本文選自國家級期刊《中國信息化》，《中國信息化》雜志由新聞出版總署正式批準(zhǔn)、中華人民共和國工業(yè)和信息化部主管主辦的一本國家批準(zhǔn)創(chuàng)刊的唯一一份以關(guān)注工業(yè)化與信息化融合，推進(jìn)信息化進(jìn) 程為使命的國家級信息化媒體國公開刊物。國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN1672-5158，國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN11-5119/TP。郵發(fā)代號82-898.

　　摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科技水平的提高,我國的無線設(shè)備被越來越廣泛的應(yīng)用,在眾多的領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。然而無線設(shè)備在現(xiàn)實應(yīng)用中卻受許多因素的干擾,為了更好地發(fā)揮無線設(shè)備的作用,我們必須進(jìn)行抗干擾設(shè)計。本文將對無線設(shè)備抗干擾設(shè)計中應(yīng)注意的一些問題進(jìn)行研究。

　　關(guān)鍵詞：無線基本技術(shù),形式和危害,抗干擾問題,應(yīng)用,防雷措施

　　1無線安全基本技術(shù)

　　1.1訪問控制

　　訪問控制：限制。利用ESSID、MAC限制，防止非法無線設(shè)備入侵。

　　1.2提高無線網(wǎng)絡(luò)的安全性

　　IEEE802.11b協(xié)議中包含了一些基本的安全措施，包括：無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的服務(wù)區(qū)域認(rèn)證ID(ESSID)、MAC地址訪問控制以及WEP加密等技術(shù)。IEEE802.11b利用設(shè)置無線終端訪問的ESSID來限制非法接入。在每一個AP內(nèi)都會設(shè)置一個服務(wù)區(qū)域認(rèn)證ID，每當(dāng)無線終端設(shè)備要連上AP時，AP會檢查其ESSID是否與自己的ID一致，只有當(dāng)AP和無線終端的ESSID相匹配時，才接受無線終端的訪問并提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù),AP如果不符就拒絕給予服務(wù)。利用ESSID，可以很好地進(jìn)行用戶群體分組，避免任意漫游帶來的安全和訪問性能的問題。

　　2無線設(shè)備被干擾的形式和危害

　　無線設(shè)備工作的時候,經(jīng)常會被周圍環(huán)境中不同強(qiáng)度的磁場、電場、電磁場和噪聲干擾,它的變化頻率從零頻、低頻到達(dá)高頻。這些干擾主要來自兩個方面

　　①是自然因素。如火山噴發(fā)，雷電,沙塵暴以及宇宙射線中的無線電波等，②是人為因素,如無線設(shè)備自身所產(chǎn)生的電氣干擾。工作中的設(shè)備受到這些干擾時,會呈現(xiàn)出不同程序的損傷,設(shè)備部件被破壞,使得設(shè)備性能變差,發(fā)生漏電、短路甚至斷路,直至儀器不能正常工作,所以說對無線設(shè)備抗干擾設(shè)計很有必要。

　　3無線設(shè)備抗干擾設(shè)計時應(yīng)考慮的問題

　　3.1無線設(shè)備抗干擾設(shè)計時應(yīng)重點從以下幾個方面考慮

　　3.3.1電源因素

　　要充分考慮電源對電路的影響,電源做好了,抗干擾問題就解決了大半。

　　3.3.2電磁干擾

　　無線設(shè)備極易受到電磁干擾的影響。電磁干擾傳播的方式分輻射和傳導(dǎo)兩種。無線設(shè)備所受的外界干擾主要是來自周邊的電子設(shè)備、電線和自然界中的電磁輻射。對于內(nèi)部,設(shè)備自身的射頻電路會受到自身電路的干擾,干擾信號通常通過輻射和傳導(dǎo)這兩種途徑影響射頻電路,一種無線設(shè)備受到別的無線設(shè)備干擾的可能性很大。

　　3.3.3數(shù)字信號

　　由于高速變化的數(shù)字信號可能變成對模擬信號的噪聲干擾,這些瞬變噪聲占用的頻譜較寬、能量較大,對電子元件危害也很大。

　　3.3.4通信協(xié)議

　　在無線系統(tǒng)中,通信協(xié)議非常之重要,無線通信協(xié)議的好壞將直接關(guān)系到系統(tǒng)的誤碼率、安全性和系統(tǒng)的運行速度。

