二手车干扰源设置教程

1.消除干扰的方法有哪些？哪种方法最简便？常用的掩蔽方法有哪些

2.抗干扰技术的抗干扰技术

3.为什么变频器会产生干扰？

4.怎么在SIMULINK仿真中加入单位阶跃输入信号扰动和干扰源信号

5.变频器如何解决干扰问题

在极为复杂的讯号环境下，无线通讯系统中的干扰显然不可避免。本文分析了讯号干扰及其对无线网络性能的负面影响，简要介绍了通讯接收器和天线的基本原理，然后分析了定位并识别干扰讯号的方法。

　随着无线系统的普及，讯号干扰也日益成为无线系统设计人员和业务供货商的头号大敌。讯号干扰不仅影响了无线系统的覆盖范围和容量，而且还限制了现有系统和新兴系统的效能。在极为复杂的讯号环境下，无线通讯系统中的干扰显然不可避免。这些环境由多种无线网络构成，包括行动通讯业务系统、专用行动无线电设备和传呼/广播系统。同时，WLAN和DVB等新技术和新讯号源的导入也成为无线通讯业务的潜在威胁。本文分析了讯号干扰及其对无线网络性能的负面影响。文章首先简要介绍了通讯接收器和天线的基本原理，然后分析了定位并识别干扰讯号的方法。

　讯号干扰的来源很广，包括区域内授权或未授权的各种发射器。无论授权与否，干扰源都将产生相同的结果求求影响系统的性能。的区别在于，在未授权频带上，潜在的未受控制的干扰源无疑更多。

　频带内(In-band)发射器

　下面描述了一些典型的干扰讯号源及其影响。尽管受影响的系统可以利用设计避免指定频带外讯号的影响，但频带外的发射器仍然可能影响频带内的发射器性能。

　减敏效应:附近存在高功率发射器时，即便干扰讯号完全在频带以外(如图1a所示)，受影响的接收器仍将进入射频过载状态。当受影响接收器的预选滤波器无法满足要求时，这种情况就会出现。渗透到受影响接收器的高功率讯号将使前端放大器的作业点超出其动态特性范围。这不仅破坏了常规的线性放大流程，还导入了互调失真和严重的数据错误。

　非线性功率放大器的互调讯号:现代无线系统可以在一个公共基地台中接收、发送并处理成百上千条讯息信道的语音或数据。多讯息信道讯号在最终功率级前端混合并放大。最终功率级放大器对线性度的要求非常高，因为非线性特性可能产生并发送交叉频率讯号(cross-frequency signal)，而这些交频讯号可能引发自身系统作业频带内的干扰或与其它系统交叉干扰。

　非线性外部组件的互调干扰:这种干扰称为‘生锈栅栏(rusty fence)’综合症。如果两个高功率的发射讯号f1和f2随机撞击到生锈的组件(如铁栅栏、生锈的铁屋顶甚至腐蚀的同轴电缆)，那么将可能发生电效应。受腐蚀的接合部如同一个整流二极管，可以混合撞击到接合部的发送讯号。这将产生一系列重复传送的新讯号，称为互调分量。 带外发射器

　非授权WLAN利用FHSS或DSSS技术，可以在更宽的频带上对有效数据进行扩频调变。这些技术工作在ISM频带上，这也是典型家用微波炉的工作频率(参见图1b)。微波炉工作在水分子2.4GHz谐振频率上，尽管扩频调变方案可以防止微波炉讯号渗透产生的干扰，而渗透讯号的位置和功率级仍然有可能使其突破干扰抑制防线。

　谐波和寄生输出:如果宽频输出功率放大器进入饱和状态，讯号将开始压缩，因而导致包含互调干扰在内的诸多负面效应。由于讯号削波将在宽频传输讯号中产生谐波，因此天线发射的伪讯号将干扰其它接收器的通频带。当功率放大器的讯号衰落至随机振荡模式，寄生讯号将不可避免。

　干扰识别

　干扰讯号的频率是识别干扰源的最常用参数，因此，通常可以根据频率特性对干扰讯号进行分类。需要指出的是，不管干扰讯号在频带内还是在频带外，讯号都必然经由天线、电缆，然后进入受影响的接收器。因此，连接至OS天线的频谱分析仪可以作为显示并识别不期望讯号的测量接收器。

　干扰通常只影响接收器的性能。尽管干扰源在实体上靠近发射器，但发射讯号的特性则完全可能不受任何影响。因此，识别干扰接收器的讯号的关键是了解受影响系统待接收讯号的特性。

　系统的作业指南可以帮助我们分析接收的调变讯号。利用频谱分析仪分析频域特性，可以非常简便地测量讯号的频率、功率、谐波含量、调变品质、讯号失真、噪音或干扰。如果干扰覆盖了期望接收的讯号，那么频谱分析仪上的显示将相对明显。分析仪显示的干扰‘指纹’包含了重要的识别特征，而根据调变方式的不同，调变讯号的特征也不同。

　频率范围:频率范围是最简单的准则，因为我们可以充分了解系统的频率频宽以及期望观察的频带范围。需要明确的是，可以透过设定足够宽的频率范围将受影响的接收器讯号及邻近的干扰讯号均包含在内，因而使自己具有充分的显示频宽。

　灵敏度:灵敏度的意义尽管已相当明确，但仍会产生混淆。关键在于理解系统规格以及测量期望接收器输入所需的灵敏度等级。例如，如果系统的接收器讯号强度指针约为-60dBm，那么通常只需要20dB至30dB的额外测量范围。因此，具有-80dBm至-90dBm灵敏度的频谱分析仪可以很好地完成这项工作。

　频率分辨率、动态范围和扫描时间:这些特性相互关联。可以将分辨率视为扫描未知讯号频带的‘扫描窗’的波形，扫描窗的波形与图2所示的波形相似。频谱分析仪能提供可选的分辨率，这称为分辨率频宽(RBW)。RBW表现出了分析仪中频(IF)放大器通路的-3dB带通频宽。在测量频率接近的讯号中，分辨率至关重要，因为需要用分辨率区分这些讯号。

　可选性;在一些干扰应用中，讯号可以具有完全不同的幅度。这种情况下，‘可选性’将成为重要指针，因为两条讯号中较弱的讯号将很可能湮灭在较强讯号的过滤器边缘中。

　波形因子:频谱分析仪的波形因子定义了中频放大器的-60dB频宽与-3dB频宽比。在图2中，10kHz RBW滤波器的常规波形因子为11:1，110kHz下频宽约为-60dB，而60kHz下的频宽值则减半。如果两条讯号之间的间隔为60kHz，但其中一条讯号的幅度比另一条低-60dB，那么该讯号将被湮灭在主要讯号的选择边缘中。

　测量精密度:任何频谱分析仪的测量精密度都与分析仪使用的各种组件的精密度有关。在将未知讯号测量值与待测系统的测量规格进行比较时，测量精密度发挥了重要作用。在进行典型的干扰测试时，用户往往需要确定一些比率，如C/I表现出了相同工作频宽下，期望载波相对于干扰讯号的工作裕量。因此，绝对精密度往往不如相对精密度重要。

