時間：2023-10-27 10:36:07
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【關(guān)鍵詞】信號處理 雷達信號 處理機顯控 通信技術(shù)
雷達信號處理機是在各種雜波、干擾背景下，檢測目標(biāo)有效回波信號的關(guān)鍵，影響雷達信號捕捉效果，影響雷達定位探測準(zhǔn)確性和有效性。本文將以雷達信號處理機顯控與通信技術(shù)為研究對象，結(jié)合雷達信號處理基本理論，對雷達信息處理機顯控問題展開研究，分析如何實現(xiàn)雷達信號的高速處理與顯控，并提出濾波技術(shù)的應(yīng)用，削弱固定雜波對信號處理機顯控的負(fù)面影響，從而使雷達功能得到更好發(fā)揮，提高顯控水平，保證探測質(zhì)量。
1 雷達功能與特點
雷達是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備，是通過無線電定位方式，來實現(xiàn)無線電探測與測距，通過回波測定發(fā)現(xiàn)探測目標(biāo)空間位置信息，由于雷達通過無線電技術(shù)實現(xiàn)探測，所以也被稱為 “無線電定位”。其探測原理是通過發(fā)射電磁波，對探測目標(biāo)進行照射，在通過天線接收其回波，提取回波信息，來獲取測定目標(biāo)速度、方位、高度等信息。探測通信過程中信息載體是無線電波，天線接收回波后，由接收設(shè)備進行處理，提取信息數(shù)據(jù)，當(dāng)前廣泛應(yīng)用于：氣象領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、航空領(lǐng)域。雷達技術(shù)最早出現(xiàn)于一戰(zhàn)時期，但由于當(dāng)時受到技術(shù)水平限制，探測范圍和準(zhǔn)確性都存在局限。二戰(zhàn)時期雷達技術(shù)得到實際運用，且已十分成熟，能實現(xiàn)地對空、空對空、空對地的探測識別。隨后更融入了脈沖跟蹤技術(shù)，能通過跟蹤模式對目標(biāo)進行跟蹤探測，且探測中系統(tǒng)能自動修正干擾誤差，提高探測準(zhǔn)確性和有效性。二十世紀(jì)末，微處理技術(shù)與光學(xué)探測技術(shù)融入雷達領(lǐng)域，使雷達探測實現(xiàn)智能化、自動化，能自動進行多目標(biāo)跟蹤探測，在軍事領(lǐng)域中做出了巨大貢獻。
2 雷達通信技術(shù)
雷達應(yīng)用非常廣泛，可探測飛機、艦艇、導(dǎo)彈。除軍事用途外，還可用來為飛機、船只導(dǎo)航。另一方面，氣象領(lǐng)域中的應(yīng)用，可探測臺風(fēng)、雷雨、烏云，以實現(xiàn)預(yù)測天氣目的。雷達通信基本過程是，發(fā)射機發(fā)射電磁波，由收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線，由天線將電磁波發(fā)送出進行傳播，電磁波遇到目標(biāo)后產(chǎn)生回波，回波被天線獲取，通過接收設(shè)備進行信號處理。距離測量是根據(jù)回波延遲時間判斷，計算公式為S=CT/2。方向探測通常利用天線方向性，測定方位角和俯仰角。速度測試方面則根據(jù)回波頻率改變量確定，其基本原理是多普勒頻移。但實際上雷達應(yīng)用中，通信過程可能受到干擾設(shè)備或其他外部信號干擾，同時會被電子偵察設(shè)備探測到通信信號。因此，要加強雷達抗干擾，反偵察能力?，F(xiàn)代雷達為提高通信穩(wěn)定性與可靠性，融入了數(shù)據(jù)處理技術(shù)、加密技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、分布式有源技術(shù)、自適應(yīng)波束形成技術(shù)、光電子技術(shù)。這便使得雷達通信抗干擾能力大大提升，數(shù)據(jù)處理效率和水平明顯提高，能實現(xiàn)多頻道、多極化、多模式通信，而且通信數(shù)據(jù)形式更加多元。
3 雷達信號處理機顯控
通過前文分析不難看出雷達探測的應(yīng)用優(yōu)勢。雷達設(shè)備種類繁多，技術(shù)含量高，應(yīng)用范圍廣。根據(jù)用途不同可分為：軍用雷達、預(yù)警雷達、引導(dǎo)指揮雷達、機載雷達、氣象雷達、航行管制雷達等。雷達探測不受天氣影響，穿透力強，探測效果好。但探測有效性和準(zhǔn)確性，通常與信號處理機顯控有直接關(guān)系。近些年來，現(xiàn)代雷達中接收采樣數(shù)據(jù)量成倍增加，信號處理機顯控難度提高，使得信號處理機顯控成為雷達研究領(lǐng)域熱門課題。為提升顯控有效性，修正誤差，一般情況應(yīng)通過MAD抑制低速雜波信號，區(qū)分雜波與目標(biāo)回波。由于雜波與目標(biāo)回波頻率不同，所以能通過濾波器消除。但實際上，由于雜波中心頻率位于零頻，多普勒頻移未知，卻容易被濾波器忽略，所以傳統(tǒng)MAD抗干擾濾波方式，效果并不好，會出現(xiàn)顯控判斷現(xiàn)象。為解決這一問題，就應(yīng)利用自適應(yīng)恒虛警檢測，通過CFAR檢測抑制雜波。另一方面，還可選擇匹配數(shù)字濾波器方式，利用脈沖壓縮處理方式，進行波篩選，將雜波進行掩蓋，避免雜波干擾。但實際應(yīng)用中，由于模擬技術(shù)缺陷，掩蓋效果與理論值可能會存在差異。雜波分為：地物雜波與氣象雜波幾大類，不同雜波波幅與干擾程度不同，但通常雜波也具有一定規(guī)律性。因此，為了彌補理論值誤差問題，則可通過改進濾波方式，實現(xiàn)抑制雜波，保障顯控準(zhǔn)確性與有效性。例如，對多普勒濾波器進行利用。該濾波器能有效提高顯控質(zhì)量，通過FIR實現(xiàn)濾波，抗干擾性能非常好，而且容易實現(xiàn)。除以上幾種技術(shù)手段還，近些年來，很多雷達也在開始MTD技術(shù)，該技術(shù)是通過窄帶濾波器組的方式來實現(xiàn)抑制雜波，從而改善信號接收機性能，全面提高接收有效性，實現(xiàn)高質(zhì)量顯控，該技術(shù)雜波抑制效果非常明顯。但各類技術(shù)手段有著不同特點和適用范圍，具體應(yīng)用中，要根據(jù)雷達信號接收機特點和顯控要求及實際雜波特性規(guī)律選擇抑制方式。
4 結(jié)束語
雷達探測不受地形，天氣情況影響，而且探測距離遠，準(zhǔn)確性與可靠性高，能應(yīng)于海洋探測、地理探測、航空探測等眾多領(lǐng)域。但隨著雷達數(shù)字化的發(fā)生，接收機采樣數(shù)據(jù)量越來越大，使得信號處理機顯控難度隨之提高，準(zhǔn)確性出現(xiàn)下降，雜波處理面臨挑戰(zhàn)。因此，在實際應(yīng)用中，要根據(jù)雜波特性與顯控要求，合理選擇濾波技術(shù)，保證顯控質(zhì)量。
參考文獻
[1]梁成壯.雷達伺服系統(tǒng)功能仿真和性能測試軟件平臺研制[D].西安電子科技大學(xué)，2014，04：203-204.
[2]蘇濤.并行處理技術(shù)在雷達信號處理中的應(yīng)用研究[D].西安電子科技大學(xué)，2014，03：107-108.
[3]李民.毫米波雷達導(dǎo)引頭信號處理關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014，13：85.
作者簡介
雷達是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備，是通過無線電定位方式，來實現(xiàn)無線電探測與測距，通過回波測定發(fā)現(xiàn)探測目標(biāo)空間位置信息，由于雷達通過無線電技術(shù)實現(xiàn)探測，所以也被稱為“無線電定位”。其探測原理是通過發(fā)射電磁波，對探測目標(biāo)進行照射，在通過天線接收其回波，提取回波信息，來獲取測定目標(biāo)速度、方位、高度等信息。探測通信過程中信息載體是無線電波，天線接收回波后，由接收設(shè)備進行處理，提取信息數(shù)據(jù)，當(dāng)前廣泛應(yīng)用于：氣象領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、航空領(lǐng)域。雷達技術(shù)最早出現(xiàn)于一戰(zhàn)時期，但由于當(dāng)時受到技術(shù)水平限制，探測范圍和準(zhǔn)確性都存在局限。二戰(zhàn)時期雷達技術(shù)得到實際運用，且已十分成熟，能實現(xiàn)地對空、空對空、空對地的探測識別。隨后更融入了脈沖跟蹤技術(shù)，能通過跟蹤模式對目標(biāo)進行跟蹤探測，且探測中系統(tǒng)能自動修正干擾誤差，提高探測準(zhǔn)確性和有效性。二十世紀(jì)末，微處理技術(shù)與光學(xué)探測技術(shù)融入雷達領(lǐng)域，使雷達探測實現(xiàn)智能化、自動化，能自動進行多目標(biāo)跟蹤探測，在軍事領(lǐng)域中做出了巨大貢獻。
2雷達通信技術(shù)
雷達應(yīng)用非常廣泛，可探測飛機、艦艇、導(dǎo)彈。除軍事用途外，還可用來為飛機、船只導(dǎo)航。另一方面，氣象領(lǐng)域中的應(yīng)用，可探測臺風(fēng)、雷雨、烏云，以實現(xiàn)預(yù)測天氣目的。雷達通信基本過程是，發(fā)射機發(fā)射電磁波，由收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線，由天線將電磁波發(fā)送出進行傳播，電磁波遇到目標(biāo)后產(chǎn)生回波，回波被天線獲取，通過接收設(shè)備進行信號處理。距離測量是根據(jù)回波延遲時間判斷，計算公式為S=CT/2。方向探測通常利用天線方向性，測定方位角和俯仰角。速度測試方面則根據(jù)回波頻率改變量確定，其基本原理是多普勒頻移。但實際上雷達應(yīng)用中，通信過程可能受到干擾設(shè)備或其他外部信號干擾，同時會被電子偵察設(shè)備探測到通信信號。因此，要加強雷達抗干擾，反偵察能力?，F(xiàn)代雷達為提高通信穩(wěn)定性與可靠性，融入了數(shù)據(jù)處理技術(shù)、加密技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、分布式有源技術(shù)、自適應(yīng)波束形成技術(shù)、光電子技術(shù)。這便使得雷達通信抗干擾能力大大提升，數(shù)據(jù)處理效率和水平明顯提高，能實現(xiàn)多頻道、多極化、多模式通信，而且通信數(shù)據(jù)形式更加多元。
