关键词：无线物联；电磁环境；干扰成因；抗干扰技术；干扰评估
中图分类号：TN972 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）01-0046-03
0 引 言
依据物联网的定义，从信息传输的角度而言，物联网可以理解为“利用一切通信手段构成智能信息传输的网络”。而从大规模应用技术层面去考量，则多种通信手段的融合就带来了电磁兼容性问题，特别是在无线环境下，通信干扰问题将更加突出。
所谓电磁兼容性（EMC），是指电子系统或通信设备工作在指定的环境中，不至于由于无意的电磁辐射而引起性能下降或发生故障的能力；同样，这一系统或设备的工作也不影响其他系统或设备的正常运行。电磁兼容性的反面即电磁干扰（EMI），两者相互依存。
无线物联网作为一个复杂的通信网络，在通信抗干扰方面，虽然通信技术体制已给出规范并采取相应措施，但是，由于物联网的广泛性和基于无线环境，特别是目前尚无统一的协调机制，迫切需要进行研究并提出具体的综合解决方案。
对于任何一个电子系统或者是信息网络，最佳的EMC应该是从其设计开始就注意EMI问题；如果在原始的设计中没有对EMC引起足够的重视，则必须在投入使用以后采取更多的抗干扰措施，才能使多个系统和设备共存。
1 无线物联频谱特征概述
从通信层面去理解，物联网实质是要利用多种通信手段来构成“网”。从这个意义上讲，无论是有线或者是无线，甚至是光网络都存在兼容性问题。而对于无线网络，抗干扰将是永恒的课题。以目前物联网应用最多的短距离无线通信技术为例，如蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、无线USB （WirelessUSB）、无线局域网Wi-Fi（IEEE 802.11b/g）等，其频谱的拥挤情况就可见一斑。由于这些技术均选择了2.4 GHz（2.4～2.483 GHz）ISM 频段，再加上无绳电话和微波炉等干扰源，就使得该频段日益拥挤。图1所示是该频段的信号带宽和频谱分布。
由图1可以看出，在开放的工业频段，其频带的隔离度已非常窄，仅仅由于功率的远近效应和带外辐射及谐波干扰，就足以影响目前基于无线技术的物联网性能。因此，必须认真分析干扰因素和特征，并有针对性地采用抗干扰技术和措施[1]。
2 无线物联干扰因素和特征分析
物联网提出的时间并不长，同时需要利用多种通信手段，具有相当的复杂性。因此，本课题立足物联网中目前应用较多的无线技术，研究其相互依存和相互影响，借助像IEEE 802.15.4 标准中的抗干扰协调机制，对完善物联网的开发与应用具有非常重要的意义。就国内而言，物联网的研究与应用已成为业界的热门话题，但这些应用研究仅仅是局部的，或者是单一的，如桥梁健康监测与远程监控、人类健康监测、环境卫生监测、智能交通系统等。目前，无线方式用到的仅仅有RFID、Wi-Fi、蓝牙、无线传感网等，但未来大规模物联网应用，必然带来电磁兼容和抗干扰协调问题。
无线环境下，干扰和噪声主要分两类：一类是周期性干扰，如电台干扰；另一类是非周期性干扰，如脉冲干扰和平滑干扰。按噪声和干扰来源分，又有接收机内部噪声、天电噪声、宇宙噪声、人为噪声、无线电干扰等。一般而言，将天电噪声、宇宙噪声、人为噪声称为外部噪声，而将无线电干扰称为干扰[2]。
物联网中RFID、Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等遇到的电磁干扰除了自身同频相互干扰以外，还来源于广播、电视、雷达、导航、工业等及无线通信系统，如微波中继通信、移动通信、各种无线网络等。总体来说，具体干扰成因有同信道干扰、邻道干扰、多径干扰、发信机的带外杂散干扰、接收机的寄生响应、阻塞干扰（含固定和动态）、互调干扰、工业干扰和自然干扰等。
3 抗干扰方法与措施
3.1 通信抗干扰技术与体制
现代通信抗干扰技术主要从时间域、频率域、功率域、空间域等几个方面着手，大多独立使用，但更多的时候为了提高抗干扰效果而综合运用。抗干扰技术的选择当然必须和通信系统的体制紧密结合起来，这样才能取得更好的效果。通信抗干扰技术是指实现某种抗干扰技术体制所采用的具体途径和技巧。从抗干扰技术层面而言，主要分成两大类，即扩谱通信抗干扰技术和非扩谱通信抗干扰技术。抗干扰的效能与通信干扰技术体制、通信设备用途、通信频率、数据速率和器件水平等密切相关[3]。
针对不同的通信体制，特别是无线技术，电磁兼容问题都有过相应研究和规范，并提供一些技术方案。以IEEE 802.15.4 标准为例，其内部就提供了三种机制来保证ZigBee在2.4 GHz频段和其他无线技术标准的共存能力。一是空闲信道评估（Clear Channel Assessment，CCA）技术。IEEE 802.15.4 物理层在碰撞避免机制（CSMACA）中提供CCA的能力，即如果信道被其他设备占用，允许传输退出而不必考虑采用的通信协议。二是动态信道选择技术。ZigBee 个人区域网（PAN）中的协调器首先要扫描所有的信道，然后再确认并加入一个合适的PAN，而不是自己去创建一个新的PAN，这样就减少了同频段PAN的数量，降低了潜在的干扰。如果干扰源出现在重叠的信道上， 协调器上层的软件要应用信道算法选择一个新的信道。三是选择信道算法技术。对比IEEE 802.11b 和IEEE 802.15.4 信道算法，有4 个IEEE 802.15.4 信道（n=15，16，21，22）落在3 个IEEE 802.11b 信道的频带间距上，这些间距上的能量不为零，但是会比信道内的能量低，将这些信道作为IEEE 802.15.4网络的工作信道可以将系统间干扰降至最小。
以上描述的只是通信链路层次抗干扰所涉及的基础技术和技术体制，即通信信道抗干扰问题。显然，未来的无线物联网不可能仅仅停留在通信链路上面，必然上升到通信网络层面，即通信网络的抗干扰。所谓通信网络，是指在一定范围内，通过某种协议，将同类通信设备或通信系统、通信链路、接口设备等互连而成的网络。相应的，通信网络抗干扰将更加趋于复杂。
3.2 通信干扰强度的评价
通信干扰总是有强有弱的。对于一个通信系统而言，最强的干扰发生在干扰信号的体积大于通信信号的体积。所谓信号的体积，即信号的功率、频率和存在时间之积。所以，要保证通信不中断，通信信号体积必须大于干扰信号体积[4]。
4 几种通信抗干扰技术性能分析
为对抗干扰信号，降低误码率，跳频技术在目前的无线物联网络中广泛使用。经过大量的试验和实测，现以无线环境下经常遇到的主要干扰，即固定阻塞干扰、动态阻塞干扰、多径干扰、白噪声干扰、网间电磁兼容为目标进行比较。表1所列是其常用的技术和效能对比[5]。
由表1可见，不同的抗干扰技术对于不同的干扰成因，其效果大不一样。其中，高效的调制方式可以对抗多种通信干扰，从通信链路抗干扰角度而言，这种方法应当是最有效的一种技术。
同样，采用直扩通信抗干扰体制，其抗干扰技术也有多种方式，其中最有效的是多进制直扩和交织与纠错技术，这里不再赘述。