消除干扰的方法有哪些？哪种方法最简便？常用的掩蔽方法有哪些

电磁干扰EMI中电子设备产生的干扰信号是通过导线或公共电源线进行传输，互相产生干扰称为传导干扰。传导干扰给不少电子工程师带来困惑，如何解决传导干扰？找对方法，你会发现，传导干扰其实很容易解决，只要增加电源输入电路中 EMC 滤波器的节数，并适当调整每节滤波器的参数，基本上都能满足要求，第七届电路保护与电磁兼容研讨会主办方总结八大对策，以解决对付传导干扰难题。

对策一：尽量减少每个回路的有效面积

传导干扰分差模干扰 DI 和共模干扰 CI 两种。先来看看传导干扰是怎么产生的。如图 1 所示，回路电流产生传导干扰。这里面有好几个回路电流，我们可以把每个回路都看成是一个感应线圈，或变压器线圈的初、次级，当某个回路中有电流流过时，另外一个回路中就会产生感应电动势，从而产生干扰。减少干扰的最有效方法就是尽量减少每个回路的有效面积。

对策二：屏蔽、减小各电流回路面积及带电导体的面积和长度

如图 2 所示，e1、e2、e3、e4 为磁场对回路感应产生的差模干扰信号；e5、e6、e7、e8 为磁场对地回路感应产生的共模干扰信号。共模信号的一端是整个线路板，另一端是大地。线路板中的公共端不能算为接地，不要把公共端与外壳相接，除非机壳接大地，否则，公共端与外壳相接，会增大辐射天线的有效面积，共模辐射干扰更严重。降低辐射干扰的方法，一个是屏蔽，另一个是减小各个电流回路的面积（磁场干扰），和带电导体的面积及长度（电场干扰）。

对策三：对变压器进行磁屏蔽、尽量减少每个电流回路的有效面积

如图 3 所示，在所有电磁感应干扰之中，变压器漏感产生的干扰是最严重的。如果把变压器的漏感看成是变压器感应线圈的初级，则其它回路都可以看成是变压器的次级，因此，在变压器周围的回路中，都会被感应产生干扰信号。减少干扰的方法，一方面是对变压器进行磁屏蔽，另一方面是尽量减少每个电流回路的有效面积。

对策四：用铜箔对变压器进行屏蔽

如图 4 所示，对变压器屏蔽，主要是减小变压器漏感磁通对周围电路产生电磁感应干扰，以及对外产生电磁辐射干扰。从原理上来说，非导磁材料对漏磁通是起不到直接屏蔽作用的，但铜箔是良导体，交变漏磁通穿过铜箔的时候会产生涡流，而涡流产生的磁场方向正好与漏磁通的方向相反，部分漏磁通就可以被抵消，因此，铜箔对磁通也可以起到很好的屏蔽作用。

对策五：采用双线传输和阻抗匹配

如图 5 所示，两根相邻的导线，如果电流大小相等，电流方向相反，则它们产生的磁力线可以互相抵消。对于干扰比较严重或比较容易被干扰的电路，尽量采用双线传输信号，不要利用公共地来传输信号，公共地电流越小干扰越小。当导线的长度等于或大于四分之一波长时，传输信号的线路一定要考虑阻抗匹配，不匹配的传输线会产生驻波，并对周围电路产生很强的辐射干扰。

对策六：减小电流回路的面积

如图 6 所示，磁场辐射干扰主要是流过高频电流回路产生的磁通窜到接收回路中产生的，因此，要尽量减小流过高频电流回路的面积和接收回路的面积。式中：e1、 Φ1、S1、B1 分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度； e2、 Φ2、S2、B2 分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度。

下面以图 7 示意，对电流回路辐射进行详解。如图，S1 为整流输出滤波回路，C1 为储能滤波电容，i1 为回路高频电流，此电流在所有的电流回路中最大，其产生的磁场干扰也最严重，应尽量减小 S1 的面积。

在 S2 回路中，基本上没有高频回路电流，?I2 主要是电源纹波电流，高频成分相对很小，所以 S2 的面积大小基本上不需要考虑。 C2 为储能滤波电容，专门为负载 R1 提供能量，R1、R2 不是单纯的负载电阻，而是高频电路负载，高频电流 i3 基本上靠 C2 提供，C2 的位置相对来说非常重要，它的连接位置应该考虑使 S3 的面积最小，S3 中还有一个?I3，它主要是电源纹波电流，也有少量高频电流成份。 在 S4 回路中，基本上也没有高频回路电流，?I4 主要为电源纹波电流，高频成分相对很小，所以 S4 的面积大小基本上也不需要考虑。 S5 回路的情况基本上与 S3 回路相同，i5 的电流回路面积也应要尽量的小。

对策七：不要采用多个回路串联供电

图 7 中的几个电流回路，互相串联在一起进行供电，很容易产生电流共模干扰，特别是在高频放大电路中，会产生高频噪音。电流共模干扰的原因是： ?I2 = ?I3+ ?I4+ ?I5

而图 8 中各个电流回路，互相分开，采用并联供电，每个电流回路都是独立的，不会产生电流共模干扰。

对策八：避免干扰信号在电路中产生谐振

如图 9 所示，共模天线的一极是整个线路板，另一极是连接电缆中的地线。要减小辐射干扰最有效的方法是对整个线路板进行屏蔽，并且外壳接地。电场辐射干扰的原因是高频信号对导体或引线进行充电，应该尽量减小导体的长度和表面积。磁场干扰的原因是在导体或回路中有高频电流流过，应该尽量减小线路板中电流回路的长度和面积。频率越高，电磁辐射干扰就越严重；当载流体的长度可以与信号的波长比拟时，干扰信号辐射将增强。

当载流体的长度正好等于干扰信号四分之一波长的整数倍的时候，干扰信号会在电路中产生谐振，这时辐射干扰最强，这种情况应尽量避免。看到这里，是否觉得按此八步走，传导干扰尽在掌握之中？最后附上各种干扰脉冲波形的频谱供大家参考（如图 10）。任何一个非正弦波都可以看成是非常多个上升和下降速率不同的信号（或不同频率的正弦波）相互迭加而成，电磁辐射强度与电压或电流的变化速率成正比。

各种干扰脉冲波形的频谱：

抗干扰技术的抗干扰技术

抗干扰：用来对抗通讯或雷达运行的任何干扰的系统或技术 。学术定义：（1）抗干扰的定义是：结合电路的特点使干扰减少到最小。（2）所谓抗干扰：是指设备能够防止经过天线输入端，设备的外壳以及沿电源线作用于设备的电磁干扰。

措施

抗干扰措施的基本原则是: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。

1、抑制干扰源

抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。抑制干扰源的常用措施如下:

⑴继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。

⑵在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路，电阻一般选几K到几十K，电容选0.01uF)，减小电火花影响。

⑶给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。

⑷电路板上每个IC要并接一个0.01μF~0.1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。

⑸布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。

⑹可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的)。

2、切断干扰传播路径的常用措施

⑴充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感，要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以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。