3雷達信號處理機顯控
通過前文分析不難看出雷達探測的應(yīng)用優(yōu)勢。雷達設(shè)備種類繁多，技術(shù)含量高，應(yīng)用范圍廣。根據(jù)用途不同可分為：軍用雷達、預(yù)警雷達、引導(dǎo)指揮雷達、機載雷達、氣象雷達、航行管制雷達等。雷達探測不受天氣影響，穿透力強，探測效果好。但探測有效性和準(zhǔn)確性，通常與信號處理機顯控有直接關(guān)系。近些年來，現(xiàn)代雷達中接收采樣數(shù)據(jù)量成倍增加，信號處理機顯控難度提高，使得信號處理機顯控成為雷達研究領(lǐng)域熱門課題。為提升顯控有效性，修正誤差，一般情況應(yīng)通過MAD抑制低速雜波信號，區(qū)分雜波與目標(biāo)回波。由于雜波與目標(biāo)回波頻率不同，所以能通過濾波器消除。但實際上，由于雜波中心頻率位于零頻，多普勒頻移未知，卻容易被濾波器忽略，所以傳統(tǒng)MAD抗干擾濾波方式，效果并不好，會出現(xiàn)顯控判斷現(xiàn)象。為解決這一問題，就應(yīng)利用自適應(yīng)恒虛警檢測，通過CFAR檢測抑制雜波。另一方面，還可選擇匹配數(shù)字濾波器方式，利用脈沖壓縮處理方式，進行波篩選，將雜波進行掩蓋，避免雜波干擾。但實際應(yīng)用中，由于模擬技術(shù)缺陷，掩蓋效果與理論值可能會存在差異。雜波分為:地物雜波與氣象雜波幾大類，不同雜波波幅與干擾程度不同，但通常雜波也具有一定規(guī)律性。因此，為了彌補理論值誤差問題，則可通過改進濾波方式，實現(xiàn)抑制雜波，保障顯控準(zhǔn)確性與有效性。例如，對多普勒濾波器進行利用。該濾波器能有效提高顯控質(zhì)量，通過FIR實現(xiàn)濾波，抗干擾性能非常好，而且容易實現(xiàn)。除以上幾種技術(shù)手段還，近些年來，很多雷達也在開始MTD技術(shù)，該技術(shù)是通過窄帶濾波器組的方式來實現(xiàn)抑制雜波，從而改善信號接收機性能，全面提高接收有效性，實現(xiàn)高質(zhì)量顯控，該技術(shù)雜波抑制效果非常明顯。但各類技術(shù)手段有著不同特點和適用范圍，具體應(yīng)用中，要根據(jù)雷達信號接收機特點和顯控要求及實際雜波特性規(guī)律選擇抑制方式。
4結(jié)束語
雷達探測不受地形，天氣情況影響，而且探測距離遠，準(zhǔn)確性與可靠性高，能應(yīng)于海洋探測、地理探測、航空探測等眾多領(lǐng)域。但隨著雷達數(shù)字化的發(fā)生，接收機采樣數(shù)據(jù)量越來越大，使得信號處理機顯控難度隨之提高，準(zhǔn)確性出現(xiàn)下降，雜波處理面臨挑戰(zhàn)。因此，在實際應(yīng)用中，要根據(jù)雜波特性與顯控要求，合理選擇濾波技術(shù)，保證顯控質(zhì)量。
作者:陳兵 單位:四川九洲電器集團有限責(zé)任公司
參考文獻:
中圖分類號：TM91 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）02-0186-01
近年來，我國微波信號光纖傳輸技術(shù)取得了一定程度的進展，被廣泛應(yīng)用于社會各行業(yè)、各領(lǐng)域，成為大眾日常生活和工作中不可或缺的重要組成部分，而傳統(tǒng)的微波通信傳輸距離較長，使損耗增加，限制了高頻的持續(xù)擴張，制約了微波通信傳輸技術(shù)的發(fā)展，微波信號光纖傳輸技術(shù)則在這一背景下應(yīng)運而生，其集中光電轉(zhuǎn)換器件、光纜、微波激光器等設(shè)備，使微波信號覆蓋率得以有效提高。
1 微波信號光纖傳輸技術(shù)
微波通信即通過0.1～1m之間的電磁波進行的通信。而微波信號光纖傳輸技術(shù)根據(jù)調(diào)制模式的不同又分為外調(diào)制模式、直接調(diào)制模式，尋找與微波信號驅(qū)動相匹配的調(diào)制或電頻輸出后，實現(xiàn)微波信號的遠距離傳輸。
1.1 激光器降噪技術(shù)
由于電光轉(zhuǎn)換器在高速運轉(zhuǎn)的過程中會產(chǎn)生較大噪音，必須降低噪音，確保鏈路噪音S持在10～25dB之間，才能滿足系統(tǒng)運作要求。降低系統(tǒng)噪音主要是通過降噪技術(shù)，采用自動功率控制技術(shù)以及自動溫度控制裝置可對芯片溫度的漂移與散失進行有效控制，進而降低芯片噪聲；降低鏈路的光反射，可避免由于受到光反射影響導(dǎo)致激光器受到影響，可以利用熔接光接口、光纖活動接口以及隔離器加激光器輸出端等方式降低鏈路的光反射，從而確保噪聲系數(shù)維持在系統(tǒng)可接受范圍之內(nèi)。
1.2 “SBS”閾值控制技術(shù)
“SBS”閾值即當(dāng)輸出光波波長的光調(diào)制信號功率大于1550mm波長時，系統(tǒng)噪聲、非線性逐漸惡化?！癝BS”閾值的產(chǎn)生與激光器光功率太強、輸出光譜較窄、波長太長有著直接聯(lián)系，使光信號傳輸距離拉長。光譜過于狹窄使色散影響降低，使波長損耗大幅度降低，進一步增加光功率的總傳輸距離。但是，由于光譜過于狹窄，光功率太強，波長太長等多種因素與光線自身的非線性特征產(chǎn)生矛盾，使“SBS”閾值出現(xiàn)相應(yīng)問題。系統(tǒng)噪聲、非線性出現(xiàn)一定程度的惡化后，系統(tǒng)頻譜會出現(xiàn)極為雜散且密度較高的噪聲信號，該類信號超出了相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。針對“SBS”閾值的控制情況來看，首當(dāng)其沖的是電光調(diào)制器的使用和處理，進而拓寬輸出光譜寬度，實現(xiàn)光信號最大距離的傳輸。
1.3 預(yù)失真補償技術(shù)
若光電調(diào)制器、動態(tài)范圍等不符合各項參數(shù)要求，則會造成微波信號失真。電光轉(zhuǎn)換器以預(yù)失真補償技術(shù)為支撐，在微波激光器作用下為傳輸系統(tǒng)提供OIP2、OIP3、SFDR等指標(biāo)?，F(xiàn)階段，預(yù)失真補償技術(shù)主要是指在相應(yīng)頻段產(chǎn)生二階、三階、偶數(shù)階、奇數(shù)階等信號的一種技術(shù)，這些信號與非線性失真信號的大小相等、相位相反，可相互抵消，從而將傳輸?shù)母呔€信提高。
2 微波信號光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用
微波信號光纖傳輸技術(shù)具備較大優(yōu)勢，如其信號動態(tài)范圍較大，可充分滿足靈敏度與抗飽和特性的要求，不僅可確保信息安全，還可有效保證信息與信號之間的安全，保證信號能不受到電磁干擾的影響，穩(wěn)定工作。同時，微波信號光纖傳輸技術(shù)的耗材較低、信號可遠距離傳輸、各項通信系統(tǒng)與偵測系統(tǒng)具備高隱蔽性和抗毀滅性。此外，微波信號光纖傳輸技術(shù)的寬帶能滿足遠程穩(wěn)定傳輸要求，不會由于距離較遠而導(dǎo)致各項通信信號失真。
2.1 在信號傳輸中應(yīng)用
利用微波信號光纖傳輸技術(shù)進行信號傳輸，無需安裝天線，可避免受到天線安裝要求的地點限制，并且在一般情況下，微波信號光纖傳輸系統(tǒng)若需要安裝天線，可在偏僻地方進行安裝，以保證信號質(zhì)量，同時將變頻器、數(shù)據(jù)處理器、調(diào)節(jié)器等設(shè)備安裝在市區(qū)，直接在數(shù)據(jù)中心處理工作，避免工作人員在天線安裝地點與辦公地點之間奔波。
2.2 在移動通信中應(yīng)用
3G與4G移動通信對傳輸系統(tǒng)的要求較高，微波傳輸信號光纖技術(shù)可充分滿足其靈活性與覆蓋性等要求，即使在商場、火車站、機場等地區(qū)都可滿足信號的高質(zhì)量要求。并且，通過在建筑物內(nèi)安裝分布式天線與中心基站，可有效提高信號覆蓋率。
2.3 在多數(shù)據(jù)連接中的應(yīng)用
在微波信號光纖中，可以將10個、20個甚至更多芯單模光纖包在一根極細(xì)極輕的光纜中，十分有利于多數(shù)據(jù)連接工作，并提高抗電磁干擾能力，同時省去較高的同軸電纜、密封波導(dǎo)或銅纜等費用。此外，在相控陣?yán)走_中應(yīng)用微波信號光纖傳輸技術(shù)也可實現(xiàn)性能穩(wěn)定、精確、靈活的光纖延時線。
3 結(jié)束語
綜上所述，微波信號光纖傳輸技術(shù)作為一種新興通信技術(shù)，迫切需要得到相關(guān)人員的高度重視，充分發(fā)揮微波信號光纖傳輸技術(shù)低耗損、大動態(tài)、安全性強的優(yōu)勢，將其廣泛應(yīng)用于電子戰(zhàn)、移動通信信號、雷達信號傳輸及各類電子系統(tǒng)中，實現(xiàn)各類信號的遠距離傳播，為我國電子通信事業(yè)的發(fā)展夯實基礎(chǔ)。
參考文獻
[1] 何煒.微波信號光纖傳輸技術(shù)與應(yīng)用[J].中國新通信，2012，19：52.
[2] 劉小鷹.微波信號光纖傳輸技術(shù)與應(yīng)用[J].中國包裝工業(yè)，2013，06：71～72.