通信抗干扰一直是通信领域的研究课题，特别是在军事领域，干扰和抗干扰往往是决定“制通信权”的法宝。但是，随着现代社会的信息化程度越来越高，特别是物联网概念的提出，未来无线网络将无处不在。因此，通信网络抗干扰是非常值得研究的内容。显然，通信网络抗干扰应以通信链路为研究对象，并进一步上升到网络层面，除了比较成熟的技术应用以外，更涉及到系统论、信息论，其复杂程度也越来越高。
5 通信抗干扰评估方法
为了应对干扰，一个通信网络必然要采取相应技术措施。其综合抗干扰方法产生的效果更需要有一个评估方法。通信抗干扰评估通常从三个方面进行，其一是根据评估对象的特点和评估用途，选择合理的综合评估方法；其二是根据一定的规则，确定所需要的指标体系；第三是根据相应的算法，进行多项指标的综合评估，得出最终的结果[6]。评估方法通常有解析法、统计法、计算机仿真法等。主要技术指标通常有工作频段、业务种类、工作方式、信息速率、发射功率、信号处理时延、天线性能、组网方式等。图2所示是基于层次分析法的抗干扰评估指标体系[7]。
6 结 语
从本文的研究可以看出，基于无线环境下的物联网应用，特别是大规模应用，其总体EMC和协调是非常复杂的。通信设备和链路组网以后，其抗干扰性能除了进行大量的实际测试以外，通常需要进行系统性能仿真，这样才能得到比较真实的数据，但是，首先要建立可靠性模型。例如，可以类似正五边形设定模型，其中每边为一条通信链路的可靠度，顶点为节点。显然，通信网络的可靠度建立在链路和节点可靠度之上，此外还与网络的拓扑结构有关[8]。概括来说，通信网络抗干扰仿真主要应当从以下几个方面入手：
（1） 明确通信网络的地理布局和应用场景，掌握链路采用的抗干扰技术；
（2） 提取电波传播、抗干扰技术参数以及干扰信号参数；
（3） 由误码率到可靠度的映射得到各条通信链路的可靠度；
（4） 建立可靠性数学模型，画出加权图。
本课题研究的是一个较具体且烦杂的内容，需要进行大量的测试和仿真以及后期数据处理，本文只进行了初步研究，后续可通过子课题进行专项研究和总结，以便为将来物联网大规模应用提供抗干扰解决方案。
参 考 文 献
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【关键词】 无线通信 干扰技术 并行 通信链路
近些年来无线通信已经和人们的生活密不可分，但是由于发射功率、信号传播距离、接受信号端较弱、信道环境差等问题，非常容易导致无线通信受到人为性或者是自然的干扰，而当通信处于极端性的条件之下的时候，扩频技术往往会被看作是一种可以有效抵抗干扰的技术，其可以实现对截获概率的降低，还可以实现对通信距离的有效提高。
一、无线通信抗干扰性能的分析及验证
1.1无线通信抗干扰性能的分析
在无线通信当中误码率是有效衡量通信系统性能的一个关键性指标，所以利用特点的抗干扰技术对误码率进行分析及对比，在当前属于一种有效进行抗干扰技术性能进行分析的手段，从理论上来讲，误码率一般可以分为四大步骤，第一个步骤是在无线通信链路当中建立起发射机及接收机的模型；第二个步骤是建立起信道模型；第三个步骤是进行信道模型随机分布函数的获取；最后一个步骤是通过接收信号的理论性表达，对误码率的表达式进行分析。
利用计算机仿真软件对通信的实际情况进行模拟，然后对抗干扰性能进行分析，其抗干扰性能性能的验证主要可采用扩频及MIMO两种方式进行。扩频信号主要是通过对增益进行处理，然后做到对干扰的对抗。在最新的研究研究资料当中显示：在现有的DSSS窄带当中进行通信干扰抑制的众多方法当中，针对时域的处理技术相对是较为有效的。在对部分频带干扰的考虑下，对于BFSK信号出现的快速调频，分集合并的接收机是较为合适的一种选择。实际上当通信条件较为恶劣的时候，扩频信号抗干扰的能是较好的，但是当存在干扰的时候，扩频信号对增益处理的效果就会降低。在MIMO系统当中假设干扰为随机噪声，那么反馈到通信发射端的信息就是完美的；另外通过对STC-OFDM系统当中正交频进行同频干扰，利用波速成形，当期望信号处于不理想状态的时候面就会使得同频干扰受到影响。
1.2无线通信抗干扰性能的验证
从上述分析可知，当无线通信传播处于较为复杂场景当中的时候，上面所分析的两种方法对于其性能的评估有着一定的据现象，而这时候设计出一种能够有效抗干扰性能验证的测试平台则是非常重要的，通常来说测试平台组成为图1所示。在上面的组成图当中，无线信道能够在实际的场景当也可以在平台当中进行模拟评价。在当前的所存在的平台当中一般都是对通信干扰技术的算法及性能尽心验证的，但实际上当通信处于较为恶劣环境当中的时候，平台构建的难度系数就会加大，而针对设备所进行的验证则需要好味较大的时间和经历，故对于无线通信抗干扰技术性能的验证来说，一中能够对环境进行有效模拟同时还可以对误码率性能实现有效验证的平台构建是非常重要的。
二、多核并行抗干扰处理技术
1、多核并行抗干扰处理技术的构建。当前无线通信速率在提高的同时，单处理芯片的性能已经无法满足高速信号处理的需求，故需要对处理器当中的核数量进行增加。面对这种对多核处理器的需求，传统串行解扰和加扰的方法已经不再适用，所以我们应该建立起并行的扰码方法，首先把串行的高速度信号转换为并行方式的低速信号，然后采用扰码生成器实现多个并行相位的生成，在输入并行信号的同时做到对扰码的有效处理。在并行扰码FPGA结构当中，各路并行的扰码所输出的路径都是由同一个触发器、同一个异或门共同构成的，其结构对于高速信号处理有非常强的适应性，在保证输出路劲不变的条件下，还可以将结存器使用数量减少，但是该结构弊端是运算量较大。所以笔者认为应该建立起一种可以以稀疏矩阵为基础的多核并行的抗干扰方法，这种技术能够通过稀疏性的矩阵实现运算，然后产生出并行的伪随机码，得到多核并行解扰和加扰的目的。
2、多核并行抗干扰处理技术性能分析。由于该技术的解扰及加扰的元算全部来自并行扰码生成器，所以利用相应的公式采用普通矩阵或者是稀疏矩阵的方法进行运算，然后在于原来的为优化之前的运算量进行对比，就会发现稀疏性的矩阵多核并行抗干扰处理技术运算量较少了一个数量级。
总结：本文以稀疏矩阵为基础建立起了一种能够进行多核并行解扰和加扰的元算方法，这种技术方法对于以宽带信号进行加扰的时候对于符号的处理效率是非常高的，并且在运算上来看还做到了运算量的减少。
参 考 文 献
Abstract: The anti-interference design of embedded system is a systematic project. Basing on the working practice, the author concludes a combination of flex and rigid combination comprehensive anti-interference techniques for embedded system.