⑵如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。

⑶注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。

⑷电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源(如电机，继电器)与敏感元件(如单片机)远离。

⑸用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求。

⑹单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。

⑺在单片机I/O口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。

⒊提高敏感器件的抗干扰性能

提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。

提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下:

⑴布线时尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声。

⑵布线时，电源线和地线要尽量粗。除减小压降外，更重要的是降低耦合噪声。

⑶对于单片机闲置的I/O口，不要悬空，要接地或接电源。其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。

⑷对单片机使用电源监控及看门狗电路，如:IMP809，IMP706，IMP813，X25043，X25045等，可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。

⑸在速度能满足要求的前提下，尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。

⑹IC器件尽量直接焊在电路板上，少用IC座。

4、软件方面

⑴我习惯于将不用的代码空间全清成"0"，因为这等效于NOP，可在程序跑飞时归位;

⑵在跳转指令前加几个NOP，目的同1;

⑶在无硬件WatchDog时可采用软件模拟WatchDog，以监测程序的运行;

⑷涉及处理外部器件参数调整或设置时，为防止外部器件因受干扰而出错可定时将参数重新发送一遍，这样可使外部器件尽快恢复正确;⑸通讯中的抗干扰，可加数据校验位，可采取3取2或5取3策略;

⑹在有通讯线时，如I^2C、三线制等，实际中我们发现将Data线、CLK线、INH线常态置为高，其抗干扰效果要好过置为低。5、硬件方面

⑴地线、电源线的布线肯定重要了!

⑵线路的去耦;

⑶数、模地的分开;

⑷每个数字元件在地与电源之间都要104电容;

⑸在有继电器的应用场合，尤其是大电流时，防继电器触点火花对电路的干扰，可在继电器线圈间并一104和二极管，在触点和常开端间接472电容，效果不错!

⑹为防I/O口的串扰，可将I/O口隔离，方法有二极管隔离、门电路隔离、光偶隔离、电磁隔离等;

⑺当然多层板的抗干扰肯定好过单面板，但成本却高了几倍。

⑻选择一个抗干扰能力强的器件比之任何方法都有效，我想这点应该最重要。因为器件天生的不足是很难用外部方法去弥补的，但往往抗干扰能力强的就贵些，抗干扰能力差的就便宜，正如台湾的东东便宜但性能却大打折扣一样!主要看各位的应用场合了!

实现办法

⒈干扰现象分析 干扰成因:现有的国内卫星广播电视系统普遍采用的是透明转发器和单波束赋形收发天线。并且，因为地球静止轨道位置资源和无线频率资源有限，所以卫星的空间位置和工作频率必须向国际电联申报并要符合国际规定，其参数包括电视信号的编码方式都是公开的。抗干扰接头另外，卫星广播电视的频带利用方式通常由SCPC(单路单载波)和MCPC(多路单载波)两种方式。采用SCPC方式，多套节目可以通过频率分配共用同一卫星转发器，节省大量的地面节目接收设施，但是由于多载波上行存在互调干扰，转发器功率回退较多，功率利用率不高，而且由于每个载波间需要足够的保护频带，频带利用率也不高，卫星转发器较易受到其他载波信号的干扰，安全性较低。而MCPC方式下，多套节目共用一个完整的转发器经由同一上行站上行，由于单一载波上行，卫星转发器的功率资源可以得到充分利用，而且节省了多载波上行时的频率保护间隔，转发器可工作在饱和状态，安全得到了最大限度的保护，但也相应增加了地面信号引接设施。

因此，现有的卫星广播电视系统较易受到非法信号的干扰。并且传输体制采取SCPC较MCPC更易受到非法信号的干扰。

2、干扰类型及应对措施

从干扰来源上说，主要分为自然现象干扰、设备故障干扰、地面电磁环境干扰、邻星干扰与人为原因造成的干扰等，有些干扰是相互交叉。

自然现象干扰主要包括日凌干扰、雨雪衰等。日凌干扰目前尚无有效的方法来避免，一般卫星公司会把各地的日凌时间通知用户，以便用户提前做好准备，地球站可通过增大天线口径和接收灵敏度来缩短日凌干扰的持续时间。而雨(雪)衰所导致的接收信号的恶化有一个渐变过程，可以通过补偿上行链路的雨(雪)衰损耗和留出足够的下行链路的雨衰备余量，来降低因雨(雪)衰造成的损失。

设备故障干扰主要包括卫星故障干扰和地面设备故障干扰两大类。卫星设备故障干扰可以通过及时切换备份器件，严重时转星或者更换转发器来解决。而地面设备故障干扰又分为中频转发干扰、地面调频广播干扰、交调干扰、杂散干扰等。前两者都是属于中频引入的干扰，可通过卫星公司协助排查干扰源以及地球站做好相应的系统或传输线路的电磁屏蔽工作来减小受干扰的可能性。杂散干扰可通过卫星公司改变受影响转发器的增益档设置、地球站相应提高上行功率来减少干扰影响。交调干扰可通过地球站严格控制上行功率以及确保调制解调器、上变频器、发射机等有足够的预留回退余量来解决。

地面电磁环境干扰主要包括微波通信中继信号干扰、雷达信号干扰等，可以通过电磁检测和频率协调，以及电磁屏蔽手段来解决问题。抗干扰电容3、地球站的抗干扰系统实现抗干扰地球站的抗干扰措施。通过以上对干扰现象的分析，目前，各地球站可以采取以下抗干扰措施。

⑴上行地球站应使用大功率发射机和大口径高增益发射天线:一旦卫星受干扰时，减小星上接收机增益，加大上行功率，以增强转发器输入载噪比，减小干扰影响。

⑵上行地球站应使用大功率MCPC上行信号推至转发器饱和点:传送电视节目少用或不用SCPC信号，从而利用转发器饱和点强信号对弱信号的抑制作用特性，进一步减小非法干扰影响。

⑶上行地球站应配备相应的抗干扰系统，通过对地球站所有设备的实时监控，对各类干扰及时发现、判断和处理。

卫星通信抗干扰技术

随着国民经济的发展，无线通信已被广泛地应用在国民经济的各个领域和人们的日常生活中，特别是公用移动通信的迅速发展，社会上使用的各种无线通信设备的数量急剧上升。现代战争中，指挥通信、军事情报、兵器控制都日益依赖于电子设备，特别是无线电设备的支持。信息战和电子战作为一种崭新的作战形式涉及军事领域，开辟了继陆海空战场之后的第四维战场--电磁战场..为了提高通信系统信息传输的可靠性，对抗各种形式的干扰，人们采用了各种通信抗干扰技术，保护通信系统在干扰环境下能准确、实时、不间断地传输信息。因此，对通信抗干扰原理和技术进行系统的介绍是很有必要的。一般说，通信抗干扰的基本体系、方法、措施可分为三类:

⑴信号处理。如直接序列扩频技术(DS-SS)，其关键参量是作为时间函数的相位;跳频技术(FH-SS)其关键参量是作为时间函数的载频;等等。

⑵空间处理。如采用自适应天线调零技术，当接收端受到干扰时，使其天线方向图零点自动指向干扰方向，以提高通信接收机的信干比。

⑶时间处理。如猝发传输技术，由于通信信号在传输过程中暴露的时间很短暂，从而大大降低了被干扰方侦察、截获的概率。

通信抗干扰技术研究的就是在已知或预测敌方的干扰手段情况下，在上述技术基础上(当然不排除以后有新的技术类别)选取适当的技术手段来消除或减轻敌方干扰，而使我方需要进行的通信能够延续的一项技术。对敌方的干扰性质，强度、种类、手段、采用的体系，了解得越清楚，采取的措施越有针对性，取得的效果也越好。由于敌方的对抗手段往往是综合的、多变的，有的可能是完全新颖的，所以抗干扰的手段也必须采取多种方式的结合才能取得较好的效果。

通信抗干扰技术的特点:

⑴对抗性强，技术综合性强，难度高，发展快，某种程度上说是敌我双方智慧和技术的斗争。通信的成败关系着战争的胜负，所以此技术对抗性很强。通信抗干扰有了新技术，搞对抗的就想新的对策，反过来也一样，这样就促进了技术的发展和难度的提高。

⑵对技术的实用性和可靠性的要求高，通信抗干扰必须在战场上实际解决问题。指标高而不可靠或不实用是不能容忍的，其后果不堪设想。

军用卫星通信抗干扰手段

⑴直接序列(DS)扩频

所谓直接序列扩频，就是直接用高码率的扩频码序列(通常是伪随机序列)在发射端去扩展信号的频谱，使单位频带内的功率变小，即信号的功率谱密度变低，通信可在信道噪声和热噪声的背景下，使信号淹没在噪声里，敌方很不容易发现有信号存在。而在接收端，用相同的扩频码去进行解扩(缩谱)，即可把DS扩频信号能量集中，恢复原状，又能把干扰能量分散并抑制掉。因此，该体制的最大特点是信号隐蔽性好，被截收的概率小，抗干扰能力随着码序列的长度增加而加强。通常认为，直扩信号要隐蔽，其码长不能低于32位。DS扩频技术在军事星(Milstar)、租赁卫星(LEASAT)和舰队通信卫星(FLTSATCOM)等军用通信卫星中得到应用。⑵跳频(FH)

所谓跳频，是指用一定码序列去选择的多频率频移键控，使载波频率不断跳变，这是一种以"躲避"方式为主的抗干扰体制。为了对付跟踪式干扰，各国都力图提高跳频速度。20世纪80年代跳频速度一般在200跳/秒左右，目前，跳速可达300~500跳/秒。美国的军事星和舰队通信卫星7号和8号上装有的极高频(EHF)组件，上下行均使用了跳频技术。军事星-2的跳频范围达2GHz带宽。抗干扰器⑶跳时(TH)

跳时是用一定的码序列进行选择的多时片的时移键控，使发射信号在时间轴上跳变。从抑制干扰的角度来看，跳时得益甚少，唯一的优点是在于减少了占空比，一个干扰发射机为取得干扰效果就必须连续发射，因为干扰机不易识破跳时所使用的伪码参数。

⑷各种混合方式

在上述几种基本的抗干扰方式的基础上，可以互相组合，构成各种混合方式。例如FH/DS、DS/TH、FH/TH或DS/FH/TH等。采用两维甚至三维的混合式抗干扰技术体制是国外抗干扰通信发展的一个趋势。例如，将跳频信号用直扩码进行调制的跳频/直扩(FH/DS)混合抗干扰体制，这种体制每一跳频率点均以直扩信号方式出现，直扩信号的特点是其功率谱密度低，敌方难以侦收，即使侦收出来，只要侦收时间超过跳频所需时间，也无法进行跟踪干扰。美国的军事星和舰队通信卫星采用了跳频/直扩混合体制，美国的三军联合战术信息发布系统(JTIDS)就采用跳时、跳频加直扩的三维抗干扰技术体制。

⑸扩展频段，发展微波、毫米波、光通信

美国的国防通信卫星系统(DSCS)、英国的天网(Skynet)和北约(NATO)卫星最初工作在超高频(SHF)(约8GHz)。在90年代，DSCSⅢ为了适应移动通信的需要，增加了UHF频段。而天网4(SkynetⅣ)和北约4(NATOⅣ)除了增加UHF频段外，还增加了用于试验提高抗干扰性的EHF(44GHz)上行信道。美国海军的特高频后续星(UFO)系列从第4颗卫星开始，星上增加了一个与军事星兼容的EHF通信分系统，而且其舰队广播上行链路使用SHF频段。美国的军事星系统使用60GHz的星际链路，由于该频率上大气层的衰减很高，所以星际链路不受地基电子战设备的截收和干扰，而其星地链路在EHF频段(上行44GHz，下行20GHz)。卫星采用光通信时和电波之间不存在干扰问题，而且光通信能实现1Gbit/s以上的大容量卫星通信，美国NASA、欧洲ESA、日本等国正在大力研究光通信技术。

⑹多波束天线和干扰置零技术

美国的国防卫星通信系统(DSCSⅢ)的多波束天线(含19个发射波束和61个接收波束)能够根据敏感器探测到的干扰源位置，通过波束形成网络控制每个波束的相对幅度和相位，使天线在干扰方向上的增益为零。军事星和舰队通信卫星EHF组件都有点波束天线，使点波束之处的干扰很难奏效。

⑺转发器加限幅器抗饱和抗干扰未采用扩频调制技术等上述技术的透明式线性转发器，其抗干扰性是很弱的，使用常规的干扰样式和与地球站的发射功率相当的干扰功率就可把它推入饱和区，而使它无法正常工作。带有限幅器的转发器，其抗干扰性优于线性转发器。但由于它具有强信号抑制弱信号的作用，只要干扰功率足够大，干扰仍可奏效。

为什么变频器会产生干扰？

干扰问题是机电一体化系统设计和使用过程中必须考虑的重要问题。在机电一体化系统的工作环境中，存在大量的电磁信号，如电网的波动、强电设备的启停、高压设备和开关的电磁辐射等，当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时，往往就会扰乱系统的正常运行，轻者造成系统的不稳定，降低了系统的精度；重者会引起控制系统死机或误动作，造成设备损坏或人身伤亡。

第一节 产生干扰的因素

一、干扰的定义

干扰是指对系统的正常工作产生不良影响的内部或外部因素。从广义上讲，机电一体化系统的干扰因素包括电磁干扰、温度干扰、湿度干扰、声波干扰和振动干扰等等，在众多干扰中，电磁干扰最为普遍，且对控制系统影响最大，而其它干扰因素往往可以通过一些物理的方法较容易地解决。本节重点介绍电磁干扰的相关内容。

电磁干扰是指在工作过程中受环境因素的影响，出现的一些与有用信号无关的，并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。这些有害的电气变化现象使得信号的数据发生瞬态变化，增大误差，出现假象，甚至使整个系统出现异常信号而引起故障。例如传感器的导线受空中磁场影响产生的感应电势会大于测量的传感器输出信号，使系统判断失灵。