隨著鐵路交通運輸系統(tǒng)的日漸完善，信號系統(tǒng)對于鐵路交通系統(tǒng)越來越重要，當(dāng)今的信號系統(tǒng)已將數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)等進行結(jié)合，逐漸跟隨科技發(fā)展的腳步走向自動化。對于先進技術(shù)的大量應(yīng)用也使得鐵路信號系統(tǒng)的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，電磁兼容問題也隨之產(chǎn)生。近些年來，人們對鐵路通信信號產(chǎn)品的電磁兼容檢測技術(shù)開展了大量研究，并制定了相關(guān)的電磁兼容試驗和測量技術(shù)等國家標(biāo)準(zhǔn)。通過鐵路通信信號產(chǎn)品的電磁兼容的檢測，最大程度保證鐵路運輸?shù)陌踩院透咝浴?/p>
1電磁兼容技術(shù)簡介
電磁兼容是指在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，通信設(shè)備或者通信系統(tǒng)能夠保持正常工作并且不會對電磁環(huán)境中其他工作的設(shè)備產(chǎn)生巨大的、不可忽視的電磁影響的能力。先進的通信技術(shù)及設(shè)備所造就的復(fù)雜電磁環(huán)境致使電磁兼容的設(shè)計充滿了不確定性。設(shè)計人員需要經(jīng)過大量的研究和實驗論證，使電磁兼容能夠?qū)崿F(xiàn)。為了及時對通信設(shè)備的電磁兼容性進行檢測，最直接的方法就是對通信設(shè)備進行電磁兼容檢測。電磁兼容檢測有現(xiàn)場系統(tǒng)電磁兼容測試和標(biāo)準(zhǔn)檢測，現(xiàn)場檢測能夠最真實地反映通信系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境中的電磁兼容能力，通過對現(xiàn)場測試和標(biāo)準(zhǔn)測試之間的差異以及測試的技術(shù)要點進行掌握，能夠更加透徹地了解通信信號產(chǎn)品的電磁兼容檢測技術(shù)。
2標(biāo)準(zhǔn)測試
測試標(biāo)準(zhǔn)可以分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)等。
2.1基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)
基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)僅針對檢測的現(xiàn)象、檢測所處的環(huán)境及檢測中所用到的檢測方法、儀器等進行詳細(xì)描述，并給出相應(yīng)的定義，不涉及具體的產(chǎn)品?；A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不給出指定的相關(guān)檢測限值，同時不會對產(chǎn)品性能做出直接的判據(jù)，僅僅是編制一些其他各級電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)?；A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)范圍包括的標(biāo)準(zhǔn)有《電磁兼容術(shù)語》《無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備規(guī)范》《無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備規(guī)范和測量方法第二部分：騷擾和抗擾度測量方法》以及其他有關(guān)產(chǎn)品抗擾度測量的系列標(biāo)準(zhǔn)等[1]。
2.2通用標(biāo)準(zhǔn)
通用標(biāo)準(zhǔn)是對于通用環(huán)境中所有產(chǎn)品必須所要具有的最基礎(chǔ)的電磁兼容要求的基本條件。所用通用環(huán)境中產(chǎn)生的其他標(biāo)準(zhǔn)都必須具備通用標(biāo)準(zhǔn)所要求具備的條件，而通用標(biāo)準(zhǔn)又是建立在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之上的，通用標(biāo)準(zhǔn)中所要求或提及的檢測方法及檢測項目在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)。通用標(biāo)準(zhǔn)可以為其他檢測標(biāo)準(zhǔn)提供編制準(zhǔn)則，對于一些沒有先例的檢測也可以先用通用檢測的相關(guān)檢測要求及方法進行檢測。在電磁兼容檢測中，由于場地及環(huán)境對檢測結(jié)果有很大的影響，所以需要對檢測場地進行認(rèn)真選擇。因為選擇檢測場地的不同，會導(dǎo)致空間中各種波的直射及反射產(chǎn)生不同的影響，同時在空中的接收點也是不同的。在最初的檢測標(biāo)準(zhǔn)中要求電磁兼容檢測試驗應(yīng)該在一些比較開闊、外界影響小的場地進行試驗。對開闊場地的選擇一般需要注意以下幾個方面：首先場地的四周不能有建筑物，即空曠無反射體；其次檢測場地的地面需要平整；最后要求地面為導(dǎo)電率均勻的金屬接地表面。對于場地形狀的要求則是橢圓形，尺寸根據(jù)測試頻率下限的波長進行確定，橢圓的長度要大于橢圓焦點之間距離的2倍、橢圓的寬度要大于橢圓焦點之間距離的1.73倍。在進行電磁輻射干擾測試時，需要將EUT和接收天線按照檢測計劃及檢測標(biāo)準(zhǔn)，安放在橢圓的兩個焦點位置上，需要根據(jù)所選檢測場地的實際建筑情況及周邊環(huán)境限制為EUT和接收天線確定合適的距離，國外將檢測距離規(guī)定為3m和10m。對于3m檢測，要求橢圓長大于6m，寬大于5.2m；對于10m檢測，則要求橢圓長大于20m，寬大于17.3m。
3現(xiàn)場測試
標(biāo)準(zhǔn)檢測根據(jù)其檢測特點，主要應(yīng)用在通信系統(tǒng)的設(shè)備或者部件的檢測，但是對于通信系統(tǒng)整體來說，標(biāo)準(zhǔn)檢測存在著很大的局限性，不能夠完整地反映整個通訊系統(tǒng)的電磁兼容性能。這種局限性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）標(biāo)準(zhǔn)檢測所針對的通信部件或者設(shè)備的檢測不能體現(xiàn)通信系統(tǒng)組合后的電磁兼容性，同時未考慮環(huán)境對通信系統(tǒng)整體的影響，因此檢測不具有代表性。（2）由于標(biāo)準(zhǔn)實驗場所自身空間及環(huán)境的限制，導(dǎo)致局部設(shè)備無法對整體系統(tǒng)的工作模式進行反饋。（3）標(biāo)準(zhǔn)實驗場所中所采用的電源，其阻抗為可以與設(shè)備匹配的標(biāo)準(zhǔn)阻抗，但是無法對上裝環(huán)境下的通信設(shè)備的實際阻抗特性進行體現(xiàn)。
4近場抗飽和測試技術(shù)
對于電磁兼容檢測的現(xiàn)場測試，例如通信系統(tǒng)中大信號的檢測，一般會使用一些發(fā)射功率大的電臺，由于現(xiàn)場測試的距離較近，頻譜儀非常容易出現(xiàn)飽和和失真現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)會使檢測結(jié)果出現(xiàn)一定的誤差，導(dǎo)致頻譜儀非常容易出現(xiàn)飽和和失真現(xiàn)象的原因主要是：（1）頻譜儀的測試動態(tài)范圍小于現(xiàn)場實際測量信號的所要求的范圍，實際測量信號的一部分不能被有效測量，致使測試失真，發(fā)生頻譜儀飽和現(xiàn)象；（2）現(xiàn)場實際測量信號的功率不能有效地與頻譜儀進行對應(yīng)，會出現(xiàn)功率位于頻譜儀非線性失真區(qū)，導(dǎo)致最終的檢測結(jié)果出現(xiàn)非線性失真現(xiàn)象[2]。因此需要對近場抗飽和測試技術(shù)進行深入的研究，通過一些有效的技術(shù)和措施減少飽和現(xiàn)象的出現(xiàn)，以及飽和現(xiàn)象對檢測結(jié)果的影響。一般會通過衰減器來防止大信號進入頻譜儀，阻止飽和現(xiàn)象的出現(xiàn)。由于減衰器不僅會防止大信號進入頻譜儀，還會使進入頻譜儀的正常信號被削弱，導(dǎo)致信號在頻譜儀中被忽略，不能正確反映檢測結(jié)果。針對這種現(xiàn)象可以通過使用中心頻率可調(diào)的帶通或帶阻濾波器進行改善、解決。在檢測過程中將濾波器的中心頻率調(diào)至和電臺發(fā)射頻率相同就可以有效阻止大信號的進入，又可以接收到所有正常信號。
5電磁干擾的影響案例
5.1美國研制B1轟炸機時電子設(shè)備之間的電磁干擾
B1轟炸機的機頭上裝有大量的電子設(shè)備，分離試驗時這些設(shè)備都符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，把這些設(shè)備裝上機頭再測試，許多設(shè)備的性能大幅度下降。經(jīng)過專家們大量的試驗和分析，發(fā)現(xiàn)是由于這些設(shè)備之間相互的電磁干擾造成的。
5.2民兵Ⅰ導(dǎo)彈的飛行故障
1962年，民兵Ⅰ導(dǎo)彈進行實彈飛行試驗時，前兩次都失敗了。故障現(xiàn)象相似，都是在第Ⅰ級發(fā)動機關(guān)機前炸毀了，一個高度為7.6km，另一個為21.8km，炸毀前，用于制導(dǎo)的計算機都受到了脈沖干擾。經(jīng)過分析和試驗，發(fā)現(xiàn)故障是由于導(dǎo)彈飛行到一定高度時，在相互絕緣的彈頭和彈體之間發(fā)生了靜電放電，使導(dǎo)彈提前爆炸。
5.3英國謝菲爾德號導(dǎo)彈驅(qū)逐艦的慘劇
英阿馬島戰(zhàn)爭中，英國謝菲爾德號導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上的雷達和通信系統(tǒng)互相干擾，為了確保通信不受干擾而暫時關(guān)閉了本艦雷達，導(dǎo)致沒有及時發(fā)現(xiàn)來襲的飛魚導(dǎo)彈，造成艦毀人亡的后果。
5.4廣州白云機場的導(dǎo)航系統(tǒng)受到嚴(yán)重的干擾
2002年1月20日，廣州白云機場由于附近無線尋呼臺發(fā)射機群信號的干擾（互調(diào)、帶外輻射），迫使導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)閉通信扇面，導(dǎo)致大量的飛機在空中盤旋等待，使90多架航班延誤，6000多名旅客滯留機場。類似事件我國已發(fā)生多起。
6電磁兼容的檢測項目及檢測標(biāo)準(zhǔn)
電磁兼容的檢測項目包括輻射騷擾、傳導(dǎo)騷擾、靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度、工頻磁場抗擾度、電壓暫降、短時中斷和電壓變化、電源電壓變化、電源過電壓等。涉及的檢測標(biāo)準(zhǔn)包括：EN50121-1，EN50121-3-1，EN50121-3-2，EN50121-3-2，EN50121-4，EN50121-5，EN50155，EN50500，GB/T25119，GB/T24338.1/2/3/4/5/6系列，TB/T3034，IEC60571，IEC62236-1，IEC62236-2，IEC62236-3-1，IEC62236-3-2，IEC62236-4等。