关键词:嵌入式系统;抗干扰技术;软硬结合
Key words: embedded system; anti-interference techniques; rigid-flex combination
中图分类号:TN97 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)27-0234-02
0引言
当前嵌入式系统发展如日中天,关于嵌入式系统设计的资料也是满天飞,但是关于嵌入系统的抗干扰技术却鲜见全面的论述,笔者从实际应用中总结出一套针对嵌入式系统软硬结合的综合抗干扰技术,具有很强的参考价值。嵌入式系统的抗干扰是一项系统工程,要综合考虑,软硬结合,因地制宜,才能达到理想的效果。
总的来说,嵌入式系统的抗干扰设计应采用以硬件为主,软件为辅,软硬结合的方法。因为软件的抗干扰是被动的,只有在程序异常出现后,或复位或执行其它相关操作;而硬件抗干扰却是主动的隔离外部干扰,保证系统的稳定运行。当然,一些软件的抗干扰技术也会对软件本身的BUG具有很好的纠正作用,那就另做它论了。
1硬件干扰分析与对策
在分析硬件干扰的时候,我们要分清三个主体:干扰源,干扰途径与扰设备。如图1所示,搞清楚了这三个主体,我们就可以有的放矢,无往而不胜。
就干扰源而言,分系统内部干扰源与外部干扰源,在系统内部应区分哪些是高频信号,哪些是低频信号,哪些是大电流电路,哪些是小电流电路,以便在电路设计时有针对性的进行处理。而对干扰途径,无非是传导、近场感应与远场辐射。对传导干扰就在传输线路中对干扰信号进行阻挡或滤除,而对付感应与辐射干扰的重要手段就是屏蔽。另外,热干扰也是不可忽视的一种,设计时要注意发热器件对注意器件的影响,并注意隔离。
对于传导干扰,通常的采用的技术有滤波技术、吸收技术、隔离技术等。滤波技术的主要实现方式是结构各异、特性不同的滤波器,包括电容滤波器,电感滤波器,电感电容滤波器,电阻电容滤波器等。在使用滤波器时,要对有用和无用的信号进行透彻的分析,至少要明确有用的信号的频率特征,以便有的放矢,合理的选择滤波器的截止频率,控制滤波器的斜率、纹波与漂移,同时还要考虑滤波器的阻抗匹配问题与插入损耗。另一种抑制传导干扰的器件是铁氧体磁珠,又称屏蔽珠(Shield bead)、抗干扰珠(Anti-interference bead),或者电磁/射频干扰抑制器(EMI/RFI suppressor)。与大多数滤波器将干扰信号反射回源端或转换成电场、磁场可能形成二次干扰不同,铁氧体磁珠在高频段呈现为阻性,可将干扰信号转化热量,具有较好的高频抗干扰作用。由于它容易使用,抑制效果好,价格便宜和占用空间小等诸多优点,当前应用十分广泛。隔离技术也通常用来抑制传导干扰,其实质是彻底切断干扰的传输通道,以达到抗干扰的目的。常用的隔离方法有光电隔离、继电器隔离与变压器隔离等,使用时应根据不同的信号选择不同的隔离方法。
对于感应与辐射干扰,主要靠屏蔽技术。屏蔽技术能有效地抑制通过自由空间传播的电磁干扰,通过屏蔽技术,可以限制系统内部对外部元件和装置的干扰,同时也防止来自系统外部的干扰进入系统。按其原理,屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。为了抑制由电场感应引起的干扰,应采取以下措施:
增大扰电路与干扰源间的距离,以减小两者之间的分布电容;尽量使扰线路贴近地平面,以增大其对地电容;在扰电路与干扰源间之间插入金属薄板,实施屏蔽。
对磁场进行屏蔽则主要采取高磁导率材料屏蔽体、反向电流及涡流实现。提高磁场屏蔽效果,屏蔽体的材料和开关是关键。对于电磁波来说,电场分量与磁场分量总是同时存在的,所以在屏蔽电磁波时,必须同时对电场和磁场进行屏蔽。电磁波屏蔽的关键是选择合适的屏蔽体。屏蔽体之所以能阻止电磁波的传播,是因为电磁波在穿越屏蔽体时发生了能量的反射衰减和吸收衰减。实际屏蔽体的屏蔽效能是由构成屏蔽体的材料和屏蔽体的结构决定的,这些因素包括:屏蔽材料的导电性越高越好;屏蔽材料的导磁性越高越好;屏蔽材料的厚度越厚越好;屏蔽体上导电不连续点越少越好。
2软件抗干扰技术
尽管采取了硬件抗干扰措施,但由于干扰信号产生的原因很复杂,且具有很大的随机性,所以很难保证系统完全不受干扰。因此,通常在采取了硬件抗干扰措施的基础上,同时采取软件抗干扰措施加以补充,做硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法灵活方便,易于实施,在嵌入式系统抗干扰设计中应用非常普遍。
软件抗干扰技术是当系统受干扰后,使系统恢复正常运行或输入信号受干扰后去伪求真的一种辅助方法,其主要研究内容,其一是采取软件的方法抵制叠加在输入信号上的噪声的影响,如数字滤波技术;其二是由于干扰而使运行程序发生混乱,导致程序乱飞或陷入死循环时,采取使程序纳入正轨的措施,如软件冗余、软件陷阱及看门狗技术。常用的软件抗干扰措施为:
数字滤波;输入口信号重复检测;输出端口数据连续刷新及回采;软件拦截技术(指令冗余、软件陷阱);看门狗技术等。
关于上述几种软件抗干扰措施的具体实施方法有很多资料可以参考,有兴趣的读者可查阅相关资料,受篇幅限制,此处不再深入讲解。
下面笔者想详细地谈谈故障自动恢复处理程序。嵌入式系统的微处理器因干扰而失控导致程序乱飞、死循环、甚至使某些中断关闭。我们采用指令冗余、软件陷阱和看门狗技术,使系统尽快摆脱失控状态而转到初始入口0000H。一般说来,因干扰故障转入0000H后,控制过程并不要求从头开始,而要求转入相应的控制模块。程序乱飞期间,有可能破坏内部RAM和外部RAM中的一些重要信息,因此必须经检查之后方可使用。程序转入0000H有两种方式,一种是上电复位,一种是故障复位(如看门狗复位),这两种入口方式要加以区分。所有这些,都是故障自动恢复处理程序要研究的内容。
【关键词】电子设备 电子电路 抗干扰能力 电磁兼容 干扰抑制
中图分类号：V243 文献标识码：A文章编号：
一．引言
当前我国的经济快速发展带动了我国电子行业的迅速发展，各种各样的电子产品相继诞生，电子产品的应用也日益的广泛，可以说电子产品已经成为了人们生活工作的一个重要的组成部分。我们知道电子干扰是有很大的危害性的，它不仅仅严重的降低了电子系统的可靠性，还能够对人体的健康产生很大的负面作用。例如一些电子产品以及仪器就对电子电路的干扰十分的敏感，最常见的有家用电器比如收音机，电视机等等，还有一些医用设备，比如心脏起搏器等等。这些对电子电路的干扰电磁波都十分的敏感，干扰严重影响了这些设备的正常工作，严重的甚至使这些设备无法工作。为此，我们必须重视电子电路抗干扰能力的设计，可以说电子电路的抗干扰能力已经成了当前电子电路设计的一个非常重要的一方面，我们知道电子电路的电磁干扰是无处不在的，这就需要我们从设计开始来采取一系列的措施，提高电子电路设备的抗干扰能力。