　　3.3.5穩(wěn)定電壓

　　通過低通濾波器以及隔離變壓器接入供電線路,低通濾波器可吸收絕大部分電網(wǎng)中的“毛刺”,隔離變壓器和普通變壓器有所不同,它在初級繞組和次級繞組間使用一個屏蔽層,并將它和鐵芯一同接地,以防干擾通過初次級之間的電路效應(yīng)進(jìn)到供電系統(tǒng),從而大大減小了對無線設(shè)備的干擾。

　　3.3.6地線引入

　　當(dāng)導(dǎo)線兩端在不同接地點接地的時候,由于導(dǎo)線有電阻,因此兩接點間存在電阻,這個電阻稱為地阻抗。干擾源存在時,一個電壓差會在地阻抗兩端產(chǎn)生,如果將其看成一個電壓源,電路的輸人和輸出電壓就會受到影響。

　　3.3.7電源噪聲

　　環(huán)境溫度、交流電壓、負(fù)載電流、元器件的老化等因素會引起直流電源供電電壓的變化,出現(xiàn)脈動和噪聲,這些也會影響設(shè)備的中產(chǎn)工作。

　　4抗干擾設(shè)計在現(xiàn)實中的應(yīng)用

　　4.1電源方面的設(shè)計

　　要充分考慮電源對電路產(chǎn)生的影響。我們設(shè)計時可用其它電路部分和無線射頻部分分別供電的辦法。高頻器件對噪聲非常的敏感,因而可以給各部分電源裝上濾波器或是穩(wěn)壓器,從而減少芯片被干擾的程度。

　　4.2防電磁干擾方面的設(shè)計

　　若沒有足夠的多專業(yè)知識以及測試手段,射頻部分應(yīng)嚴(yán)格按照參考設(shè)計,以獲得最好的效果。

　　4.3數(shù)字信號方面的設(shè)計

　　由于高速變化的數(shù)字信號可導(dǎo)致對模擬信號的噪聲干擾,而瞬變噪聲占用

　　的頻譜寬、能量大,對設(shè)備危害很大,因此,在電路的重要部位應(yīng)該適當(dāng)配置去耦電容。去耦電容應(yīng)直接跨接在要去耦的電源與大地之間。數(shù)字電路中的任何一片集成電路芯片原則上都應(yīng)配置去耦電容,以便其隨時充電放電。干擾傳播最普遍的方式是通過共用接地線傳播干擾,因此模擬地與數(shù)字地要分開,只在一點連接。如果信號線與有干擾電流的導(dǎo)線靠近,那么干擾會就會被誘導(dǎo)到信號線上,使信號線上的信號就會被干擾,因此布線分離是一種干擾行之有效的方法。盡量使干擾源遠(yuǎn)離敏感元件,用地線將數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離。布線時盡量減小回路環(huán)的面積,從而降低感應(yīng)噪聲。在速度能符合要求的前提之下,盡可能選擇低速數(shù)字電路和降低芯片的晶振頻率。

　　4.4通信協(xié)議方面的設(shè)計

　　在無線數(shù)據(jù)的通信過程中,使用一個行之有效的數(shù)據(jù)接收算法是非常有必要的,從而可以從錯誤數(shù)據(jù)和噪音信號中分離出有效數(shù)據(jù)。協(xié)議把主要數(shù)據(jù)分成一定格式的若干個數(shù)據(jù),而且還增加一些其他的信息,此過程稱為打包。接收端處,協(xié)議去掉這些其他信息,只會留下初始信息,此過程稱為解包。所以發(fā)送數(shù)據(jù)就得先打包,而怎樣定義好這個數(shù)據(jù)包的格式是關(guān)鍵。若是使用UART的格式,則先要了解它對噪音比較敏感的弱點。數(shù)據(jù)包里所有字節(jié)都得用UART格式,此外,數(shù)據(jù)包開始前要有同步碼,使用同步碼的作用是讓UART格式的數(shù)據(jù)被接收端芯片正確的識別。

　　4.5穩(wěn)定電壓方面的設(shè)計

　　由低通濾波器和隔離變壓器接到供電線路,低通濾波器可吸收大部分電網(wǎng)中的“毛刺”。

　　4.6地線引入方面的設(shè)計

　　當(dāng)導(dǎo)線的兩端在不同的接地點接地時,由于導(dǎo)線有電阻,因此兩接點間有電阻,稱之為地阻抗。當(dāng)干擾源存在時,它會在地阻抗兩端產(chǎn)生一個電壓差,如果把它看做一個電壓源,它便會影響到電路的輸人和輸出電壓,解決地阻抗干擾的最好辦法是將兩點合并于一點處接地,即單點接地。