7電磁兼容檢測的注意事項
電磁兼容性在通信設(shè)備運行中占據(jù)著舉足輕重的重要地位，它的性能優(yōu)劣將直接影響到通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。在電磁兼容檢測中，需要注意以下問題：（1）電磁兼容現(xiàn)場試驗的結(jié)果由于其在試驗過程中可能的影響因素比較多，在重復(fù)性試驗中，試驗結(jié)果的再現(xiàn)比較困難；（2）隨著電磁兼容技術(shù)的發(fā)展，新的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對電磁兼容試驗的頻率范圍進行了擴展，并要求在實際測試的試驗級別之下的級別也要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；（3）通信設(shè)備種類繁多，相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可在本文基礎(chǔ)上根據(jù)實際情況進行修正。如試驗級別和判定方法等；（4）對于特殊的通信設(shè)備，應(yīng)當(dāng)增加專門的電磁兼容試驗項目，如增加對外輻射的限值，工頻磁場以及工頻諧波和諧間波等項目。
8結(jié)語
隨著電子技術(shù)飛速發(fā)展，各類電子產(chǎn)品的大量研制，使得電磁環(huán)境的復(fù)雜程度日益加重，電子設(shè)備間的電磁兼容問題隨之突出，因此對于鐵路通信信號產(chǎn)品的電磁兼容變得越來越重要，只有保障通信系統(tǒng)的電磁兼容性，才能夠最大程度保障鐵路運輸?shù)陌踩?，提高鐵路運輸?shù)南嚓P(guān)工作效率。
[參考文獻]
（一）電話交換網(wǎng)、鐵路傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)全部優(yōu)化為了提高鐵路信息化的能力，促進鐵路通信網(wǎng)的發(fā)展，推動鐵路新型通信新型業(yè)務(wù)，與中長期鐵路規(guī)劃相匹配，鐵路系統(tǒng)電話交換網(wǎng)、鐵路傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)全部優(yōu)化，現(xiàn)代化信息通信手段逐步實現(xiàn)。首先是鐵路擁有自己的網(wǎng)絡(luò)平臺，以IP數(shù)據(jù)網(wǎng)做基礎(chǔ)，實現(xiàn)會議電視網(wǎng)的擴大，基層站段全部實現(xiàn)會議終端。其次是區(qū)段調(diào)度與干線調(diào)度實現(xiàn)了通信數(shù)字化方面，二者自由聯(lián)網(wǎng)；觸摸屏調(diào)度臺的使用，通信質(zhì)量大幅提升，通信交換機的容量得到擴大。遠程監(jiān)控在無線列調(diào)區(qū)間的實施，提高了中繼設(shè)施的性能，而且光纖直放技術(shù)的推廣，技術(shù)裝備精良，運行可靠；列車運行途中，頻率或制式轉(zhuǎn)換得到減少，頻率規(guī)劃方案趨于合理，點線結(jié)合，系統(tǒng)的使用頻率得到優(yōu)化。電話交換網(wǎng)、鐵路傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)全部優(yōu)化的最終目的就是適應(yīng)社會需求，建立科學(xué)的統(tǒng)一號碼通信接入平臺，適應(yīng)鐵路營銷需要。
（二）GSM-R專用系統(tǒng)GSM-R在鐵路的日常運營管理發(fā)揮了重要的作用，其具備高級語音呼叫功能，兼有自動尋址和功能尋址的特點，是專用調(diào)度通信的羽翼，初提供無線列調(diào)外，其通信方面的強大功能可為列車自動控制與檢測信息提供數(shù)據(jù)傳輸通道，并可提供列車自動尋址和旅客服務(wù)。
（三）綜合視頻監(jiān)控確保運輸無虞1）監(jiān)控重點線路設(shè)備；2）車站區(qū)域安全監(jiān)控，包括動車組站臺、候車區(qū)域；3）貨運裝載區(qū)域的監(jiān)控；4）安全設(shè)備的監(jiān)控，全部受控攝像內(nèi)容，保證畫面清晰度。由于IP地址的一致性，監(jiān)控中心的監(jiān)控安全滿足了鐵路客運服務(wù)的安全，形成鐵路綜合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的基本框架，通信平臺提供了各類動態(tài)圖像傳送。
二、鐵路信號的發(fā)展方向具體分為以下幾個方面
（1）列控系統(tǒng)（CTCS）方面，其優(yōu)勢是實現(xiàn)路網(wǎng)之間彼此聯(lián)通無礙，符合160～350km/h列控要求。2）調(diào)度指揮方面，TDCS管理系統(tǒng)覆蓋全路，調(diào)度自如，信息準(zhǔn)確無誤，指揮透明，列車實際運行圖自動繪制，自動過表，車站行車日志自動生成。無紙辦公，及時高效。TDCS工程建成后，優(yōu)化了運輸調(diào)度指揮管理手段、提高了調(diào)度管理水平和運輸效率。預(yù)計2020年前后，重要干線可基本實現(xiàn)CTC。3）閉塞與機車信號方面。自閉設(shè)備陸續(xù)淘汰，電氣化工程實現(xiàn)，對ZPW-2000進行高可靠性和可維護性再設(shè)計，而且實現(xiàn)JT-C（2000）型信號車載設(shè)備的更新?lián)Q代，機車信號通用于全線。4）聯(lián)鎖設(shè)備方面。全路統(tǒng)一計算機聯(lián)鎖，系統(tǒng)維護達到智能化，安全程度與世界先進水平比肩，并且結(jié)合運輸情況，逐點試驗推廣區(qū)域聯(lián)鎖和全電子聯(lián)鎖。5）基礎(chǔ)設(shè)備方面。所有的基礎(chǔ)設(shè)備要求具備自診、信息聯(lián)網(wǎng)功能，運行日志可自動生成，配置實現(xiàn)冗余化；室外設(shè)備使用期間無需維護或者基本不用維護，優(yōu)質(zhì)防盜，抗雷防電；此外電纜徑路設(shè)計合理，電源信號標(biāo)準(zhǔn)，性能可靠。
中圖分類號：U231 文獻標(biāo)識碼： A
1、CBTC車地通信媒介的介紹
1.1、目前移動閉塞信號系統(tǒng)的車-地通信媒介方式主要有兩類：
（1）交叉感應(yīng)環(huán)方式；
（2）無線通信方式。無線信根據(jù)采用的傳播介質(zhì)的不同又分為：
1）無線電臺；2）波導(dǎo)管；3）漏泄電纜。
1.2、交叉感應(yīng)環(huán)方式
車-地通信采用交叉感應(yīng)環(huán)線方式，傳輸特性好，抗干擾能力強。車至地通信56kHz/600Baud；地至車通信36kHz/600Baud。感應(yīng)環(huán)線電纜敷設(shè)于軌道之間，每25m交叉一次。每組感應(yīng)環(huán)線控制距離約為1000m左右。車載控制器在經(jīng)過每個交叉點時檢測感應(yīng)信號相位的變化，并以此來進行其定位計算，定位精度為6.25m。感應(yīng)環(huán)線電纜的敷設(shè)方法較為靈活，可根據(jù)道床、牽引軌、和列車的情況靈活改變安裝方式，但對軌道專業(yè)的維護有一定的影響。另外，感應(yīng)環(huán)線數(shù)據(jù)傳輸速率較低，但能夠滿足移動閉塞對數(shù)據(jù)量的需求。
圖1典型的感應(yīng)環(huán)線通信傳輸媒介示意圖
1.3、無線通信方式
無線通信方式多采用開放ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療）頻段2.4～2.4835GHz，不需要申請專用頻段。也有系統(tǒng)可采用5.725～5.850GHz頻段，但在我國該頻段非開放頻段，需要申請并付費使用。無線通信方式在傳輸介質(zhì)方面可以選擇自由空間傳播的無線天線、漏泄電纜和波導(dǎo)管。
（1）無線天線自由空間傳播的無線天線方式主要是在軌旁設(shè)置無線接入點AP和定向天線，通常AP和無線天線采用冗余配置，AP之間的間隔平均300～400m。在頻率覆蓋方面相鄰AP點之間設(shè)計為重疊覆蓋，使得任何一個AP點的故障均不影響整個系統(tǒng)的正常運行。
圖2典型的無線天線通信傳輸媒介示意圖
（2）漏泄電纜漏泄電纜方式特點是場強覆蓋較好、可控，抗干擾能力強。單點AP的控制距離通常達800m（每側(cè)漏泄電纜長度400m）。缺點是漏泄同軸電纜價格較高。
圖3典型的漏泄電纜通信傳輸媒介示意圖
（3）波導(dǎo)管
波導(dǎo)管傳播方在軌旁鋪設(shè)IAGO泄漏波導(dǎo)傳輸設(shè)備，特點為信號傳輸損耗小，場強覆蓋均勻，抗干擾能力強。新型調(diào)制解調(diào)設(shè)備可支持IEEE802.11b或IEEE802.11g，通信速率11～54Mbps，在滿足ATC列控信息傳輸?shù)耐瑫r，還可同時進其它視頻、語音及數(shù)據(jù)信號傳輸。單點AP的控制距離通常達1600m（每側(cè)波導(dǎo)管長度800m）。波導(dǎo)管安裝方式可根據(jù)工程情況靈活選擇，可于供電三軌同側(cè)安裝，甚至可安裝在隧道頂部。擠壓鋁材質(zhì)波導(dǎo)管強度較高，外部覆蓋保護套，抗損壞能力也較強。波導(dǎo)管傳播方式較自由空間無線傳播方式投資略高。
圖4典型的波導(dǎo)管通信傳輸媒介示意圖
2、車-地?zé)o線通信解決方案
地鐵信號系統(tǒng)是直接控制列車安全運行的重要系統(tǒng)，車-地通信的抗干擾能力更是實現(xiàn)列車安全運行的關(guān)鍵點。
2.1、使用專用頻段
根據(jù)國家無委會規(guī)定，2.4GHz、3.5GHz、5.8GHz、26GHz這4個頻段可作為寬帶無線接入。其中，2.4GHz為免牌照，不用申請；3.5GHz頻段目前劃歸給基礎(chǔ)電信運營商使用；5.8GHz需要向無委會申請執(zhí)照，且為付費頻段；26GHz產(chǎn)品尚不成熟，且價格昂貴。
考慮到信號系統(tǒng)是直接控制列車運行的系統(tǒng)，涉及行車安全，而2.4GHz是開放頻段，民用WiFi可以不受限制使用，為保證列車的安全運行，從根本上解決無線干擾問題，建議向無線電管理委員會申請專用頻點，通過無線電管理行政手段接受行政保護，以使信號車-地?zé)o線通信能工作在受相關(guān)部門管理及保護的頻段，最大程度上減少外界對信號車-地通信的影響，將公用頻段引起的風(fēng)險降到最低。因此選用專用頻段是最佳解決方案。
如果專用頻點未批準(zhǔn)下來，CBTC系統(tǒng)的車-地通信可采用2.4GHz頻段，但須采取一定的抗干擾措施。
2.2、使用2.4GHz頻段
2.2.1、采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議