二．电子干扰的分类以及危害
按照干扰源的不同我们可以将电磁干扰分为空间辐射干扰和传导干扰。以下将分别分析说明这两种干扰的危害性。
1.传导干扰及其危害电子电路的工作离不开整流电源, 电网的干扰的传输介质是电源线，我们知道电子系统内部的各个组成部分是相互联系的，它们之间也是通过各种线连接起来的，而电磁干扰也可以通过线进行传播，对系统产生影响，导致其不能正常工作。
2.电磁干扰中最为常见的是空间辐射干扰，它是通过空间传播的。也被叫做辐射型干扰。我们一般把空间辐射干扰分为远辐射干扰以及近耦合干扰两种形式。电子系统内部各部分电路之间的干扰被称为近场耦合干扰, 系统和设备之间的干扰叫远场辐射干扰。一般而言电源电路以及信号电路都可以产生辐射。特别需要注意的是它们在高频以及超高频情况下, 电磁能量通常会像空间产生辐射, 之后相互作用产生辐射形成干扰。我们知道电子电路的工作受辐射的影响很大, 轻则系统不稳定, 重则可能导致电子电路无法正常工作。
三．在电子电路中比较常见的干扰
1.来自电网中的干扰
我们知道，大部分电子电路都是用的直流电源，而这些直流电源是交流电源经过电网变压以及稳压之后提供的。我们知道干扰信号是可以通过交流电流传播的，正是因为如此，一些干扰信号就会通过交流电流进入电子系统中，产生干扰作用，影响电子电路的正常运行。
2.来自地线中的干扰
存在于电子系统内的干扰就是地线干扰。一般而言电子系统之中的各个组成部分都是公用同一个直流电源，在不同部分的电流流过公共地电阻时就会产生电压降，而电压降是具有干扰作用的，就形成了地线干扰。
3.来自信号通道中的干扰
我们知道信号的传输距离一般都比较长，而在这个过程中信号往往会很容易受到周围环境的影响，对其产生比较强的干扰，致使信号失真，从而影响了电子电路设备的正常工作
四．电磁干扰的抑制方法
我们知道电磁干扰是有很大的危害性的，不仅仅是对一些电子设备产生影响，使之不能正常的工作，时期稳定性下降，所以提高对电磁干扰的抵抗能力显得十分重要。以下就介绍几种常见的电磁干扰抑制方法。
1.电源干扰的抑制
（1）为了抑制电网干扰我们可以有以下方法：
①我们可以在电源的变压器加屏蔽层
②在电源输入端加设电磁干扰滤波器
（2）为了抑制整流电源纹波干扰，首先必须设计一个稳压电源。但有时, 尽管稳压电源质量较高, 电子电路仍然不能正常工作, 其中原因之一, 可能是整流电源输出端到放大电路输入端的连线较长, 如超过20cm 时, 电子电路的前置放大器即应加滤波电路。
（3）为了抑制电源寄生耦合干扰，我们可以在多级共用整流电源的场合加设去耦滤波电路。
2.杂散电磁场干扰的抑制电子电路周围总是存在着一些杂散电磁场, 它极易通过放大器的输入级或某些电容、电感形成对电子设备的干扰, 可采用以下办法加以抑制。
（1）合理布局减小干扰布局不合理时, 也易引进干扰, 可通过合理布局来减小干扰。
（2）采用电磁屏蔽技术减小干扰屏蔽分静电屏蔽和磁屏蔽两种,它可以有效地将干扰源与扰部件隔离开来。静电屏蔽应采用高导电率材料, 如用铜或铝制作, 比用铁制作效果好。磁屏蔽应采用高导磁材料, 如用铁氧体、坡莫合金等制作。
①静电屏蔽。静电屏蔽措施, 可采用屏蔽板或屏蔽罩。注意静电屏蔽时其屏蔽板或屏蔽罩必须有良好的接地。
②磁屏蔽。磁屏蔽的屏蔽原理是, 将扰部件置于屏蔽罩中, 使干扰磁力线不进入扰部件。
③屏蔽线。对于一些信号传输线不可能将其置于屏蔽罩中, 可以采用屏蔽线。注意屏蔽线的两端必须有良好的接地。
（3）采用光电隔离技术减小干扰电子电路设计中经常需要将一些传感器得到的电信号输送到放大器, 为防止信号传输中的干扰可采用光电隔离技术。光电耦合器的类型可根据实际信号情况选择。
3.接地干扰的抑制接地是抑制和防止干扰的重要措施。良好的接地可以减小或避免电路相互间的干扰。原则是模拟与数字接地应分离, 减小地线阻抗、选择合适的接地方式等。
五．结束语
我们知道，可以说电磁干扰是普片存在的，而且电磁干扰具有很强的危害性，不管是对电子设备的危害性，还是对工作人员的危害性，这些都会产生严重的后果。所以我们必须要重视这一点。在实际的工作中，我们必须提高电子电路的抗干扰能力，如果电子电路的抗干扰能力不够的话，那么会使电子设备的系统可靠性极大的降低，即使其他的设计符合规定，只要其抗干扰能力不够，那么它也是无法正常工作的。所以在进行电子电路设计时必须充分考虑这个方面，重视这个问题的严重性，并且在实际的工作中，也要不断地对其设计方法探讨研究，不断地增加经验，不断的改进，只有这样才能使电子电路的设计更加的科学合理。
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关键词：机电一体化；维修技术；干扰源
引言
在工业生产运营体系当中，机电一体化系统往往不能够很好的运行，电网、环境等因素经常会阻碍到系统。在这种情况下，机电一体化系统需要有一定抗干扰的能力，否则将会影响到系统的正常运行，电气模块可能失效，计算机系统中程序的运行可能出现大量的错误，传感器模块接收、发射信号可能受到影响，各个部分都可能受到一定程度上的影响，最终导致整个系统无法运行。
1机电一体化使用中的干扰源及其影响
从干扰信道到系统的角度来看，干扰系统分为供电干扰，过程信道干扰，场干扰。第一，供电干扰指的是在电源供电的过程中，大功率设备受到干扰，从而导致电网受到相应的影响，电压出现频繁大幅度的波动，由于开关、电机的开启与关闭，会产生尖峰脉冲干扰，对于系统产生巨大的影响。有相关的数据表明，由于供电干扰所造成的数据、CPU损坏占总干扰损失的90%。第二，过程通道干扰过程信道干扰主要来自长期传输。当系统有电气设备漏电，接地系统不完善，或传感器测量部件绝缘不良;和通道传输线如果处于同一根电缆或绑在一起，特别是信号线和交流电源线在同一根管子，产生的共模或差模电压会影响系统，系统不能工作。第三，场干扰指的是由于磁场、电场的影响导致系统无法正常工作，常见的电场、磁场发射源包括了太阳、天体、电话、无线电、通信设备、中频设备等等。受到场干扰后的系统可能出现功能模块无法正常运行，出现电平的改变以及脉冲干扰信号。
2如何通过机电一体化在维修技术中的使用
2.1机电一体化在维修技术中的维修方法