二、形成干扰的三个要素

干扰的形成包括三个要素：干扰源、传播途径和接受载体。三个要素缺少任何一项干扰都不会产生。

1、干扰源

产生干扰信号的设备被称作干扰源，如变压器、继电器、微波设备、电机、无绳电话和高压电线等都可以产生空中电磁信号。当然，雷电、太阳和宇宙射线属于干扰源。

2、传播途径

传播途径是指干扰信号的传播路径。电磁信号在空中直线传播，并具有穿透性的传播叫作辐射方式传播；电磁信号借助导线传入设备的传播被称为传导方式传播。传播途径是干扰扩散和无所不在的主要原因。

3、接受载体

接受载体是指受影响的设备的某个环节吸收了干扰信号，并转化为对系统造成影响的电器参数。接受载体不能感应干扰信号或弱化干扰信号使其不被干扰影响就提高了抗干扰的能力。接受载体的接受过程又成为耦合，耦合分为两类，传导耦合和辐射耦合。传导耦合是指电磁能量以电压或电流的形式通过金属导线或集总元件（如电容器、变压器等）耦合至接受载体。辐射耦合指电磁干扰能量通过空间以电磁场形式耦合至接受载体。

根据干扰的定义可以看出，信号之所以是干扰是因为它对系统造成的不良影响，反之，不能称其为干扰。从形成干扰的要素可知，消除三个要素中的任何一个，都会避免干扰。抗干扰技术就是针对三个要素的研究和处理。

三、电磁干扰的种类

按干扰的耦合模式分类，电磁干扰包括下列类型。

1、静电干扰

大量物体表面都有静电电荷的存在，特别是含电气控制的设备，静电电荷会在系统中形成静电电场。静电电场会引起电路的电位发生变化；会通过电容耦合产生干扰。静电干扰还包括电路周围物件上积聚的电荷对电路的泄放，大载流导体（输电线路）产生的电场通过寄生电容对机电一体化装置传输的耦合干扰等等。

2、 磁场耦合干扰

大电流周围磁场对机电一体化设备回路耦合形成的干扰。动力线、电动机、发电机、电源变压器和继电器等都会产生这种磁场。产生磁场干扰的设备往往同时伴随着电场的干扰，因此又统一称为电磁干扰。

3、漏电耦合干扰

绝缘电阻降低而由漏电流引起的干扰。多发生于工作条件比较恶劣的环境或器件性能退化、器件本身老化的情况下。

4、共阻抗干扰

共阻抗干扰是指电路各部分公共导线阻抗、地阻抗和电源内阻压降相互耦合形成的干扰。这是机电一体化系统普遍存在的一种干扰。如图7-1所示的串联的接地方式，由于接地电阻的存在，三个电路的接地电位明显不同。当I （或I 、I ）发生变化时，A、B、C点的电位随之发生变化，导致各电路的不稳定。

图 7-1 接地共阻抗干扰

5、电磁辐射干扰

由各种大功率高频、中频发生装置、各种电火花以及电台电视台等产生的高频电磁波，向周围空间辐射，形成电磁辐射干扰。雷电和宇宙空间也会有电磁波干扰信号。

四、干扰存在的形式

在电路中，干扰信号通常以串模干扰和共模干扰形式与有用信号一同传输。

1、串模信号

串模干扰是叠加在被测信号上的干扰信号，也称横向干扰。产生串模干扰的原因有分布电容的静电耦合，长线传输的互感，空间电磁场引起的磁场耦合，以及50Hz的工频干扰等。

在机电一体化系统中，被测信号是直流（或变化比较缓慢），而干扰信号经常是一些杂乱的波形和含有尖峰脉冲，如图7-2c所示，图中US表示理想测试信号，UC表示实际传输信号，Ug表示不规则干扰信号。干扰可能来自信号源内部（图7-2a），也可能来源于导线的感应（图7-2b）。

2、共模干扰

共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。如图7-3所示检测信号输入A/D转换器的两个输入端上的公有的电压干扰。由于输入信号源与主机有较长距离，输入信号Us的参考接地点和计算机控制系统输入端参考接地点之间存在电位差Ucm。这个电位差就在转换器的两个输入端上形成共模干扰。以计算机接地点为参考点，加到输入点A上的信号为Us+Ucm，加到输入点B上也有信号Ucm。

图 7-2 串模干扰示意图

图 7-3 共模干扰示意图

第二节 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。

抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法

一、屏蔽

屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。

电场屏蔽是为了消除或抑制由于电场耦合引起的干扰。通常用铜和铝等导电性能良好的金属材料作屏蔽体。屏蔽体结构应尽量完整严密并保持良好的接地。

磁场屏蔽是为了消除或抑制由于磁场耦合引起的干扰。对静磁场及低频交变磁场，可用高磁导率的材料作屏蔽体，并保证磁路畅通。对高频交变磁场，由于主要靠屏蔽体壳体上感生的涡流所产生的反磁场起排斥原磁场的作用。选用材料也是良导体，如铜、铝等。

如图7-4所示的变压器，在变压器绕组线包的外面包一层铜皮作为漏磁短路环。当漏磁通穿过短路环时，在铜环中感生涡流，因此会产生反磁通以抵消部分漏磁通，使变压器外的磁通减弱。屏蔽的效果与屏蔽层数量和每层厚度有关。

图 7-4 变压器的屏蔽

如图7-5所示的同轴电缆中，为防止在信号传输过程中受到电磁干扰，在电缆线中设置了屏蔽层。芯线电流产生的磁场被局限在外层导体和芯线之间的空间中，不会传播到同轴电缆以外的空间。而电缆外的磁场干扰信号在同轴电缆的芯线和外层导体中产生的干扰电势方向相同，使电流一个增大，一个减小而相互抵消，总的电流增量为零。许多通信电缆还在外面包裹一层导体薄膜以提高屏蔽外界电磁干扰的作用。

图7-5 同轴电缆示意图

1－芯线 2－绝缘体 3－外层导线 4－绝缘外皮

二、隔离

隔离是指把干扰源与接收系统隔离开来，使有用信号正常传输，而干扰耦合通道被切断，达到抑制干扰的目的。常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。

1、光电隔离

光电隔离是以光作媒介在隔离的两端间进行信号传输的，所用的器件是光电耦合器。由于光电耦合器在传输信息时，不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合，而是借助于光作为媒介物进行耦合，因而具有较强的隔离和抗干扰的能力。如图7-6a所示为一般光电耦合器组成的输入/输出线路。在控制系统中，它既可以用作一般输入/输出的隔离，也可以代替脉冲变压器起线路隔离与脉冲放大作用。由于光电耦合器具有二极管、三极管的电气特性，使它能方便地组合成各种电路。又由于它靠光耦合传输信息，使它具有很强的抗电磁干扰的能力，从而在机电一体化产品中获得了极其广泛的应用。