目前，地鐵信號系統(tǒng)所采用的協(xié)議大多數(shù)為802.11協(xié)議族。其中，泰雷茲公司采用802.11協(xié)議，即載波頻段跳變擴頻技術(shù)；西門子公司采用802.11b協(xié)議，即直接序列擴頻技術(shù)；交控科技、卡斯柯等公司采用802.11g協(xié)議，即正交頻分復(fù)用技術(shù)。這3種不同制式的系統(tǒng)在國內(nèi)地鐵工程中均有成功的工程案例。但就應(yīng)對無線干擾的特點而言，802.11協(xié)議由于載波頻段可以跳變，一旦當(dāng)前頻段受到干擾，可自動跳變到其他預(yù)設(shè)頻段，因此應(yīng)對無線干擾的能力要明顯優(yōu)于802.11b/g協(xié)議。從目前的實際應(yīng)用表現(xiàn)來看，也證明了802.11協(xié)議的這一優(yōu)點。但采用此方案的局限性就在于只有泰雷茲一家供貨商能夠提供，在實際工程實施中受制于設(shè)備招標(biāo)的公平性，無法指定采用該協(xié)議。除此之外，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，也可以考慮選用802.11n協(xié)議和基于第四代移動通信的寬帶無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（LTE），主要措施如下。
1）若2.4GHz頻段的車-地通信協(xié)議使用的是802.11g協(xié)議，可在管理上限制WiFi信號進入地鐵區(qū)域；在設(shè)備上考慮加強屏蔽噪聲的措施，改善天饋的安裝方式，提高信號接收強度；改善車-地?zé)o線設(shè)備濾波及抗干擾性能，改進信號編碼、加密方式。
2）若2.4GHz頻段的車-地通信協(xié)議使用的是802.11n協(xié)議，由于其與WiFi在空間波及編碼方式上不同，因此受WiFi的干擾和影響將大為減小。為了進一步保證其工作可靠性，可在設(shè)備上加強屏蔽噪聲的措施，改善天饋的安裝方式，提高信號接收強度；可以改變802.11n系統(tǒng)帶寬至40MHz或更大，有效減少WiFi對其的影響；由于802.11n系統(tǒng)的數(shù)據(jù)理論帶寬可以達到60MHz，有更多的帶寬空間用于軟件和編碼方式，所以可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>
3）信號車-地?zé)o線通信也可采用基于第四代移動通信的寬帶無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（LTE）。這是目前通信技術(shù)的發(fā)展方向，采用多種最新的移動通信技術(shù)，抗干擾和防干擾性均有顯著提高，頻譜利用率也大大提高。
2.2.2、采用私有協(xié)議除
采用802.11協(xié)議族之外，部分信號系統(tǒng)供貨商也采用了私有協(xié)議。通過采用類似于“載波頻段跳變”的技術(shù)，來增強信號系統(tǒng)車-地?zé)o線通信的穩(wěn)定性。
3、地鐵系統(tǒng)的干擾處理
3.1、CBTC信號系統(tǒng)受到干擾的原因分析
我國現(xiàn)階段短距離所使用的2.4G頻段的公用無線電設(shè)備是非常多的，其中主要包括無線局域網(wǎng)、無線接入系統(tǒng)、擴頻通信系統(tǒng)、射頻設(shè)備、微波醫(yī)療設(shè)備等，這就導(dǎo)致了CBTC信號系統(tǒng)會遇到更為復(fù)雜的干擾源，也就對CBTC系統(tǒng)的正常運行造成了影響。因而我們需要對CBTC信號系統(tǒng)的干擾源進行分析，這樣才能有效地采取相應(yīng)的措施來解決。
1）便捷式WI-FI路由器
目前，在城市地鐵車廂中普遍存在的現(xiàn)象就是存在著大量的便捷式WI-FI，也就是人們將信號轉(zhuǎn)化成手機等終端來提供上網(wǎng)的渠道，這就增加了同一頻段的干擾。如果地鐵車廂的人數(shù)過多，就會干擾信號無線車地數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，甚至?xí)谝欢ǔ潭壬显黾恿藷o線數(shù)據(jù)錯誤傳輸?shù)目赡苄?，這就會對列車的正常運行造成破壞。
2）移動等運營商的WI-FI系統(tǒng)
隨著移動用戶群的不斷增加，移動、聯(lián)通、電信等運營商也在不斷擴展著自己的業(yè)務(wù)范圍。目前，這些運營商就將WI-FI系統(tǒng)引入了城市軌道交通系統(tǒng)中，常見的就是在地鐵內(nèi)部建立可供公眾使用的無線局域網(wǎng)。這樣公共的無線局域網(wǎng)同樣會對車的數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生影響，從而影響列車的正常運行。但是我國現(xiàn)階段還沒有實現(xiàn)城市無線局域網(wǎng)的全面覆蓋，因為很多城市并沒有將WI-FI系統(tǒng)引入到城市軌道交通系統(tǒng)的內(nèi)部。
3）微波醫(yī)療設(shè)備
很多城市地鐵路線附近都會有微波醫(yī)療設(shè)備，這些設(shè)備也會對城市軌道交通系統(tǒng)產(chǎn)生影響。根據(jù)相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，微波醫(yī)療設(shè)備對CBTC系統(tǒng)造成影響的事件是實際存在的，甚至影響到了系統(tǒng)的安全性，這是在以后的發(fā)展中需要解決的。
4）地鐵線網(wǎng)
在地鐵逐漸形成線網(wǎng)之后，由于地鐵兩條線路的CBTC系統(tǒng)采用的是有效頻段，因而在換乘站或者是聯(lián)絡(luò)線中極容易出現(xiàn)同頻段干擾的問題，這樣就會導(dǎo)致信號之間的滲漏，如果所滲漏的信號過大，就會使得CBTC系統(tǒng)的運行受到干擾。隨著這些問題的日益嚴(yán)重，城市軌道交通CBTC信號系統(tǒng)受到的干擾問題也在逐漸增多，因而更需要對這些干擾源進行深入的研究，采取有效的措施來盡可能地防止無線通信干擾。
3.2、防止無線干擾采取的措施
1）根據(jù)地鐵的特點以及地鐵運行環(huán)境，以后在系統(tǒng)的選型、設(shè)計等方面可以從以下幾方面深入考慮。
（1）現(xiàn)有的WLAN技術(shù)，相對于直序擴頻（DSSS），跳頻擴頻（FHSS）技術(shù)規(guī)避頻率干擾的能力稍強于直序擴頻技術(shù)，跳頻技術(shù)具有更好的保密性和抗干擾性能。國家無委核準(zhǔn)的2.4G頻段使用的各類微功率設(shè)備，其等效全向輻射功率（EIRP）按天線增益10dBi時，發(fā)射！27dBm（500mW），最大功率譜密度采用跳頻擴頻時應(yīng)27dBm/MHz（EIRP），采用直序擴頻時應(yīng)17dBm/MHz（EIRP）。因此跳頻技術(shù)具有帶寬窄、功率譜密度高的特點，從而具有較強的抗干擾能力。此外跳頻擴頻技術(shù)是經(jīng)由載波快速在不同頻率中切換，并在接收與發(fā)射端使用一種虛擬隨機的過程，所以可以很好的抵御外界同頻干擾的問題。
（2）在采用直序擴頻（DSSS）技術(shù)時，一是車地通信采用雙網(wǎng)雙頻冗余設(shè)計；二是在頻點的選擇上，堅持雙頻優(yōu)于單頻的原則，采用互不干擾的雙頻道。雙頻目前比較常見的配置是1和11信道；由于12～14信道尚未開放，如果以后可能的話，1和12、1和13配置更為理想，1和14將非常的理想，0和14信道是最合理、最理想的配置。這樣兩種頻率同時受擾的概率將降低。
（3）采用直序擴頻（DSSS）技術(shù)時，還可以利用窄帶技術(shù)，將原頻道占用的頻寬收窄，可以獲得相對較高的功率譜密度、抬高通道占用的強度門限。比如使用5M的頻寬，使其對20M頻寬的設(shè)備具有更高的抗干擾能力。這樣降低了窄帶頻道被占用的可能，在頻道的選用上也更靈活。（4）采用直序擴頻（DSSS）技術(shù)時，為了規(guī)避換乘站或聯(lián)絡(luò)線同頻相互干擾的問題，在設(shè)計或者地鐵網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，應(yīng)提前做出信道分配的規(guī)劃，避免同頻干擾的問題。
2）城市軌道交通運營維護部門，也可以做以下工作，以減少無線干擾對行車產(chǎn)生的影響。
（1）地鐵維護部門對地鐵沿線的環(huán)境進行檢測，如醫(yī)院的微波設(shè)備、其它行業(yè)的通信基站及其它能產(chǎn)生無線干擾源的設(shè)備設(shè)施等，提前采取措施，或者通過行政部門制定相關(guān)的制度進行約束，盡量在地鐵沿線不建無線設(shè)備，避免無線干擾。
（2）地鐵維護部門根據(jù)無委的規(guī)定，定期對地鐵內(nèi)部環(huán)境進行檢測，納入設(shè)備維護管理的一部分內(nèi)容。
（3）為了減少車廂內(nèi)部無線漏油的干擾，可以考慮采取將車頭、車尾與客室之間的隔板加裝屏蔽措施，比如加裝金屬網(wǎng)格等，這樣可以將便攜式WiFi漏油器的干擾進一步屏蔽，減少了對CBTC系統(tǒng)的無線干擾。當(dāng)然這種方式需要進行測試，對抗干擾的效果進行評定。
4、鐵路信號未來技術(shù)發(fā)展及猜想
現(xiàn)代信號系統(tǒng)不再是調(diào)度、聯(lián)鎖、閉塞、信號機等設(shè)備的一個簡單組合。鐵路信號在元部件制造方面正向著小型化、高安全性、高可靠性發(fā)展，在設(shè)計方面向著故障自動檢測、自動診斷、集成化、與計算機或微處理機相結(jié)合的方面發(fā)展；在安裝施工方面正向著模塊化和工廠施工化的方向發(fā)展；在使用方面正向著無維修或者少維修、智能化的方向發(fā)展；整體上向節(jié)能化、環(huán)?；?、低成本化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展。鐵路信號控制、顯示、傳輸設(shè)備的界限將逐漸模糊，一體化、網(wǎng)絡(luò)式管理的發(fā)展方向?qū)〈F(xiàn)有的鐵路信號組成模式。
也許在不久的將來，會出現(xiàn)新的技術(shù)。鐵路系統(tǒng)的研發(fā)將能實現(xiàn)平臺化，在研究新的聯(lián)鎖系統(tǒng)和其他鐵路設(shè)備研發(fā)時能夠讓更多的部門參與進來，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與突破。通信一信號一體化的技術(shù)不僅能控制列車運行，也能夠?qū)崿F(xiàn)在信號機，道岔，軌道電路及其他信號設(shè)備的控制。新的聯(lián)鎖系統(tǒng)將與更多的鐵路系統(tǒng)相聯(lián)，形成網(wǎng)絡(luò)化、信息化的新型鐵路信息中心。采用新科技的供電設(shè)備能夠替代現(xiàn)在的電纜傳輸，更加節(jié)能、更加節(jié)約成本。新的信號防干擾技術(shù)的出現(xiàn)，能夠使得鐵路信號具有更高的安全性和可靠性。甚至可能出現(xiàn)新的信號傳輸技術(shù)使得鐵路運輸整體都會發(fā)生質(zhì)的變化。
總之，為了確保城市軌道運輸?shù)挠行约鞍踩?，必須采用技術(shù)含量高的信號控制系統(tǒng)對城市軌道交通進行控制，從而確保其能夠正常的安全運行。
參考文獻
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中圖分類號：C39文獻標(biāo)識碼： A
1.引言
通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，也使其不得不面臨各種環(huán)境的考驗。在實際的工程運用中，將原始測試端采樣數(shù)據(jù)或者經(jīng)過下變頻后的基帶數(shù)據(jù)，實時回傳或者存儲到地面存儲器，之后再進行事后信號分析。只有利用強大的信號分析手段，才能把我們測量出的原始數(shù)據(jù)進行有效準(zhǔn)確全面的分析。
2.通信信號軟件分析流程
