应用小波分析的多分辨特性,分析雷达电子设备之间的电磁干扰状况,对雷达电子设备中具有不同时频特性的干扰源做出
EMC测试分析。
为了评价电子设备和分系统的电磁兼容性,研究和制定了一系列电磁兼容的国际标准,目前国际上权威的电磁兼容性标准有美国的FCC标准、CISPR标准等。由于设备种类的不同,标准所规定的干扰限值也有差异。在EMI分析中,通常都是把干扰的时域波形利用傅立叶分析方法转换到频域中进行分析。因此兼容兼容干扰测量与评价中所使用的数学分析方法和测量仪器都基于傅里叶分析。
然而在很多实际问题中,人们特别关心局部时域信号在局部频域中的对应特性,如在电力系统故障信号分析中,人们关注故障电流(电压)等的突发时刻及其对应的频谱特征,以期望能及时判断出故障类型和故障发生的时刻。对于这样的突变信号的时频分析,傅里叶分析是无能为力的,因此人们需要短时序的局部化分析方法。
傅里叶分析师电磁兼容诊断测试的理论基础,因此傅里叶分析理论在实时信号处理中的不足必然反映到电磁兼容测量中。严格来讲,EMI检测信号是非平稳随机过程,EMI检测到的干扰信号并非来自一个干扰源,因此在EMC测试中,根据标准傅里叶变换的结果只能从宏观上判断设备是否符合电磁兼容要求,但不能给出设备中哪个部件是引起干扰的主要因素。通常一个设备包含许多不同的部件,并且这些部件的工作时序也不一样,对系统造成干扰的程度也不相同,若能找出引起干扰的主要部件,则对EMC诊断具有重大的意义。
小波分析发扬了傅里叶分析的优点,克服其某些缺点,并且被广泛应用于众多领域,从以上分析看,小波分析是解决EMC诊断问题的较理想的数学工具。小波分析应用于电磁兼容诊断的基本思想是用不同尺度下小波变换寻找感兴趣的频率。这些频率可能来自某个子系统、部件或元件的EMI,如微处理器电路中的晶振频率及其谐波,用不同位移因子寻找某些频率的发生时间,已确定是系统的哪个部件产生了超过标准的电磁辐射。
雷达电子设备的电磁兼容测试
为了达到系统电磁兼容的目的,需要尽量削弱干扰源,抑制干扰传播途径,降低每个设备的敏感度。因为,在雷达设计和制造过程中,进行电磁干扰的预测分析,是实现电磁兼容的关键,也为进一步防止和控制电磁干扰提供了依据。
考虑了一种雷达常见的电磁干扰情况,即由电气设备的静电放电引起的EMI,并应用多分辨小波对这种EMI进行了时频分析。
静电放电是指带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时,由于介质电离而使带电体上的电荷全部消失的现象。带静电的物体进行放电时会产生放电电流,导致产生短暂的强度很大的电磁场(
静电放电模拟器)。放电时产生短暂的放电电流和相应的电磁场可能引起电气、电子设备的电路发生故障,甚至损坏。
静电放电干扰是一种有害的干扰源。当带静电的设备放电时会产生放电电流,引起短暂的强电磁场,它可以直接穿透设备,或者通过缝隙、输入输出电缆耦合到敏感电路,损坏电气设备。大多数半导体器件很容易受静电放电干扰而损坏,特别是大规模集成电路器件更为脆弱。因此,静电放电EMI是电磁兼容研究的重要内容之一。
ESD放电也广泛存在于设备或系统中,与其他干扰在一起,形成EMI干扰。由于ESD的持续时间极短,频谱范围极广,在频谱分析中很难与其他干扰区分出来。静电放电的电流脉冲是一个振荡衰减波,因此可用衰减振荡函数作为放电模拟信号。
利用傅立叶变换进行频谱分析是目前电磁兼容性EMI测量分析的基本理论和方法,广泛应用于电磁兼容测试和电磁兼容预测分析,但由于电磁干扰信号是一种频带很宽的信号,并且信号的构成非常复杂,属于非平稳随机信号,因而傅里叶分析在数学上的一些局限性使用它在进行电磁兼容预测测试诊断、瞬变信号、突变信号的提取上遇到很大的困难。本文泰思特小编分析了由雷达电气设备的静电放电引起的电磁干扰的机理,利用小波分析在分析时频信号时所具有的良好的局部性质,根据多分辨思想,对淹没在噪声中的静电放电干扰信号进行了时频分解,将干扰信号划分为多个频带,进行频谱分析,准备判断出放电干扰发生的时刻,从窄带干扰中提取出放电信号,从而对设备中的放电干扰源作出了正确的EMC分析,为进一步抑制干扰源提供了依据。