图 7-6 光电隔离和变压器隔离原理

a） 光电隔离 b） 变压器隔离

由于光耦合器共模抑制比大、无触点、寿命长、易与逻辑电路配合、响应速度快、小型、耐冲击且稳定可靠，因此在机电一体化系统特别是数字系统中得到了广泛的应用。

2、变压器隔离

对于交流信号的传输一般使用变压器隔离干扰信号的办法。隔离变压器也是常用的隔离部件，用来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度。如图7-6b所示变压器耦合隔离电路。隔离变压器把各种模拟负载和数字信号源隔离开来，也就是把模拟地和数字地断开。传输信号通过变压器获得通路，而共模干扰由于不形成回路而被抑制。

如图7-7所示为一种带多层屏蔽的隔离变压器。当含有直流或低频干扰的交流信号从一次侧端输入时，根据变压器原理，二次侧输出的信号滤掉了直流干扰，且低频干扰信号幅值也被大大衰减，从而达到了抑制干扰的目的。另外，在变压器的一次侧和二次侧线圈外设有静电隔离层S1和S2，其目的是防止一次和二次绕组之间的相互耦合干扰。变压器外的三层屏蔽密封体的内外两层用铁，起磁屏蔽的作用，中间用铜，与铁心相连并直接接地，起静电屏蔽作用。这三层屏蔽层是为了防止外界电磁场通过变压器对电路形成干扰，这种隔离变压器具有很强的抗干扰能力。

3、继电器隔离

继电器线圈和触点仅有机械上形成联系，而没有直接的电的联系，因此可利用继电器线圈接受电信号，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（如图7-8）。同时，继电器触点较多，且其触点能承受较大的负载电流，因此应用非常广泛。

图7-7 多层隔离变压器

图 7-8 继电器隔离

实际使用中，继电器隔离指适合于开关量信号的传输。系统控制中，常用弱电开关信号控制继电器线圈，使继电器触电闭合和断开。而对应于线圈的触点，则用于传递强电回路的某些信号。隔离用的继电器，主要是一般小型电磁继电器或干簧继电器。

三、滤波

滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽得多，因此，当接受器接收有用信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。这时，可以采用滤波的方法，只让所需要的频率成分通过，而将干扰频率成分加以抑制。

常用滤波器根据其频率特性又可分为低通、高通、带通、带阻等滤波器。低通滤波器只让低频成分通过，而高于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。高通滤波器只通过高频成分，而低于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。带通滤波器只让某一频带范围内的频率成分通过，而低于下截止和高于上截止频率的成分均受抑制，不让通过。带阻滤波器只抑制某一频率范围内的频率成分，不让其通过，而低于下截止和高于上截止频率的频率成分则可通过。

在机电一体化系统中，常用低通滤波器抑制由交流电网侵入的高频干扰。图7-9所示为计算机电源采用的一种LC低通滤波器的接线图。含有瞬间高频干扰的220V工频电源通过截止频率为50Hz的滤波器，，其高频信号被衰减，只有50Hz的工频信号通过滤波器到达电源变压器，保证正常供电。

图 7-9 低通滤波器

图7-10所示电路中，7-10a所示为触点抖动抑制电路，对于抑制各类触点或开关在闭合或断开瞬间因触点抖动所引起的干扰是十分有效的。图7-10b所示电路是交流信号抑制电路，主要是为了抑制电感性负载在切断电源瞬间所产生的反电势。这种阻容吸收电路，可以将电感线圈的磁场释放出来的能力，转化为电容器电场的能量储存起来，以降低能量的消散速度。图7-10c所示电路是输入信号的阻容滤波电路。类似的这种线路，既可作为直流电源的输入滤波器，亦可作为模拟电路输入信号的阻容滤波器。

图7-10 干扰滤波电路 图 7-10 干扰滤波电路 如图7-11所示为一种双T型带阻滤波器，可用来消除工频（电源）串模干扰。图中输入信号U1经过两条通路送到输出端。当信号频率较低时，C1、C2和C3阻抗较大，信号主要通过R1、R2传送到输出端，当信号频率较高时，C1、C2和C3容抗很小，接近短路，所以信号主要通过C1、C2传送到输出端。只要参数选择得当，就可以使滤波器在某个中间频率f0时，由C1、C2和R3，支路传送到输出端的信号U2’，与由R1、R2和C3支路传送到输出端的信号U”2大小相等、相位相反，互相抵消，于是总输出为零。f0为双T滤波器的谐振频率。在参数设计时，使f0=50Hz，双T型带阻滤波器就可滤除工频干扰信号。

图7-11 双T型带阻滤波器

四、接地

将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（大地）实现低阻抗的连接，称之谓接地。接地的目的有两个：一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地；二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。称为工作接地。工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。

1、一点接地

如图7-1所示为串联一点接地，由于地电阻r1，r2和r3，是串联的，所以各电路间相互发生干扰，虽然这种接地方式很不合理，但由于比较简单，用的地方仍然很多。当各电路的电平相差不大时还可勉强使用；但当各电路的电平相差很大时就不能使用，因为高电平将会产生很大的地电流并干扰到低电平电路中去。使用这种串联一点接地方式时还应注意把低电平的电路放在距接地点最近的地方，即图7-1中最接近于地电位的A点上。

图 7-12 并联一点接地

如图7-12所示是并联一点接地方式。这种方式在低频时是最适用的，因为各电路的地电位只与本电路的地电流和地线阻抗有关，不会因地电流而引起各电路间的耦合。这种方式的缺点是，需要连很多根地线，用起来比较麻烦。

2、多点接地

多点接地所需地线较多，一般适用于低频信号。若电路工作频率较高，电感分量大，各地线间的互感耦合会增加干扰。如图7-13所示，各接地点就近接于接地汇流排或底座、外壳等金属构件上。

图7-13 多点接地

3、地线的设计

机电一体化系统设计时要综合考虑各种地线的布局和接地方法。如图7-14所示是一台数控机床的接地方法。从图中可以看出，接地系统形成三个通道：信号接地通道，将所有小信号、逻辑电路的信号、灵敏度高的信号的接地点都接到信号地通道上；功率接地通道，将所有大电流、大功率部件、晶闸管、继电器、指示灯、强电部分的接地点都接到这一地线上；机械接地通道，将机柜、底座、面板、风扇外壳、电动机底座等机床接地点都接到这一地线上，此地线又称安全地线通道。将这三个通道再接到总的公共接地点上，公共接地点与大地接触良好，一般要求地电阻小于4 ～7 。并且数控柜与强电柜之间有足够粗的保护接地电缆，如截面积为5.5～14mm2的接地电缆。因此，这种地线接法有较强的抗干扰能力，能够保证数控机床的正常运行。

图 7-14 数控机床的接地

五、软件抗干扰设计

1、软件滤波

用软件来识别有用信号和干扰信号，并滤除干扰信号的方法，称为软件滤波。识别信号的原则有两种：

（1）时间原则 如果掌握了有用信号和干扰信号在时间上出现的规律性，在程序设计上就可以在接收有用信号的时区打开输入口，而在可能出现干扰信号的时区封闭输入口，从而滤掉干扰信号。