由于机电一体化设备与其他的设备在各方面都有所差异，所以说在进行维修的过程中不能拘泥于传统的维修方式，要根据其特点进行相应的调整。进行这种设备维修的时候，需要在进行设备拆卸之前，对于该设备进行一个充分的了解，对于各个组成部分以及如何工作进行掌握，进而在进行维修之前能够对于机械的现状能够有一个大致的了解，进而通过分析估测问题出现的原因、部位，进而可以使用相对应的维修方式进行维修，使得维修的效率达到最高。在进行机械维修的过程中，通常会使用故障树分析法、自诊断法、环境因素监测诊断法等维修方式。其中故障分析法指的是在逻辑的基础上，进行机器故障的分析，进而了解到各组成部分在机械中起到的作用，通过高效的逻辑分析来找出机械中出现问题的原因、部位，进而能够达到高效维修的目的。自诊断法指的是通过机械自身所拥有的故障检测系统来找到问题所在之处，进而进行相应的维修处理，这一个方法的故障检测主体是机器自身，能够大大降低维修成本，减少维修人员的工作量，在维修过程中将会优先使用该方式，如果出现该方式无法处理的问题的时候，才选择使用其他方式进行维修。环境因素检测法指的是通过机器周围的环境条件进行故障的检测，运用这种方式进行维修，能够快速的找到机器各组成部分的内在联系，进而能够更快地掌握故障所在之处，从根本上进行故障的维修处理。
2.2机电一体化在维修技术过程通道抗干扰措施
抑制过程通道上的干扰，主要措施是光电隔离，双绞线传输，阻抗匹配，电流传输和合理布线等。（1）光隔离。利用光耦合器的电流传输特性，在长线传输模块中可以在两个光电器件之间用连线“浮置”起来,这种方法不仅有效地消除了电流流经公共线路之间相互干扰产生的噪声电压，也有效地解决了长期驱动和阻抗匹配的问题。（2）双绞线传输。双绞线传输在传输的过程中一般应用于传输线路，而如果要使用同轴电缆，其带宽的优势使得阻抗高，从而使得共模干扰大大减少。因为使用双绞线进行传输会形成环路，这样使得各线路之间所产生的电磁相互抵消，进而减少了电磁干扰。（3）阻抗匹配长期传输，如果收发器两端的阻抗不匹配会产生信号反射，使信号失真，损坏程度和传输线路的传输频率和长度有关。（4）电流传输长期传输，用电流传输代替电压传输，可以获得更好的抗干扰能力。（5）合理布线强馈线必须单独走线,强信号线和弱信号线应避免平行。
2.3机电一体化在维修技术使用中场干扰的抑制
抑制场干扰常用的方式是进行有效的屏蔽以及接地处理。在进行抑制场干扰的实践过程中，需要重点注意几个方面：1.针对出现的静电干扰，可以将感应体进行接地处理，进而消除了接地回路产生的可能性；2.针对出现的电磁干扰，可以在进行有效的屏蔽的同时，将屏蔽设备的一端进行接地处理；3.在进行屏蔽处理的过程中，需要将屏蔽线与信号线、公共线严格区分，不能代替使用；4.在进行接线处理的过程中，严禁在各电路之间使用公共线路，防止线路串扰的情况出现。
3结束语
通过对于各种干扰对于系统产生影响的分析，可以看出，对于系统的干扰将会严重影响到系统的正常运行，从而使得数据的采集出现偏差，对于系统的控制失效，程序运行受阻，数据发生变化等等。在进行系统抗干扰的过程中，仅仅完善硬件抗干扰系统是不够的，需要同时完善软件抗干扰体系，才能够有效的达到抗干扰的目的。而计算机会自主进行抗干扰措施，即抗干扰处理需要在一定的条件下才能进行：1.在出现系统干扰的情况下，计算机本身的硬件以及功能模块不会受到根本上的影响，而对于出现损坏的部分进行一定程度上的监控管理；2.在出现系统干扰的情况下，计算机中的程序以及固化常数不会发生变化；3.再出现系统干扰的情况下，RAM能够快速的重新建立，同时在运行过程中不会有数据出现。数字滤波、宽度判断抗尖峰脉冲干扰等方法都能够有效地处理数据采样干扰，并且干扰信号的存在情况可以通过重复测试的方式进行检测。
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关键词：嵌入式；机电设备；电控系统；抗干扰
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：
引言
当前嵌入式系统发展如日中天，关于嵌入式系统设计的资料也是满天飞，但是关于嵌入系统的抗干扰技术却鲜见全面的论述，笔者从实际应用中总结出一套针对嵌入式系统软硬结合的综合抗干扰技术，具有很强的参考价值。
嵌入式系统的抗干扰是一项系统工程，要综合考虑，软硬结合，因地制宜，才能达到理想的效果。总的来说，嵌入式系统的抗干扰设计应采用以硬件为主，软件为辅，软硬结合的方法。因为软件的抗干扰是被动的，只有在程序异常出现后，或复位或执行其它相关操作；而硬件抗干扰却是主动的隔离外部干扰，保证系统的稳定运行。当然，一些软件的抗干扰技术也会对软件本身的BUG 具有很好的纠正作用，那就另做它论了。
1、抗干扰度技术设计的基本原则
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。
1.1 抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源。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。减小干扰源主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的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：
1.1.1 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。
1.1.2 在继电器接点两端并接火花抑制电路，减小电火花影响。
1.1.3 布线时避免90 度折线，减少高频噪声发射。
1.1.4 可控硅两端并接RC 抑制电路，减小可控硅产生的噪声。
1.2 按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类
1.2.1 所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。
1.2.2 所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器件上加屏蔽罩。
2、硬件干扰分析与应对措施
在分析硬件干扰的时候，我们要分清三个主体：干扰源，干扰途径与扰设备。如图1 所示，搞清楚了这三个主体，我们就可以有的放矢，无往而不胜。
就干扰源而言，分系统内部干扰源与外部干扰源，在系统内部应区分哪些是高频信号，哪些是低频信号，哪些是大电流电路，哪些是小电流电路，以便在电路设计时有针对性的进行处理。而对干扰途径，无非是传导、近场感应与远场辐射。对传导干扰就在传输线路中对干扰信号进行阻挡或滤除，而对付感应与辐射干扰的重要手段就是屏蔽。另外，热干扰也是不可忽视的一种，设计时要注意发热器件对注意器件的影响，并注意隔离。
对于传导干扰，通常的采用的技术有滤波技术、吸收技术、隔离技术等。滤波技术等。滤波技术的主要实现方式是结构各异、特性不同的滤波器，包括电容滤波器，电感滤波器，电感电容滤波器，电阻电容滤波器等。在使用滤波器时，要对有用和无用的信号进行透彻的分析，至少要明确有用的信号的频率特征，以便有的放矢，合理的选择滤波器的截止频率，控制滤波器的斜率、纹波与漂移，同时还要考虑滤波器的阻抗匹配问题与插入损耗。另一种抑制传导干扰的器件是铁氧体磁珠，又称屏蔽珠、抗干扰，或者电磁/射频干扰抑制器。与大多数滤波器将干扰信号反射回源端或转换成电场、磁场可能形成二次干扰不同，铁氧体磁珠在高频段呈现为阻性，可将干扰信号转化热量，具有较好的高频抗干扰作用。由于它容易使用，抑制效果好，价格便宜和占用空间小等诸多优点，当前应用十分广泛。隔离技术也通常用来抑制传导干扰，其实质是彻底切断干扰的传输通道，以达到抗干扰的目的。常用的隔离方法有光电隔离、继电器隔离与变压器隔离等，使用时应根据不同的信号选择不同的隔离方法。