通信信號可能是在復(fù)雜環(huán)境情況下接收，干擾因素多，而且信號本身可能是短時突發(fā)信號、連續(xù)信號或跳頻信號等。我們可以使用自動或手動的方式存儲信號或采樣數(shù)據(jù)。在通信信號分析時，通常先用軟件對采樣數(shù)據(jù)進行時域、頻域、調(diào)制域等進行一個初步的分析，并將感興趣信號進行截取、歸類并存儲，再根據(jù)不同的信號類型分別由寬帶信號分析軟件、話帶信號分析軟件、跳頻信號分析軟件進行分析處理。如果是話帶信號，則可以直接對該數(shù)據(jù)信號進行解調(diào)、解碼；如果數(shù)據(jù)信號經(jīng)過寬帶通信信號分析軟件分析得到的是模擬調(diào)制方式(AM、FM、SSB等)，則將解調(diào)結(jié)果再經(jīng)過模擬調(diào)制，由話帶信號分析軟件進行分析。話帶信號分析和寬帶信號分析可以繼續(xù)進行信號中頻及話帶定頻通信信號的時域、頻域、調(diào)制域分析，并對信號載頻、符號速率、信號功率、信噪比、信號帶寬等參數(shù)進行測量，對數(shù)據(jù)信號進行細(xì)微特征分析、調(diào)制識別、解調(diào)等功能。對于跳頻信號分析軟件就是對跳頻信號完成識別、拼接后再將拼接后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄拵盘柗治鼋庹{(diào)軟件進行繼續(xù)分析。
3.通信信號分析中的關(guān)鍵技術(shù)
通信信號偵收往往采用的是寬帶接收機方式，因此帶寬內(nèi)可能存在著多個信號。根據(jù)前文我們提到的通信信號分析的流程，我們可以看出信號分析在工程中的應(yīng)用主要涉及到的關(guān)鍵技術(shù)就是數(shù)字下變頻、參數(shù)測量、調(diào)制識別、解調(diào)、解碼、信號細(xì)微特征分析等。
3.1數(shù)字下變頻技術(shù)
數(shù)字下變頻技術(shù)在軟件無線電中占據(jù)十分重要的地位，它是軟件無線電的基本處理形式和核心技術(shù)。數(shù)字下變頻作為軟件無線電的基本處理形式，將中頻信號變成基帶信號可以大幅提高后續(xù)處理效率。在超外差式接收機中，我們把信號混頻后得到的中頻信號與比原始信號的頻率做比較，如果這種新的中頻信號比原始的信號頻率要低，那么此種混頻方式就叫做下變頻(DownConverterorDC)。如果我們把射頻信號通過一次或多次模擬下變頻轉(zhuǎn)換到中頻帶上，再在中頻帶對信號數(shù)字化并進行數(shù)字下變頻。我就把這種下變頻技術(shù)稱之為數(shù)字下變頻技術(shù)(DigitalDownConverterorDDC)。如果中頻信號變成基帶信號，那么對后續(xù)信號分析的處理效率大大提高。
混頻模塊和抽取濾波模塊是數(shù)字下變頻技術(shù)中兩個主要組成部分?；祛l模塊是將數(shù)控振蕩器(NC0)產(chǎn)生的正余弦波樣本值輸入信號數(shù)據(jù)進行乘法計算完成混頻。積分梳狀抽取濾波器(cIc)級聯(lián)后再與多級半帶濾波器(HBF)的級聯(lián)之后構(gòu)成抽取濾波模塊。
3.2參數(shù)測量
參數(shù)測量是通信信號分析最基礎(chǔ)內(nèi)容。載波頻率及符號速率是數(shù)字調(diào)制信號的基本參數(shù)，載波頻率和帶寬是模擬調(diào)制信號的兩個基本參數(shù)。其它測量的參數(shù)包括信號的信噪比、功率譜等。在這里筆者限于篇幅原因僅以載波測量對參數(shù)測量做如下簡要說明。
3.2.1載頻測量
對于單載頻數(shù)字調(diào)制信號，對信號的M次方的非線性處理，可再生出單頻信號；然后，通過估計非線性變換生成單頻信號的頻率來估計信號載波的頻率。對于多載頻數(shù)字調(diào)制信號，采用M次方不能得到載頻分量，可采用時頻變換得到信號的瞬時頻率，然后通過平均運算估計出信號載頻。
3.2.2符號速率測量
任意多進制基帶信號序列可以看成由穩(wěn)態(tài)波Vr(t)和交變波Ur(t)構(gòu)成?；鶐盘朣(t)=Vr(t)+Ur(t)，由其功率譜密度表達式可發(fā)現(xiàn)，隨機脈沖序列的功率譜包含有連續(xù)譜和離散譜。此外，還可發(fā)現(xiàn)含有頻率間隔為離散譜碼元速率的離散譜。而功率譜可通過計算信號自相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換得到，這也是延遲相乘法的理論依據(jù)。
3.3調(diào)制識別
通信信號調(diào)制識別方法雖然多種多樣，但調(diào)制識別問題其實是一種典型的模式識別問題，一般過程如圖所示：
3.3.1信號預(yù)處理
信號預(yù)處理部分為后續(xù)處理提供合適的數(shù)據(jù)。信號預(yù)處理任務(wù)一般包括頻率下變頻、同相和正交分量分解、載頻估計和載頻分量的消除等。在多信道多發(fā)射源的環(huán)境中，信號預(yù)處理部分要能有效地隔離各個信號，保證一次只有一個信號進入后續(xù)的調(diào)制識別環(huán)節(jié)。
3.3.2特征提取和選擇
從數(shù)據(jù)中提取信號的時域特征或變換域特征。時域特征包括信號的瞬時幅度、瞬時相位或瞬時頻率的直方圖或其它統(tǒng)計參數(shù)。變換域特征包括功率譜、譜相關(guān)函數(shù)、時頻分布及其它統(tǒng)計參數(shù)。對于變換域特征，采用碑方法就能很好獲取，而幅度、相位和頻率等時域特征主要由巧變換法，同相正交卜分量法和過零檢測法等獲得。
3.3.3分類識別
在分類識別部分，即選擇和確定合適的判決規(guī)則和分類器結(jié)構(gòu)方面，主要采用梯形結(jié)構(gòu)的分類器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分類器。梯形分類器是采用多級分類結(jié)構(gòu)，每級結(jié)構(gòu)根據(jù)一個或多個特征參數(shù)，分辨出某類調(diào)制類型，再下一級結(jié)構(gòu)又根據(jù)一個或多個特征參數(shù)，再分辨出某類調(diào)制類型，最終能對多種類型進行識別。這種分類器結(jié)構(gòu)相對簡單，但需要事先確定判決門限，自適應(yīng)性差，識別效率也相對不高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器具有強大的模式識別能力，能夠自動適應(yīng)環(huán)境變化，能較好處理復(fù)雜的非線性問題，而且具有較好的穩(wěn)健性和潛在的容錯性，可獲得很高的識別率。
通信信號調(diào)制識別的主要目的是進行信號監(jiān)測及處理。該項技術(shù)常用于頻率管理、通信對抗等領(lǐng)域。這在實際的工程運用當(dāng)中是一個難點。在實際信號調(diào)制識別的運用中，我們會綜合考慮信號的頻譜、M次方譜、符號速率譜、等多種參數(shù)信號調(diào)制的判決，特別是在多種模擬和數(shù)字調(diào)制方式的情況，我們通常會采用判決樹這種模式進行推斷。在通信信號調(diào)制識別中我們還可以采用自動識別方式和手動識別兩種方式對信號進行推斷。比如為了在識別過程關(guān)鍵點或信號特征容易出現(xiàn)錯識的過程點進行特征值或者特征圖形標(biāo)識我們可以采用手動識別，通過人工輔助以完成調(diào)制識別。實現(xiàn)了通信信號調(diào)制樣式的分類識別，使識別正確率得到了明顯改善。制定調(diào)制識別算法流程時我們還需要充分考慮需要識別的調(diào)制種類、信號頻段、信道特征、分析對象平臺特征等諸多因素。
3.4解調(diào)
解調(diào)是信號分析與調(diào)制識別相配合的一項技術(shù)，參數(shù)測量、調(diào)制識別分析結(jié)果的一種實踐。對于通信信號進行解調(diào)時，我們首先必須要通過參數(shù)測量估計出信號的載頻、符號速率、帶寬等參數(shù)之后，通過調(diào)制識別分析出調(diào)制方式，最后才能對通信信號進行解調(diào)。
由于偵收信號頻段可能涉及到短波、超短波、微波等頻段，且不同頻段的電磁環(huán)境、信道模型、信號帶寬、調(diào)制樣式以及偵收對象等差異很大；同時，接收的偵收信號由于多徑效應(yīng)、信道衰落、多普勒、信號起伏等因素使得信號分析變得更加困難，需要有相應(yīng)的信道均衡技術(shù)、AFC、AGC技術(shù)來進行適應(yīng)和改善信號質(zhì)量。
3.5解碼
我們通過對信號的解調(diào)可以得到信號的基帶碼流。如果需要恢復(fù)信息序列，則需要我們進一步對解調(diào)后信號的信息進行編碼分析完成解碼。編碼通常有信道編碼、信源編碼。信道編碼通常包括分組碼、CRC校驗編碼、奇偶校驗、自同步加擾、HDLC規(guī)程編碼等，信源編碼通常包括字符編碼、傳真編碼、語音編碼、圖像編碼等。對信號的信息片段進行編碼是恢復(fù)原始信息的最重要部分。
對于非協(xié)同事后解碼分析而言，往往面對的是非常雜亂的二進制碼流，因此事先需要進行數(shù)位預(yù)處理功能，包括數(shù)位分選、提取、AND/OR/XOR/NOT邏輯操作、位提取、移位、位插入、HDLC、鏡像、截取、反差分以及強大的統(tǒng)計能力，包括特征碼概率統(tǒng)計、重碼統(tǒng)計等，從而便于找出需要重點關(guān)心的碼流字段；預(yù)處理后再進行信道編碼分析、信源編碼分析，對于已知規(guī)格的信號可以恢復(fù)出原始信息。編碼分析要求對于編碼分析理論、形式比較熟悉，同時對于信號鏈路層也有一定要求，在信號分析中屬于專業(yè)性很強的一個關(guān)鍵專題，也是恢復(fù)原始信息的最重要部分。
3.6信號細(xì)微特征分析
帶有原始基帶信息的、離開信源母體的己調(diào)波信號的可檢測物理量描述就是信號特征。信號的特征可以是信號的時域、空域、頻域、調(diào)制域以及信號使用規(guī)律等。信號特征同時又可能被環(huán)境例如空間、噪聲、接收信道等干擾。細(xì)微特征通常是指對通信信號分析后的測出的偏離標(biāo)稱指標(biāo)／參數(shù)及相對固定的偏差值。信號的細(xì)微特征獲得的途徑很多，不但可以技術(shù)資料中獲取，也可以通過對該信號多次測量所得到的處理值中得到穩(wěn)定可靠的特征參數(shù)或高精度的特征參數(shù)的方式獲取。
3.7跳頻信號分析
Abstract: This paper introduces the application of the integrated lightning protection of railway station, station field communication, signal lightning protection effect is reliable. Must be at the station of power supply system, antenna system, signal acquisition and transmission system, program-controlled switching system, computer network system, computer room grounding system were reliable and effective protection, in the interception, shunt, equilibrium, grounding, wiring, layout and other aspects as complete, multi-level comprehensive protection.