（2）空间原则 在程序设计上为保证接收到的信号正确无误，可将从不同位置、用不同检测方法、经不同路线或不同输入口接收到的同一信号进行比较，根据既定逻辑关系来判断真伪，从而滤掉干扰信号。

（3）属性原则 有用信号往往是在一定幅值或频率范围的信号，当接收的信号远离该信号区时，软件可通过识别予以剔除。

2、软件“陷阱”

从软件的运行来看，瞬时电磁干扰可能会使CPU偏离预定的程序指针，进入未使用的 RAM区和ROM区，引起一些莫名其妙的现象，其中死循环和程序“飞掉”是常见的。为了有效地排除这种干扰故障，常用软件“陷阱法”。这种方法的基本指导思想是，把系统存储器（RAM和ROM）中没有使用的单元用某一种重新启动的代码指令填满，作为软件“陷阱”，以捕获“飞掉”的程序。一般当CPU执行该条指令时，程序就自动转到某一起始地址，而从这一起始地址开始，存放一段使程序重新恢复运行的热启动程序，该热启动程序扫描现场的各种状态，并根据这些状态判断程序应该转到系统程序的哪个入口，使系统重新投入正常运行。

3、软件“看门狗”

“看门狗”（WATCHDOG）就是用硬件（或软件）的办法要求使用监控定时器定时检查某段程序或接口，当超过一定时间系统没有检查这段程序或接口时，可以认定系统运行出错（干扰发生），可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行 。“看门狗”，是工业控制机普遍采用的一种软件抗干扰措施。当侵入的尖锋电磁干扰使计算机“飞程序”时，WATCHDOG能够帮助系统自动恢复正常运行。

第三节 提高系统抗干扰的措施

从整体和逻辑线路设计上提高机电一体化产品的抗干扰能力是整体设计的指导思想，对提高系统的可靠性和抗干扰性能关系极大。对于一个新设计的系统，如果把抗干扰性能作为一个重要的问题来考虑，则系统投入运行后，抗干扰能力就强。反之，如等到设备到现场发现问题才来修修补补，往往就会事倍功半。因此，在总体设计阶段，有几个方面必须引起特别重视。

一、逻辑设计力求简单可靠

对于一个具体的机电一体化产品，在满足生产工艺控制要求的前提下，逻辑设计应尽量简单，以便节省元件，方便操作。因为在元器件质量已定的前提下，整体中所用到的元器件数量愈少，系统在工作过程中出现故障的概率就愈小，亦即系统的稳定性愈高。但值得注意的是，对于一个具体的线路，必须扩大线路的稳定储备量，留有一定的负载容度。因为线路的工作状态是随电源电压、温度、负载等因素的大小而变的。当这些因素由额定情况向恶化线路性能方向变化，最后导致线路不能正常工作时，这个范围称为稳定储备量。此外，工作在边缘状态的线路或元件，最容易接受外界干扰而导致故障。因此，为了提高线路的带负载能力，应考虑留有负载容度。比如一个TTL集成门电路的负载能力是可以带8个左右同类型的逻辑门，但在设计时，一般最多只考虑带5—6个门，以便留有一定裕度。

二、硬件自检测和软件自恢复的设计

由于干扰引起的误动作多是偶发性的，因此应采取某种措施，使这种偶发的误动作不致直接影响系统的运行。因此，在总体设计上必须设法使干扰造成的这种故障能够尽快地恢复正常。通常的方式是，在硬件上设置某些自动监测电路。这主要是为了对一些薄弱环节加强监控，以便缩小故障范围，增强整体的可靠性。在硬件上常用的监控和误动作检出方法通常有数据传输的奇偶检验（如输入电路有关代码的输入奇偶校验），存储器的奇偶校验以及运算电路、译码电路和时序电路的有关校验等。

从软件的运行来看，瞬时电磁干扰会影响：堆栈指针SP、数据区或程序计数器的内容，使CPU偏离预定的程序指针，进入未使用的RAM区和ROM区，引起一些如死机、死循环和程序“飞掉”等现象，因此，要合理设置软件“陷阱”和“看门狗”并在检测环节进行数字滤波（如粗大误差处理）等。

三、从安装和工艺等方面采取措施以消除干扰

1、合理选择接地 许多机电一体化产品，从设计思想到具体电路原理都是比较完美的。但在工作现场却经常无法正常工作，暴露出许多由于工艺安装不合理带来的问题，从而使系统容易接受干扰，对此，必须引起足够的重视。如选择正确的接地方式方面考虑交流接地点与直流接地点分离；保证逻辑地浮空（是指控制装置的逻辑地和大地之间不用导体连接）；保证使机身、机柜的安全地的接地质量；甚至分离模拟电路的接地和数字电路的接地等等。

2、合理选择电源 合理选择电源对系统的抗干扰也是至关重要的。电源是引进外部干扰的重要来源。实践证明，通过电源引入的干扰噪声是多途径的，如控制装置中各类开关的频繁闭合或断开，各类电感线圈（包括电机、继电器、接触器以及电磁阀等）的瞬时通断，晶闸管电源及高频、中频电源等系统中开关器件的导通和截止等都会引起干扰，这些干扰幅值可达瞬时千伏级，而且占有很宽的频率。显而易见，要想完全抑制如此宽频带范围的干扰，必须对交流电源和直流电源同时采取措施。

大量实践表明，采用压敏电阻和低通滤波器可使频率范围在20kHz～100MHz之间的干扰大大衰减。采用隔离变压器和电源变压器的屏蔽层可以消除20kHz以下的干扰，而为了消除交流电网电压缓慢变化对控制系统造成的影响，可采取交流稳压等措施。

对于直流电源通常要考虑尽量加大电源功率容限和电压调整范围。为了使装备能适应负载在较大范围变化和防止通过电源造成内部噪声干扰，整机电源必须留有较大的储备量，并有较好的动态特性。习惯上一般选取0.5～1倍的余量。另外，尽量采用直流稳压电源。直流稳压电源不仅可以进一步抑制来自交流电网的干扰，而且还可以抑制由于负载变化所造成的电路直流工作电压的波动。

3、合理布局

对机电一体化设备及系统的各个部分进行合理的布局，能有效地防止电磁干扰的危害。合理布局的基本原则是使干扰源与干扰对象尽可能远离，输入和输出端口妥善分离，高电平电缆及脉冲引线与低电平电缆分别敷设等。

对企业环境的各设备之间也存在合理布局问题。不同设备对环境的干扰类型、干扰强度不同，抗干扰能力和精度也不同，因此，在设备位置布置上要考虑设备分类和环境处理，如精密检测仪器应放置在恒温环境，并远离有机械冲击的场所，弱电仪器应考虑工作环境的电磁干扰强度等。

一般来说，除了上述方案以外，还应在安装、布线等方面采取严格的工艺措施，如布线上注意整个系统导线的分类布置，接插件的可靠安装与良好接触，注意焊接质量等。实践表明，对于一个具体的系统，如果工艺措施得当，不仅可以大大提高系统的可靠性和抗干扰能力，而且还可以弥补某些设计上的不足之处。