对于感应与辐射干扰，主要靠屏蔽技术。屏蔽技术能有效地抑制通过自由空间传播的电磁干扰，通过屏蔽技术，可以限制系统内部对外部元件和装置的干扰，同时也防止来自系统外部的干扰进入系统。按其原理，屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。为了抑制由电场感应引起的干扰，应采取以下措施：
增大扰电路与干扰源间的距离，以减小两者之间的分布电容；尽量使扰线路贴近地平面，以增大其对地电容；在扰电路与干扰源间之间插入金属薄板，实施屏蔽。
3、软件系统抗干扰措施
一个系统能够正常运行，硬件抗干扰措施很重要，同时在硬件抗干扰措施的基础上，再采取必要的软件抗干扰技术。软件抗干扰技术具有灵活方便、简单等特点，合理的软件防干扰措施保证系统在干扰出现的情况下也能使系统正常运行。
3.1 信号采集防干扰技术在信号采集过程中，传感器中采集的信号的总会出现干扰信号，在硬件上常采取滤波器对信号实现频率滤波，在软件上通过程序对模拟信号多次采样，并在此基础上，通过软件算法提取最逼近真值数据。通常使用的方法有：算术平均法、中值法、抑制脉冲算术平均法、一阶惯性滤波法、程序判断滤波法和递推平均滤波法等。对一点数据连续采样多次，求得其平均值，采样结果就为平均值，这样可以减少干扰信号对采集结果的影响。如果造成采样数据时大或时小，就对一个采样点连续采集多个信号，根据中值算法，采集结果取中值。还可利用程序判断滤波法用软件方法代替硬件RC 滤波器。如果在连续采集数据之间插入延时程序，还能够对付较宽的干扰。
3.2 软件看门狗技术数字信号由于受各种情况下的干扰影响容易出错,可能导致程序指针PC 发生失控，影响程序正常运行，甚至出现死机或是程序非正常地进入某个死循环。看门狗电路就是当系统出现死机、系统崩溃或误操作等问题，由看门狗电路发出复位信号，使系统重新开始运行。看门狗技术是一种软、硬件结合的抗程序“跑飞”措施，用引导指令强行将捕获到的失控程序引向复位入口地址，使程序正常运行。
3.3 循环冗余检查技术就是在每个数据块中加入一个设置检查点（称之为帧），每一个检查点包含了帧的详细信息。循环冗余检查（CRC）是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和完整性。如果出现故障，则程序回到上一检查点开始重新执行，这样可以完全消除错误。对程序流向起决定作用的指令和某些对系统工作状态起重要作用的指令，对指令的一次采样改为循环采样、处理控制输出。即当软件受到干扰，程序“跑飞”后，往往将一些操作数当作指令代码来执行，从而引起整个程序的混乱。采用“指令冗余技术检查”是使程序从“跑飞”状态恢复正常的一种有效措施。可有效地消除偶然干扰。
3.4 数据的保护与恢复技术数据保护的目标就是提供数据恢复的途径。在编写程序时，对于由指令受到干扰程序“跑飞”，可以考虑在每次“跑飞”前都尽可能地保护起来以便必要时恢复。在机电设备嵌入系统的实际应用中，往往会遇到两种情况：第一种是系统电压瞬时欠压导致系统不能正常工作；第二种是系统意外掉电导致重要数据丢失而不能恢复。为支持系统正常工作，必须强制复位，I/O端口和寄存器中的内容都将变成保护时的设定值。因此单片机在重新启动后，首先执行数据恢复程序，把被保护的内容恢复还原。表现在技术上，就是近年来非常流行的持续数据保护，这种技术使数据可以恢复的更快、停机时间更短、业务中断更少。
结束语
综上所述，结合硬件与软件抗干扰技术，我们对嵌入式系统的抗干扰技术进行了系统而又全面的分析，在实际设计中，一定要统筹兼顾，软硬兼施，综合各种抗干扰技术，结合产品自身特点，有针对性的实施，只有这样，才能达到最佳效果。
参考文献
【关键词】扩谱通信技术 抗干扰 信号处理 应用
1 引言
当前是一个信息时代，我们生活中充斥着各种各样的信息，而信号是信息的一个重要载体，它承载着许许多多的信息，所以对信号的处理就显得尤为重要。信号处理是获取的信息的一个途径，如果不能够对信息加以有效的处理，那么它所承载的信息也是毫无意义的。当前许多对信号进行处理的方式都不能够很好地避免干扰，而将扩谱通信抗干扰技术应用到信号处理中就可以很好地解决这一问题，所以对扩谱通信抗干扰技术在信号处理中的应用进行研究是非常有必要的。
2 基于盲源分离的直接序列扩谱抗干扰研究
2.1 盲源分离原理
现代信号处理是一个热门的研究领域，而扩谱抗干扰技术也有着许许多多的分类，所谓盲源分离主要是在未知信道、无法直接观察源信号或仅存在少量信道信息的条件下，将混合在一起的信号借助一定的手段进行有效分离的技术。在盲源分离过程中，信号的混合一般是通过掌握部分知识的信道来完成，该信道一般具有相关性、非高斯性、非平稳性等特点。在实际使用过程中，大部分信号都是多个源信号的混合。一般而言，在这些混合信号中，都包含着扩谱信号与干扰信号，而扩谱信号和常见的干扰信号之间是有着独立的统计性的，正是由于它们具有独立统计性，所以才使得它们能够满足盲源分离的要求。
2.2 盲源分离方法
随着盲源分离理论的出现，大部分研究人员借助各种类型的迭代算法及对照函数，研发出了大量的盲源分离优秀算法。目前，二阶盲辨识算法、特征矩阵联合对角化算法、快速不动点独立分货分析及二阶非平稳源信号分离是比较常用的分离方法。通过盲源分离，可以有效的分离出混合信号中的扩谱信号与干扰信号，分离出干扰信号之后再对其进行处理，使得扩谱信号能够得到有效的传递，从而增强了扩谱通信的抗干扰能力。
3 基于盲源分离的跳频通信抗干扰研究
3.1 跳频通信及面临的主要干扰
目前跳频通信已经成为保密通信和军用的主要方式。在跳频通信中，一般要求通信收发双方事先约定好跳频图案和同步算法，并按照预先设定好的跳频图案和同步算法进行信息的传播。由于跳频通信载频会随着时间的推移而不断发生改变，这样就会使非目标接收方无法准确掌握载频的变化，从而降低了截获跳频信号的可能。此外，跳频通信还能够实现多用户多址接入，从而提高了信息传输的保密性。
跳频通信面临的干扰一般可以划分为两大类，分别是相关干扰和非相关干扰。而非相关干扰与通信信号仅存在比较小的相关性，甚至不存在相关性。在跳频信号中，非相关干扰先验信息需求较少，而且具有良好的干扰效果，因此成为现在比较常用的方法。
3.2 提高跳频通信抗干扰的措施