　　4.7電源噪聲方面的設(shè)計

　　環(huán)境溫度、負(fù)載電流、交流電壓、元器件的老化等因素都會引起直流電源供電電壓的變化,出現(xiàn)脈動和噪聲。解決電源噪聲的辦法是采用電源解藕濾波器,對那些耗電較大的電流器件,在其電源和地之間加接高頻濾波電容,使得設(shè)備的瞬時電流不直接來自系統(tǒng)的電源,而是從它的高頻濾波電容上去取,這樣就大大減少了因電流負(fù)載瞬態(tài)地導(dǎo)接通或切斷引起的尖峰電流所產(chǎn)生的干擾。

　　5無線電設(shè)備防雷措施

　　5.1外部防雷外部防雷系統(tǒng)由避雷針、引下線、接地地網(wǎng)等組成,缺一不可。一般防止直擊雷破壞是通過避雷裝置即避雷針、引下線和接地網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成完整的電氣通路后將雷電流泄入大地。然而避雷針、引下線和接地裝置的導(dǎo)通只能保護(hù)安裝避雷針的物體本身免受直擊雷的損毀,但雷電會通過多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。

　　5.2對通信基站而言,天饋線系統(tǒng)和機(jī)房建筑物容易遭受到直擊雷的襲擊,可以通過合理的設(shè)計避雷針的保護(hù)角和良好的接地系統(tǒng)起到保護(hù)作用。接地體指埋入土壤中或混凝土基礎(chǔ)中作散流用的導(dǎo)體。有人工接地體和自然接地體兩種。接地網(wǎng)是把需要接地的各系統(tǒng),統(tǒng)一接到一個地網(wǎng)上或者把各系統(tǒng)原來的接地網(wǎng)通過地下或者地上用金屬連接起來,使它們之間成為電氣相通的統(tǒng)一接地網(wǎng)。一定要有一個良好的接地系統(tǒng),因為所有防雷系統(tǒng)都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地,從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果基站接地系統(tǒng)做得不好,不但會引起設(shè)備故障,燒壞元器件,嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。另外還有防干擾、防靜電等問題都需要建立良好的接地系統(tǒng)來解決。一般整個基站的接地系統(tǒng)有:建筑物地網(wǎng)、鐵塔地、電源地、邏輯地(也稱信號地)、防雷地等。然而,各地網(wǎng)之間必須獨立時,如果相互之間距離達(dá)不到規(guī)范要求的話,則容易出現(xiàn)地電位反擊事故,因此,各接地系統(tǒng)之間的距離達(dá)不到規(guī)范的要求時,應(yīng)盡可能連接在一起,如實際情況不允許直接連接的,可通過地電位均衡器實現(xiàn)等電位連接。

　　6設(shè)計應(yīng)用實例

　　隨著機(jī)器生產(chǎn)節(jié)拍的加快,發(fā)現(xiàn)部分洗衣機(jī)由于程控器引線沒有安放到位的原因,出現(xiàn)了進(jìn)水時排水閥有誤動作的現(xiàn)象。我們對此進(jìn)行了分析及測試,發(fā)現(xiàn)如果引線放到位時,群脈沖試驗的電壓達(dá)到1.5kV時程控器都可以正常工作,但如果引線松脫后下垂特別是當(dāng)引線靠近芯片時,群脈沖電壓600V時程序就己經(jīng)出現(xiàn)了混亂。我們在芯片口的5V端口處加上一個100nF的電容,則引線從芯片下方穿過時,群脈沖試驗電壓達(dá)到1.7kV洗衣機(jī)也可以正常工作,落實該項措施后,產(chǎn)品沒有再出現(xiàn)類似問題。

　　7結(jié)語

　　無線設(shè)備正在被越來越廣泛的應(yīng)用,如何減小并防止干擾是無線設(shè)備設(shè)計中亟待解決的問題,這樣設(shè)備才能發(fā)揮其最大的使用價值,我們的效率也會得到大大的提高,本文總結(jié)了一些重要的干擾因素,并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施,以達(dá)到提高設(shè)備性能的目的。