怎么在SIMULINK仿真中加入单位阶跃输入信号扰动和干扰源信号

因为整流电路会产生谐波电流，这种谐波电流在供电系统的阻抗上产生电压降，导致电压波型发生畸变，这种畸变的电压对于许多仪表形成干扰，常见的电压畸变是正弦波的顶部变平。

谐波电流一定时，电压畸变弱电源的情况下严重，使用同一个电网的设备形成干扰，而与设备与变频器之间的距离无关。

由于负载电压为脉冲状，因此变频器从电网吸取电流也是脉冲状，这种脉冲电流中包含了大量的高频成分射频干扰，这种干扰会对使用同一个电网的仪表形成干扰，仪表与变频器之间的距离无关。

扩展资料

变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。风机、泵类负载采用变频调速后，节电率为20%～60%，因为泵类负载的实际消耗功率基本与转速的三次方成比例。

当用户需要的平均流量较小时，风机、泵类采用变频调速使其转速降低，节能效果非常明显。而传统的风机、泵类采用挡板和阀门进行流量调节，电动机转速不变。泵类电动机用电量占全国用电量31%。

在此类负载上使用变频调速装置具有非常重要的意义。应用较成功的有恒压供水、中央空调和液压泵的变频调速。

由于变频器内置有32位或16位的微处理器，具有多种算术逻辑运算和智能控制功能，输出频率精度为0.1%~0.01%，设置有完善的保护环节。

因此，在自动化系统中获得广泛应用。例如：化纤工业中的卷绕、导丝；玻璃工业中的平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、制瓶机；配料系统以及电梯的智能控制等。变提高工艺水平和产品质量方面的应用频器在数控机床控制、造纸和电梯上的应用。

百度百科-变频器

变频器如何解决干扰问题

在SIMULINK中SOURCE中选一个信号，比如STEP，作为输入信号，扰动加通道的在加法器上。

激励源用step,sinewave,randomnumber，作用一段时间用counter+switch实现。

在系统中，输入信号取阶跃信号r1，输出连接到示波器c2上，G4与G3为燃烧室系统的主副传递函数，q4、q3为施加在系统上的一次、二次扰动信号（取单位阶跃的形式），PID_controller3是PID控制。

扩展资料：

可以直接设置PID的三个参数，通过调整三个参数，得到最佳响应的曲线。

再令一次扰动信号单独作用，观察系统的响应波形，一次扰动信号使系统产生的振幅在0.1---0.12之间。

可以看到，在单级PID系统中，系统对于给定的输入阶跃信号在振动两次之后趋于稳定。调节PID参数，可以控制系统响应的超调量，稳定时间，衰减比等等一系列相关参数。

百度百科——MATLAB/Simulink系统仿真

各种工业控制系统中，随着变频器等电力电子装置的广泛使用，系统的电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计技术(即电磁兼容EMC)已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成系统的硬件损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动化装置研制和应用中不可忽视的重要内容，也是计算机控制技术应用和推广的关键之一。谈到变频器的抗干扰问题，首先要了解干扰的来源、传播方式，然后再针对这些干扰采取不同的措施。 一、变频器干扰的来源 首先是来自外部电网的干扰。电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备，非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有(1)过压、欠压、瞬时掉电(2)浪涌、跌落(3)尖峰电压脉冲(4)射频干扰。 1、晶闸管换流设备对变频器的干扰 当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时，由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通，容易使网络电压出现凹口，波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害，从而导致输入回路击穿而烧毁。 2、电力补偿电容对变频器的干扰 电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求，为此，许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中，网络电压有可能出现很高的峰值，其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。 其次是变频器自身对外部的干扰。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用PWM技术，当工作于开关模式且作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。 变频器的输入和输出电流中，都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外，还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。 （1）输入电流的波形变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压UL大于电容器两端的直流电压UD时，整流桥中才有充电电流。因此，充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近，呈不连续的冲击波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明，输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的，分别是50HZ基波的80％和70％。 （2）输出电压与电流的波形绝大多数变频器的逆变桥都采用SPWM调制方式，其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波；由于电动机定子绕组的电感性质，定子的电流十分接近于正弦波。但其中与载波频率相等的谐波分量仍是较大的。 二、干扰信号的传播方式 变频器能产生功率较大的谐波，由于功率较大，对系统其它设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导(即电路耦合)、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。 （1）电路耦合方式即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变，影响其他设备工工作，同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加，影响了电机的运转特性。显然，这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。 （2）感应耦合方式当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有两种： a、电磁感应方式，这是电流干扰信号的主要方式； b、静电感应方式，这是电压干扰信号的主要方式。 （3）空中幅射方式即以电磁波方式向空中幅射，这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。 三、变频调速系统的抗干扰对策 根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰(EMI)须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中，硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。 1、所谓干扰的隔离，是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。 2、在系统线路中设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器;为减少对电源干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中，除了上述较低的谐波成分外，还有许多频率很高的谐波电流，它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置的不同，可分为: (1)输入滤波器通常又有两种： a、线路滤波器主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。 b、辐射滤波器主要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。 (2)输出滤波器也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗干扰的作用，且能削弱电动机中由高次谐波谐波电流引起的附加转矩。对于变频器输出端的抗干扰措施，必须注意以下方面： a、频器的输出端不允许接入电容器，以免在逆变管导通（关断）瞬间，产生峰值很大的充电（或放电）电流，损害逆变管； b、输出滤波器由LC电路构成时，滤波器内接入电容器的一侧，必须与电动机侧相接。 3、屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短(一般为20m以内)，且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线(AC380V)及控制线(AC220V)完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。 4、正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。在实际应用系统中，由于系统电源零线(中线)、地线(保护接地、系统接地)不分、控制系统屏蔽地(控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地)的混乱连接，大大降低了系统的稳定性和可靠性。 对于变频器，主回路端子PE(E、G)的正确接地是提高变频器抑制噪声能力和减小变频器干扰的重要手段，因此在实际应用中一定要非常重视。变频器接地导线的截面积一般应不小于2.5mm2，长度控制在20m以内。建议变频器的接地与其它动力设备接地点分开，不能共地。 5、采用电抗器 在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不同，主要有以下两种： （1）电抗器串联在电源与变频器的输入侧之间。其主要功能有： a、通过抑制谐波电流，将功率因数提高至（0.75-0.85）； b、削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击； c、削弱电源电压不平衡的影响。 （2）直流电抗器串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功能比较单一，就是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在提高功率因数方面比交流电抗器有效，可达0.95，并具有结构简单、体积小等优点。 6、合理布线 对于通过感应方式传播的干扰信号，可以通过合理布线的方式来削弱。具体方法有： （1）设备的电源线和信号线应量远离变频器的输入、输出线； （2）其他设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行； 四、结论 通过对变频器应用过程中干扰的来源和传播途径的分析，提出了解决这些问题的实际对策，随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，重视变频器的EMC要求，已成为变频调速传动系统设计、应用必须面对的问题，也是变频器应用和推广的关键之一。变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器也会不久面世。我们相信变频器的EMC问题一定会得到有效解决。