一般而言，调频载频的伪随机跳变会对信号统计的独立性产生一定的影响，为了能够消除这种影响，可以将接收到的调频信号进行解跳及滤波处理，进行解跳及滤波处理之后再进行混合矩阵的分离迭代，然后设计出基于盲源分离的调频通信抗干扰算法。经过实验和测试发现，这种基于盲源分离的调频抗干扰算法具有很好的有效性和鲁棒性。调频信号与常见的干扰信号时频分别是不相同的，所以根据这一特性提出来相应的抗干扰算法，然后又将矩阵进行联合对角化，从而将跳频信号与干扰信号进行分离，结果表明，该算法能够有效地减少噪声和干扰信号的功率，从而起到良好的抗干扰效果。基于盲源分离的跳频通信抗干扰技术也是一种非常有效的抗干扰方式，它对于现代信号处理有着非常重要的意义。
4 基于多形态自学习的压缩感知跳频通信抗干扰研究
4.1 压缩感知跳频通信抗干扰的表现
直接序列扩谱抗干扰技术和跳频通信抗干扰技术都是非常有效的扩谱通信抗干扰技术，除了这两种技术之外，还有基于多形态自学习的压缩感知跳频通信抗干扰技术也常常被应用于现代的信号处理之中。因为跳频信号的时频分布是随着载频的伪随机跳变而不断变化的，而常见的干扰都有着自己的时频特征，利用这些时频特征的差异可以找到干扰信号。要想对干扰信号进行有效的屏蔽，必须要深入挖掘各种类型信号的特征，了解了这些信号的特征之后，就可以区分哪些是干扰信号哪些是扩谱通信信号。
4.2 提高压缩感知跳频通信抗干扰的措施
基于自学习的压缩感知调频通信抗干扰技术首先是对常见干扰信号的时频分布特征加以研究，然后再根据调频信号和干扰信号的形态特征来建立起相应的稀疏表达域。了解了常见干扰信号的稀疏表达域之后，这里以扫频干扰为例，再设计出一种与之相匹配的非线性变换，这样就可以进行实时的扫描，进而通过自学习来获得扫频干扰压缩感知字典。当前，寻找更加匹配信号特征的表达方式是信号处理发展的一个重要趋势，所以说从信号自身出发，然后再去寻找相应的结构特征，是一个很好的研究思路。基于自学习的稀疏域对于信号的内在结构特征可以进行充分的表示，再加之当前我国的图像设备也越来越多的被应用在了信号处理之中，可以对这些图像设备加以充分的利用，进而实现对于稀疏域的研究。对于扩谱通信抗干扰技术的研究远不止于此，但是我国当前的研究与国外仍然存在着一定的差距，所以必须要对扩谱通信抗干扰技术在现代信号处理中的应用进行深入的研究。
5 结语
本文对扩谱通信抗干扰技术在现代信号处理之中的应用进行了一定的研究，总结了当前基于盲源分离的直接序列扩谱抗干扰研究、基于盲源分离的跳频通信抗干扰研究和基于多形态自学习的压缩感知跳频通信抗干扰研究，以期能够为我国的现代信号处理研究做出一定的参考，同时也希望我国的扩谱通信抗干扰研究实现新的发展。
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关键词：电力线载波；阻抗；噪声；衰减；BPSK
1 电力线载波通信技术
在电力线通信（PLC）技术中，为了达到电力线数据通信的目的，通常是使用高频信号作为原始信号的载波，并将载波与原始信号相乘后的信号加载到电力线上。本文通过对PLC通信信道的分析，分析了FSK和BFSK调制技术的抗干扰性能，采用BPSK调制技术的低压电力线载波通信系统具有较强的抗干扰能力，为提高PLC通信能力，降低误码率提供了新的发展。
2 低压电力线信道特性分析
在低压电力线技术中，信道所具有的特性主要有三个：输入阻抗特性、噪声干扰特性和信号衰减特性，在下文中，我们将通过这三个方面对迪亚店里信号传输特性的影响做详细分析与研究。
2.1 输入阻抗特性
在低压电力线信道中，输入阻抗这一特性对于载波信号的传输速率有着巨大的影响，它是一个等效阻抗，具体是指电力线载波信号发送电路和电力线接触的驱动点向低压配电网方向看的等效阻抗。
大量实践研究表明，不同频率下，阻抗随时间的变化是不同的，在某些特性频率下，阻抗随时间的变化比较大。根据上文的分析以及查阅的大量资料，在低压电力线信道中，阻抗特性的变化规律是十分复杂的，由于用电器的随机性切入电网的规律，阻抗也随之随机性变化，并且没有严格随频率增加/减小，阻抗就增加/减小的规律，变化范围也比较大，最小是会小于1欧姆，目前现场只发现感性阻抗。
2.2 噪声干扰特性
在低压电力线上，连接的用电设备是繁杂多样的，不同用电设备对电力线造成的噪声污染程度也是不一样的，一些非线性用电设备、大功率变频设备、开关电源设备等对电力线产生的噪声污染是最大的。根据划分方法不同，噪声可以有多种分类，根据不同的噪声性质将其分为五类：窄带噪声；与工频同步的周期性噪声；与工频异步的周期性噪声；突发性噪声；有色背景噪声。
当然，用另一种方法划分，分类将会不同，比如通过整体来看的话，前文的五类噪声可以归纳为两类：脉冲噪声和背景噪声。在前文中，如果按噪声性质划分的五类噪声来看，前三种随着时间的流逝，其只会有很小的变化，所以可以称之为背景噪声；后两种随着时间变化，噪声的变化也非常大，可以称为脉冲噪声。从资料以及分析中，我们可以得到关于低压电力线信道噪声的部分基本特点：存在随机成分、存在连续性的背景噪声、具有多变性、存在周期性成分等显著特点。
2.3 信号衰减特性
在理论上，电力线不是一个很好地传输介质，在低压电力线上传输的高频信号必然存在一定的衰减。
在实际使用中，许多的研究已经表明，对于不同频率的信号，在电力线上传输造成的衰减是不同的，在特定的频率上，衰减的变化时非常明显的。许多的研究以及资料都显示，信号的衰减主要取决于线路布线，分支越多衰减越大，并且没有严格的随频率增加/减小，衰减就增加/减小的规律，由于存在反射、驻波等复杂现象，使得信号衰减存在突然跌落或增加。
3 低压电力信道模型
在研究中，被学界所认同的信道模型基本只有多径信道传输模型。多径信道传输模型的主要理论是在线路阻抗的不连续的情况下，信号会产生多径传输，模型的一些参数是需要从信道中随时提取的。多径信道传输模型主要体现的是由于阻抗不匹配，其产生的反射在各路径上会引起衰减。
实际情况中，对于多径信道模型所需要的参数不容易取得，所以研究时会将信道简化。
4 载波调制技术分析
前文已经讲过，在理论上，电力线不是一个理想的信号传输信道，其上存在很多干扰，这就对信号的抗干扰能力提出了很高的要求，目前比较常用的是载波调制技术。从字面上就可以理解，调制技术重在调制，即对于载波的一个或几个参数，让其根据调制信号的规律变化。当前调制技术是非常多的，在实际使用中，需要考虑的方面很多，主要从硬件成本、传输速率以及技术原理复杂度上考虑，本文选用的是FSK和BPSK技术分析。下面对这两种调制技术的原理和抗干扰能力作详细研究和分析。
4.1 FSK和BPSK调制技术
FSK的原理相对比较简单，即通过载波的频率变化实现数字信息的传递。使用时，载波的频率会随二进制基带信号在某两个特定的频率点之间发生变化。FSK可以简单的当做是两个不同频率信号叠加在一起。