Key words: station, communication signal equipment, lightning, lightning protection
中圖分類號： TU856 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：
1.引言
隨著現(xiàn)代化的進展，鐵路站內(nèi)設(shè)備越來越先進。雷擊發(fā)生時，雷擊放電誘發(fā)雷擊電磁脈沖過電壓和過電流，經(jīng)站場電源系統(tǒng)、通信信號傳輸通道、接地系統(tǒng)及建筑物直擊雷防護系統(tǒng)，通過傳導(dǎo)、感應(yīng)的方式損壞站內(nèi)通信信號設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，造成損失巨大，直接威脅鐵路正常的安全運輸生產(chǎn)。
2.對鐵路站場雷電防護的分析
鐵路站場設(shè)備遭受過電壓和過電流攻擊的途徑可分為直擊雷、感應(yīng)雷、傳導(dǎo)雷、操作過電壓四種。結(jié)合站場設(shè)備的分布特點及雷電攻擊的途徑類型，鐵路站場雷電防護存在以下特點：
2.1 鐵路站場占地面積較大，站場主要設(shè)備(如數(shù)字微波通信、車站數(shù)字通信分系統(tǒng)、站場廣播機、無線列調(diào)通信、平面調(diào)車通信、信號微機聯(lián)鎖等設(shè)備)集中在信號樓、通信樓。信號樓、通信樓的避雷針應(yīng)能滿足對整個信號樓、通信樓區(qū)域的保護，有效防止直擊雷的襲擊。
2.2 鐵路道軌是接受直擊雷和傳導(dǎo)雷感應(yīng)雷的良好導(dǎo)體。與道軌連接的相關(guān)鐵路信號設(shè)備，如信號機、軌道電路箱、道岔電動轉(zhuǎn)轍機等，將受到雷擊的嚴(yán)重威脅。
2.3 信號樓微機聯(lián)鎖及通信機房、通訊樓通訊機房等重要區(qū)域的戶外線路可能遭受到直擊雷后，線路中的大電流串入各機房內(nèi)部，從而引起對內(nèi)部設(shè)備的損壞。當(dāng)雷雨云之間、雷雨云對大地之間放電時，雷閃電流的高頻電磁場對暴露在空間或室內(nèi)的電源線、信號線、數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生遠遠超過設(shè)備抗電強度的感應(yīng)雷擊過電壓，使設(shè)備損壞。
從以上分析中可以得出：為了提高鐵路站場建筑物安全、機房設(shè)備及計算機、通信網(wǎng)絡(luò)的運行可靠度，整個站場的雷電防護系統(tǒng)一定要有良好的避雷針、下引線和統(tǒng)一的接地網(wǎng)，采取完善的直擊雷防護措施。
3.直擊雷防護
3.1避雷針
普通避雷針，通常即為一根鐵棒，將端部磨尖，通過接地引下線將地電位(通常認(rèn)為零電位)引至針尖，利用針尖的高度(比被保護物高出許多)，比被保護物優(yōu)先產(chǎn)生上行先導(dǎo)，與雷云的下行先導(dǎo)相遇，從而達到引雷入地的效果，保護其它建筑物免受雷擊的侵害。
預(yù)放電型避雷針為先進的純結(jié)構(gòu)型預(yù)放電避雷針。它利用雷云在空中感應(yīng)的電場強度，使針頭的感應(yīng)電極(空中場強)與針尖(地電位)之間產(chǎn)生強烈的火花放電，使針頭周圍空氣電離，在電場的作用下形成一條向上的雷電先導(dǎo)，從而使迎面先導(dǎo)提前與雷云的下行先導(dǎo)相遇，形成主放電通道，從而大大提高了避雷針的效率，使保護半徑大大提高。由于其內(nèi)部無任何電子元件，避免了老化問題，所以更加可靠，不需維護。該類避雷針的特點如下：
（1）最快的搶先預(yù)放電時間86us，即優(yōu)先引雷入地，保護半徑大大增加，為目前國際上中搶先時間最快的預(yù)放電避雷針。
（2）在相同的安裝高度下，比普通避雷針的保護半徑大十幾倍，大大提高了防護效率。
（3）避雷針內(nèi)部無電子部件，更加安全，減少故障隱患，無老化，不需維護。
（4）選用了世界最好的防腐316L不銹鋼材料，永不生銹。
（5）重量很輕，何載小，對支撐物的荷載要求低。
3.2直擊雷防護技術(shù)
鐵路站場直擊雷防護重點區(qū)域是通信樓、信號樓和戶外岔群咽喉區(qū)設(shè)備。
3.2.1通信樓直擊雷防護
利用通信樓附近的高約45米微波塔，在塔頂上安裝IF3 避雷針，避雷針安裝高度超出塔頂2.5米。經(jīng)計算，避雷針對地面的保護半徑可達119米。引下線采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于1歐。該避雷針可保護通信樓、部分鐵軌和場區(qū)部分咽喉區(qū)的部分信號機等鐵路設(shè)備，免受直擊雷的侵害。
3.2.2信號樓直擊雷防護
利用被保護建筑物信號樓，高度約為10米，在信號樓頂部安裝IF3避雷針，針的安裝高度超出樓頂5米。經(jīng)計算，保護半徑可達109米。樓頂預(yù)埋 350mm×350mm×10mm厚鋼板，便于焊接避雷針底座，從底座延相反方向焊接引出兩條引下線，引下線采用大于8mm的圓鋼沿樓外墻引下入地，與樓的接地環(huán)相連。防雷接地裝置接地電阻小于1歐。將避雷針與接地裝置貫通。保護信號樓及場區(qū)附近的鐵軌避免由于直擊雷擊中鐵軌雷電流竄入信號樓，對設(shè)備及人身安全造成危害。
3.2.3戶外岔群咽喉區(qū)直擊雷防護
鐵路站場岔群咽喉區(qū)的特點是設(shè)備分布較為集中，岔群咽喉區(qū)段長度約145米，在岔群咽喉區(qū)附近各建立12米高的鐵塔，塔頂安裝IF3避雷針。經(jīng)計算，保護半徑可達111米。引下線采用截面大于12mm×4mm的鍍鋅扁鋼。防雷接地裝置接地電阻小于10歐。對咽喉區(qū)內(nèi)大部分的軌道電路箱、道叉電動轉(zhuǎn)轍機及信號機等設(shè)施進行了直擊雷的保護，免受直擊雷的侵害。
4.雷擊電磁脈沖防護
1概述
隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尤其是道路交通的建設(shè)蓬勃發(fā)展。鐵路運營里程的大幅度增長、高速鐵路的大規(guī)模興建以及列車運行速度的不斷提升，軌道交通的發(fā)展催生了新的行業(yè)需求，軌道交通信號與通信技術(shù)作為自動控制領(lǐng)域和可靠性工程領(lǐng)域的一項技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，對相應(yīng)人才的需求與日俱增。［1］通過學(xué)習(xí)該專業(yè)課程，學(xué)生可以對城市軌道交通系統(tǒng)中信號與通信技術(shù)的作用、原理、結(jié)構(gòu)等有清晰的理解，并能夠在實際應(yīng)用中具備較高的實踐水平，從而促進軌道交通領(lǐng)域高技術(shù)人才隊伍的培養(yǎng)建設(shè)。
2城市軌道交通信號與通信技術(shù)課程內(nèi)容概述
城市軌道交通信號與通信技術(shù)課程在不同的院校定位有所區(qū)別，部分院校將其作為鐵路信號、軌道通信、城市軌道運營等專業(yè)的公共基礎(chǔ)課進行開設(shè)，其余院校則將其作為城市軌道通信信號專業(yè)的專業(yè)課程而開設(shè)，由此帶來的專業(yè)培養(yǎng)方案、課程體系設(shè)置、人才培養(yǎng)方式等的差異。盡管存在一定的差異，但總體來說，城市軌道交通信號與通信技術(shù)課程內(nèi)容基本上都包含五個部分，［2］。
3城市軌道交通信號與通信技術(shù)課程改革建議
通過對院校城市軌道交通信號與通信技術(shù)課程教學(xué)實踐的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前該課程的教學(xué)上存在著一些較大的問題，如院校教育與市場人才需求脫節(jié)、教學(xué)設(shè)備落后、學(xué)生實踐能力弱等，這些問題會導(dǎo)致學(xué)生就業(yè)存在困難或者在崗位的磨合期延長。因此，針對當(dāng)前課程教學(xué)中存在的問題，提出了幾點教學(xué)改革方案，以期培養(yǎng)新形勢下的高級人才。
3．1從實際需求出發(fā)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
城市軌道交通信號與通信技術(shù)作為一項應(yīng)用型技術(shù)，偏重于在軌道通信系統(tǒng)中實際操作能力，要求相應(yīng)的工作人員能夠?qū)ο嚓P(guān)技術(shù)的原理與應(yīng)用有清晰的理解，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的問題進行及時的解決。因此，在城市軌道交通信號與通信技術(shù)課程教學(xué)過程中，應(yīng)摒棄“大而全”的內(nèi)容，遵守“實用為主，夠用為度”的方針，深入了解企業(yè)對人才的需求，結(jié)合企業(yè)需求與實際教學(xué)能力，參照行業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力為主要目標(biāo)，突出教學(xué)內(nèi)容的實用性和時效性，從而開展相應(yīng)的教學(xué)體系改革。
3．2多方式多手段改變教學(xué)模式
應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)需要在培養(yǎng)過程中有針對性的進行理論和實踐的教育，而當(dāng)前院校對城市軌道交通信號與通信技術(shù)課程的教學(xué)很大程度上偏重于理論知識，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)難度。因此在課程教學(xué)過程中應(yīng)以對學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)為核心，以工作項目流程為方式進行授課，讓學(xué)生在項目參與的過程中學(xué)習(xí)相應(yīng)的理論知識，強化相關(guān)技術(shù)的實際運用能力。在課堂教學(xué)過程中，要將理論與實際案例相結(jié)合，并運用多媒體技術(shù)進行生動形象的講解，有能力的還可以借助3Dmax等三維建模軟件對相關(guān)設(shè)備以及信號運行系統(tǒng)進行建模，以使學(xué)生對通信設(shè)備與通信系統(tǒng)運行等有更直觀的理解。而在最后的考評環(huán)節(jié)，要注重對學(xué)生知識與技能的雙重考核，嚴(yán)格把關(guān)其理論與實踐水平的掌握程度。此外，由于高職院校招生的生源多樣化，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)能力存在差異，因此在課程教授時可采用分層教學(xué)方式，對不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生進行差異化教學(xué)，鼓勵有能力的學(xué)生進行進一步的探索學(xué)習(xí)，對學(xué)習(xí)能力較低的學(xué)生進行針對性指導(dǎo)。教師也可以借助慕課等網(wǎng)絡(luò)平臺，利用網(wǎng)絡(luò)課程資源來加強學(xué)生自學(xué)能力以及進行具體問題的指導(dǎo)。
3．3加強師資隊伍建設(shè)
由于通信技術(shù)的和通信設(shè)備的發(fā)展變革速度極快，幾個月的時間就可能有新技術(shù)或新設(shè)備的應(yīng)用，新技術(shù)和設(shè)備一般在產(chǎn)生于企業(yè)的實際應(yīng)用變革而非科研院校，因此院校教師對新技術(shù)和新設(shè)備的適應(yīng)能力要相對落后，導(dǎo)致學(xué)生在進入崗位實習(xí)后需要較長磨合期來學(xué)習(xí)新技術(shù)。對此，院校教師需要積極跟進軌道交通信號與通信技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，以新的知識來優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，保持教學(xué)內(nèi)容的時效性。院校也可以聘請具備相關(guān)新技術(shù)和設(shè)備操作經(jīng)驗的企業(yè)員工進行授課，加強“雙師型”師資隊伍的培育與建設(shè)。
3．4強化專業(yè)實訓(xùn)平臺建設(shè)
計算機數(shù)字時代的來臨，使得工作原理研究較為成熟，綜合性能不斷優(yōu)化的數(shù)字信號處理技術(shù)（DigitalSignalProcessing，簡稱DSP）成為時展的一大推進器[1]。本文以數(shù)字信號處理技術(shù)原理為出發(fā)點，簡述其在通信領(lǐng)域部分方面上的應(yīng)用，以期提供一定參考價值及借鑒意義。
一、數(shù)字信號處理技術(shù)概述
通俗來說，數(shù)字信號處理技術(shù)是將模擬信息如聲音、圖片、視頻等轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息的技術(shù)，從本質(zhì)上來看，是用于提取和變換信息的過程，即于各種干擾和噪聲環(huán)境中提取信息，并進行轉(zhuǎn)換，使其成為能被機器或人識別的模式。在數(shù)字信號處理技術(shù)出現(xiàn)之前，信號處理主要采用模擬的方法，由于其種種不足，使其不能再滿足人們對信息的需求，因此數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生。數(shù)字信號處理技術(shù)從產(chǎn)生到現(xiàn)今經(jīng)過了四個階段，從70年論基礎(chǔ)的提出到80年代成果的運用到90年代的全面盛行再到新時代的革新，發(fā)展成為現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)。其處理流程可分為三個步驟：首先，采樣，即波形的離散過程，實際是搬移帶淺信號頻譜的過程，以實現(xiàn)把時間信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散狀態(tài)；其次，量化，對有限數(shù)量樣值進行合理量化，使其能夠表示原模擬信號的無限各幅度采樣值，從而將連續(xù)有規(guī)則的信號轉(zhuǎn)換成無規(guī)律的信號；最后，A律壓縮量化，以信號大小為指標(biāo)確定量化間隔距離，以實現(xiàn)非均勻量化。