FSK信号的解调方法有同步检测法和包络检波法两种。以同步检测法为例，其FSK系统的总误码率在大信噪比（r>>1）时为
BPSK的原理相对复杂一点，它是通过载波相位的变化实现数字信息的传递的，同时，载波的振幅和频率是不会发生变化的。BPSK信号相干解调时系统的总误码率在大信噪比时（r>>1）时为
4.2 FSK和BPSK抗干扰仿真实验
为了能够更为真实的比较两种调制技术在多干扰环境下抗干扰性能的优劣，本文将会模拟真实的低压电力线信道，我们将会使用System View作为仿真软件，其版本号是5.0。
首先，我们要做的是建立信道的仿真框图，它的前提是前文中对实际电力线信道的分析与结论。
5 结果分析
关键词：无线局域网；扩频通信；处理增益；直扩；跳频
随着越来越多的WiFi智能手机和终端的出现，无线局域网（WLAN）成为宽带数据业务的主要承载方式。
无线局域网是相当便利的数据传输系统，利用射频技术，取代旧式双绞线构成的局域网络，使得无线局域网络架构简单。无线局域网络工作于2.5GHz或5GHz频段，具有灵活、安装便捷、易进行网络规划调整、易于扩展等优点。随着应用环境的更新与发展，电缆铺设的局域网络重新安装费时费力，成本很高，架设无线局域网络就成为最佳解决方案。与此同时，无线局域网也存在很多不足之处，如网络性能不稳定，无线局域网是依靠无线电波进行传输的，而建筑物、车辆、树木和其他障碍物都可能阻碍电磁波的传输，影响网络性能；传输速率，目前无线局域网的最大传输速率为150Mbit/s，适合个人终端盒小规模网络；安全性，无线信号发散，容易被监听，造成信息泄露。无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，系统利用射频无线电或红外线，借助扩频通信技术，实现固定、半移动网络终端对Internet网络进行较远距离的高速连接访问。
无线局域网主要信息安全保障技术有验证与加密、网络嗅探技术还有扩频技术。扩频技术即扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication）简称扩频通信，是扩展频谱通信的简称，是指用来传输信息所用的带宽远大于此信息所需最小带宽的一种通信方式。扩频通信技术具有抑制干扰能力强、信号功率谱密度低、信号便于隐藏和保密等特点，被广泛的应用于移动通信领域，使得无线通信的信号强度、抗干扰性以及安全性都得到了极大的飞跃。扩频通信系统的重要参数是扩频通信系统的处理增益GP，是扩频信号带宽与原始信号带宽的比值，一般GP值远大于10。
扩频通信是基于信息论和抗干扰理论的信息传输方式，它与卫星通信、光纤通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信系统可以认为是扩频和解扩的变换对，其物理模型如图a、图b所示，（a）发射；（b）接收：
扩频通信系统具备3个主要特征：载波是一种不可预测的，或称之为伪随机的带宽信号；载波的带宽比调制数据的带宽要宽得多；接收过程是通过将本地产生的带宽载波信号的复制信号与接收到的宽带信号相关来实现的。
1 扩频通信技的类型
1.1 直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）
简称直扩（DS）。就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。原理是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。接受机在收到发射信号后，首先通过伪码同步捕获电路来捕获发送来到伪码精确相位，并由次产生跟发送端的伪码相位完全一致的伪码相位，作为本地解扩信号，以便能够及时恢复出数据信息，完成整个直扩通信系统的信号接收。直扩的优点是抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、抗截获能力强、可同频工作、通信速率高。在实际应用中会遇到以下几个问题，频道数减少、带宽增大和信息量增大。
1.2 跳频扩频
又被称为跳频扩频技术（FH）。是指用伪随机码序列进行频移键控，使载波频率不断跳变而扩展频谱的一种方法。与直扩技术完全不同，跳频系统是靠载频的随机跳变，躲避干扰，将干扰排斥在接收通道以外来达到抗干扰的目的。跳频相当于瞬时窄带通信系统，不会得到直接序列扩频的处理增益。优点是抗干扰，跳频越高抗干扰的性能越好。
1.3 跳时（TH）
与跳频相似，是使发射信号在时间轴上跳变。跳时也可以看成是一种时分系统，不同的在于它不是在一帧中固定分配一定位置的时片，而是由扩频码序列控制按一定规律跳变位置的时片。跳时系统的处理增益是一帧中所分的时片数。
1.4 脉冲调频
模拟磁带地震记录的一种方式。发信端发出射频脉冲信号，在每一脉冲周期中频率按某种方式变化。在收信端用色散滤波器解调信号，使进入滤波器的宽脉冲前后经过不同时延而同时到达输出端。这种记录方式不受与记录条件有关的幅度畸变的影响，提高了抗干扰能力和信噪比。
1.5 混合扩频
将多种基本扩频方法结合起来，以提高系统综合性能。例如：直扩和跳频的结合（DS/FH），跳频和跳时的结合（FH/TH），等。可兼顾各种性能，又比单一扩频技术的效果要好。
2 扩频技术的特点
与其他通信手段相比，扩频通信占用的信道频带宽得多，具有以下特点：
2.1 信号便于隐蔽和保密
保密性好是扩频通信最初在军事通信中获得应用的主要原因。由于扩频系统使用周期很长的伪随机友进行扩频，经调制后的数字信息类似于随机噪声，在接收端进行解扩时，只有采用与发送端同步的扩频码才能正确恢复发送的信息。
2.2 抗干扰性能强
抗干扰能力强势扩频通信最基本的特点。扩频系统的扩展频道越宽，获得的处理增益越高，干扰容限就越大，抗干扰能力就越强。接收端采用与发送端同步的扩频码解扩后，有用信号得到恢复，其他干扰信号的频谱都被展宽了，从而使得落入信息带宽内的干扰强度大大降低，从而抑制了干扰。
2.3 抑制多径衰减
由于扩频通信系统的信号频谱被展宽，所以扩频系统具有潜在的抗频率选择性衰落的能力，此外，扩频通信系统还能有效地克服多径干扰。
2.4 可以实现码分多址通信
扩频通信系统中采用伪随机序列扩频，在实际的通信系统中可以利用不同的伪随机序列作为不同用户的地址码，从而实现码多分址通信。
2.5 可进行高分辨率测距
当需要传输数据，又不具备有线通信条件是，无线扩频通信作为最简便快捷的方法当为首选。扩频通信技术还在一下环境中表现了明显的优越性：有线线路的备份，接入结构和终端用户经常变动，无法铺设有线线路，两个有线网络的连接等。
对于无线局域网来说，最重要的衡量指标是抗干扰性和保密性。扩频通信技术的抗干扰性和保密性使其在无线局域网中的应用十分广泛。
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