二、數(shù)字信號處理技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用
（一）數(shù)字信號處理技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用
現(xiàn)階段，數(shù)字信號處理技術(shù)已在信號采集、處理和輸出等通信工程的多環(huán)節(jié)中應(yīng)用[2]。數(shù)字信號處理技術(shù)在信息采集中通過A/D轉(zhuǎn)換，將離散信號轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制數(shù)碼；在信號處理中，將信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字輸出信號；在輸出輸出信號之前，進行離散化處理，實現(xiàn)輸出信號模型定位構(gòu)建，具體可表現(xiàn)在語音編解碼、圖像處理、震動信號等方面。在語音編解碼中應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，通過采集處理語音的相關(guān)參數(shù)，匹配編解碼與語音，對語言共振峰不同的頻率進行識別，從而發(fā)現(xiàn)并處理噪音，進一步模擬分析語言參數(shù)變化而引起定位發(fā)音的改變，自動識別人類語言，從而提升語音編解碼的精確性并降低各領(lǐng)域難度。在圖像處理中應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)便于對圖像進行流程進行有效的處理，降低系統(tǒng)設(shè)計成本。在震動信號中應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，可利用數(shù)字濾波器結(jié)合軟件和硬件設(shè)備，滿足通信工程的實際需求。
（二）數(shù)字信號處理技術(shù)在媒體通信中的應(yīng)用
數(shù)字信號處理技術(shù)采用哈佛結(jié)構(gòu)，其程序數(shù)據(jù)分別占用獨立的地址和數(shù)據(jù)總線，同時其在流水線操作、并行處理、指令周期等方面上的特點都使得計算運行速度大大提高[3]。在媒體通信中應(yīng)用高性能及高運行速度的數(shù)字信號處理技術(shù)可以降低傳輸和存儲空間的要求；同時彌補在網(wǎng)絡(luò)電話中通過模擬視頻和聲音信號才能實現(xiàn)傳輸IP數(shù)據(jù)包的不足。另外，在IP電話中應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，可壓縮對存儲空間和帶寬的需求，提高語音質(zhì)量。
（三）數(shù)字信號處理技術(shù)在光接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
光接入網(wǎng)絡(luò)泛指用戶與遠程模塊或本地交換機之間的一種拉入網(wǎng)，它的傳輸媒介是光纖，有受環(huán)境距離和干擾限制小、傳輸速率快等特點。由于其屬于通信網(wǎng)的底層部分，直接面向用戶，是提高網(wǎng)絡(luò)通信性能的重要技術(shù)。將高穩(wěn)定性、高精度、能實現(xiàn)大規(guī)模數(shù)字式集成化的數(shù)字信號處理技術(shù)融入光接入網(wǎng)絡(luò)中，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻譜頻率傳輸技術(shù)，降低對頻譜帶寬的要求和增加調(diào)制階數(shù)，同時也能有效延長傳輸距離。其具體應(yīng)用表現(xiàn)在三個方面：實現(xiàn)光超奈奎斯特信道中的后處理算法、應(yīng)用于相干光通信系統(tǒng)避免信號失真及損失并進行補償、高級數(shù)字均衡技術(shù)進一步確保良好的性能及直接探測的短距離傳輸可降低復(fù)雜度，一定程度上加大傳輸容量。
三、數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展趨勢
數(shù)字信號處理技術(shù)歷經(jīng)基礎(chǔ)理論、產(chǎn)品應(yīng)用與廣泛盛行、再到技術(shù)革新發(fā)展。時代需求的提高和改變，促使對數(shù)字信號處理技術(shù)的進一步探索和研究，分析其自身特點及應(yīng)用方面的不可或缺性，其未來發(fā)展趨勢必將多元化。
（一）多核數(shù)字信號處理芯片
數(shù)字信號處理技術(shù)今后發(fā)展的一個主流方向是在高速度、高密度處理方面的多核嵌入式應(yīng)用。通過提高數(shù)字信號處理技術(shù)芯核的集成度，可以在一個芯片上將處理單元及電路單元等多元素集成，不僅能進一步降低功耗，便于編程和調(diào)試，在外觀上也可以減小了體積，滿足了日常攜帶及使用需求。
（二）數(shù)字信號處理技術(shù)融合化
通過融合數(shù)字信號處理技術(shù)與微處理器及高檔CPU，可實現(xiàn)多功能的信號處理器，增強智能化控制，同時將兩套系統(tǒng)合二為一，降低了整體的成本費用。數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)展的新技術(shù)之一包括數(shù)字信號處理技術(shù)與SOC的融合，在成本最低而利益最大化的前提下實現(xiàn)應(yīng)用電子系統(tǒng)的高度集成化。
（三）高級語言代碼的加入
應(yīng)用最為廣泛的C語言和匯編語言的混合編程方法的加入可使數(shù)字信號處理技術(shù)具有更大的實用性與靈活性，根據(jù)不同用戶不同環(huán)境下不同的需求進行適當(dāng)調(diào)整，可開發(fā)不同型號的系列產(chǎn)品，進一步擴大市場，發(fā)展更多的潛在領(lǐng)域。
四、結(jié)語
作為一門涉及諸多學(xué)科而又被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的先進技術(shù)，數(shù)字信號處理技術(shù)因其越來越優(yōu)化的工作流程而具有高性能、高速率、高集成度等優(yōu)點，在通信領(lǐng)域的通信工程、媒體通信、光接入網(wǎng)絡(luò)等多個方面具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著數(shù)字化時代的不斷推進及人們對信息需求要求的日益提高，這對數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展也提出了新的挑戰(zhàn)，數(shù)字信號處理技術(shù)必將向著更為完善的多元化方向發(fā)展，在未來的信息化領(lǐng)域中也將發(fā)揮越來越重要的作用。
參考文獻：
[1]馬天翔.關(guān)于數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].電子世界，2013，（11）：20.
1.1系統(tǒng)工作原理
擴頻通信即擴展頻譜通信，系統(tǒng)將發(fā)送信號經(jīng)過信息調(diào)制成數(shù)字信號，然后利用擴頻函數(shù)產(chǎn)生的偽隨機碼將信號進行傳輸。在接收端進行的是發(fā)送過程的逆過程，即將接收到的信號用擴頻函數(shù)將偽隨機碼進行解擴，再將信號進行解調(diào)從而得到原始發(fā)送信息。基本模型分為發(fā)送模塊和接收模塊兩部分，如圖1和圖2。模型中的發(fā)送模塊進行了3次調(diào)制后發(fā)送射頻信息進行傳輸，接收模塊同樣也進行了3次解調(diào)。本系統(tǒng)中重要的是擴頻調(diào)制和解擴調(diào)制，這2個關(guān)鍵環(huán)節(jié)需使用同一時鐘進行控制，且過程中的偽隨機碼序列必須是絕對一致的。
1.2衡量擴頻系統(tǒng)性能參數(shù)
（1）誤碼率。是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)傳輸精確性的指標(biāo)。誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%。如果有誤碼就有誤碼率,它反映了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。
（2）信噪比。信噪比（SNR）r是信號的平均功率S與噪聲的平均功率N之比,即r=S/N,將其表示成分貝形式r（dB）=10lg(S/N（)dB）。信噪比越大說明噪聲在傳輸信息里所占的比例越小，對信息傳輸影響越小，可靠度越高。
（3）處理增益。為了衡量擴頻系統(tǒng)的抗干擾性的提高程度，將解擴器輸入端信噪比和輸出端的信噪比的比值定義為擴頻系統(tǒng)處理增益，由以下公式表示：（1）用分貝數(shù)表示為：（2）擴頻通信系統(tǒng)獨具擴頻調(diào)制和解調(diào)兩個過程，用處理增益表明擴頻調(diào)制前后信噪比的改善程度，反映了對干擾的抑制程度。（4）噪聲容限。存在干擾信號時，干擾信號比有用信號高出一定范圍的情況下系統(tǒng)仍能夠正常工作。在此情況下，接收機能承受的干擾信號比有用信號高出的倍數(shù)定義為噪聲容限，用分貝數(shù)表示為：Mj=Gp－[(S/N)min+Ls]（3）式中，Mj為噪聲容限；Gp為系統(tǒng)處理增益；(S/N)min為信息被正確解調(diào)時所需的最小信噪比；Ls為系統(tǒng)損耗。
1.3系統(tǒng)仿真
該仿真是在matlab環(huán)境下實現(xiàn)的，程序主要由調(diào)制部分，解調(diào)部分和偽隨機序列生成部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)輸入后先轉(zhuǎn)化成ASCII二進制碼進行傳輸，通過調(diào)用m序列生成函數(shù)進行相加，產(chǎn)生擴展后的數(shù)據(jù)，然后將擴頻碼轉(zhuǎn)換為BPSK(1,-1)序列，數(shù)據(jù)傳輸時進一步將BPSK雙極性轉(zhuǎn)換到單極性，最終在數(shù)據(jù)輸出端進行m序列解擴，再結(jié)合解調(diào)過程將ASCII二進制碼轉(zhuǎn)換為輸出數(shù)據(jù)。從圖3(b)中可以看出數(shù)據(jù)展寬后可以明顯降低信號功率密度，調(diào)制后傳輸?shù)男盘柡桶自肼暰哂泻艽蟮南嗨贫龋梢詫崿F(xiàn)高隱蔽性傳輸。從圖3(c)和圖3(d)對調(diào)制信號包絡(luò)，相干載波相位模糊度及其對解調(diào)數(shù)據(jù)的影響等性能對比，得出BPSK調(diào)制出傳輸過程中具有高的抗干擾能力和頻譜利用率。最終解擴和解調(diào)后的輸出數(shù)據(jù)圖3(e)和輸入數(shù)據(jù)圖3(a)具有高度的一致性，可見此擴頻方式具有很強的抗干擾性。
2干線鐵路信號傳輸?shù)膬?yōu)勢
2.1性能參數(shù)優(yōu)勢比較
直接擴頻通信系統(tǒng)在誤碼率、信噪比、處理增益等參數(shù)上表現(xiàn)優(yōu)異，較其它通信方式具有較大的優(yōu)勢。具體的通信系統(tǒng)衡量參數(shù)比較，如表1。
2.2理論優(yōu)勢
（1）抗干擾能力強。直接擴頻通信系統(tǒng)中，解擴器端輸入與輸出信號功率保持不變，而對于干擾信號解擴過程相當(dāng)于進行擴頻，干擾功率被擴展到很寬的頻帶上，功率譜密度下降，這使得解擴過程中輸入端的干擾信號功率大大降低。通過帶通濾波器的濾波，大部分的干擾信號被濾除，有用信號則被保留。另外，擴頻系統(tǒng)對各種惡劣天氣時通信鏈路造成的影響進行抵抗，與傳統(tǒng)微波相比可以進行跨江傳輸，在海面的長距離優(yōu)質(zhì)傳輸。這些優(yōu)勢適用于鐵路系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下安全可靠的進行信號傳輸。
（2）可以實現(xiàn)多址通信系統(tǒng)。多個通信在信息發(fā)送端和接收端使用相同的偽隨機序列，而不同的通信則使用不同的偽隨機序列，這樣就實現(xiàn)了在相同載頻下互不干擾的通信，實現(xiàn)頻率復(fù)用，從而充分利用了頻譜資源。由此可以進行機動靈活組網(wǎng)，有助于統(tǒng)一規(guī)劃，分期實施，便于擴充容量，有效地保護前期投資。
（3）有效抗多徑干擾。在直接擴頻通信系統(tǒng)接收到電波后，將同步鎖定直達路徑且信號最強的電波，其余電波由于非直達，會延時到達，在相關(guān)解擴作用下只作為噪聲。另外，接收端把多路徑來的同一碼序波形相加使之得到加強，從而實現(xiàn)抗多徑干擾。
（4）隱蔽性強，對其它系統(tǒng)干擾小。擴頻過程單位面積信號發(fā)送功率極低，隱蔽性強。低的功率譜密度，不容易被探測到，被截獲的可能性降低，所以實現(xiàn)了其安全性方面的要求。同時，低功率譜密度讓發(fā)射信號近似于噪聲信號，而擴頻信號可以在信道噪聲和白噪聲背景中傳輸，降低了對其它系統(tǒng)的干擾，增強了與其它系統(tǒng)的共存度。由于此系統(tǒng)的無線鐵路信號傳輸過程中電磁干擾大幅度降低，不僅有利于將擴頻通信系統(tǒng)應(yīng)用于電氣化鐵路區(qū)段和弱場強區(qū)電磁環(huán)境，而且適于將其大規(guī)模應(yīng)用到干線鐵路中。
