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時(shí)間：2023-10-27 10:36:07
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【關(guān)鍵詞】信號(hào)處理 雷達(dá)信號(hào) 處理機(jī)顯控 通信技術(shù)
雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)是在各種雜波、干擾背景下，檢測(cè)目標(biāo)有效回波信號(hào)的關(guān)鍵，影響雷達(dá)信號(hào)捕捉效果，影響雷達(dá)定位探測(cè)準(zhǔn)確性和有效性。本文將以雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)顯控與通信技術(shù)為研究對(duì)象，結(jié)合雷達(dá)信號(hào)處理基本理論，對(duì)雷達(dá)信息處理機(jī)顯控問題展開研究，分析如何實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)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(duì)信號(hào)處理機(jī)顯控的負(fù)面影響，從而使雷達(dá)功能得到更好發(fā)揮，提高顯控水平，保證探測(cè)質(zhì)量。
1 雷達(dá)功能與特點(diǎn)
雷達(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備，是通過無線電定位方式，來實(shí)現(xiàn)無線電探測(cè)與測(cè)距，通過回波測(cè)定發(fā)現(xiàn)探測(cè)目標(biāo)空間位置信息，由于雷達(dá)通過無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)探測(cè)，所以也被稱為 “無線電定位”。其探測(cè)原理是通過發(fā)射電磁波，對(duì)探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行照射，在通過天線接收其回波，提取回波信息，來獲取測(cè)定目標(biāo)速度、方位、高度等信息。探測(cè)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(jìn)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(dá)技術(shù)最早出現(xiàn)于一戰(zhàn)時(shí)期，但由于當(dāng)時(shí)受到技術(shù)水平限制，探測(cè)范圍和準(zhǔn)確性都存在局限。二戰(zhàn)時(shí)期雷達(dá)技術(shù)得到實(shí)際運(yùn)用，且已十分成熟，能實(shí)現(xiàn)地對(duì)空、空對(duì)空、空對(duì)地的探測(cè)識(shí)別。隨后更融入了脈沖跟蹤技術(shù)，能通過跟蹤模式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤探測(cè)，且探測(cè)中系統(tǒng)能自動(dòng)修正干擾誤差，提高探測(cè)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(cè)技術(shù)融入雷達(dá)領(lǐng)域，使雷達(dá)探測(cè)實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化，能自動(dòng)進(jìn)行多目標(biāo)跟蹤探測(cè)，在軍事領(lǐng)域中做出了巨大貢獻(xiàn)。
2 雷達(dá)通信技術(shù)
雷達(dá)應(yīng)用非常廣泛，可探測(cè)飛機(jī)、艦艇、導(dǎo)彈。除軍事用途外，還可用來為飛機(jī)、船只導(dǎo)航。另一方面，氣象領(lǐng)域中的應(yīng)用，可探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨、烏云，以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)天氣目的。雷達(dá)通信基本過程是，發(fā)射機(jī)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(jìn)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(jìn)行信號(hào)處理。距離測(cè)量是根據(jù)回波延遲時(shí)間判斷，計(jì)算公式為S=CT/2。方向探測(cè)通常利用天線方向性，測(cè)定方位角和俯仰角。速度測(cè)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(shí)際上雷達(dá)應(yīng)用中，通信過程可能受到干擾設(shè)備或其他外部信號(hào)干擾，同時(shí)會(huì)被電子偵察設(shè)備探測(cè)到通信信號(hào)。因此，要加強(qiáng)雷達(dá)抗干擾，反偵察能力?，F(xiàn)代雷達(dá)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(dá)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(shí)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(dá)信號(hào)處理機(jī)顯控
通過前文分析不難看出雷達(dá)探測(cè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。雷達(dá)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(dá)、預(yù)警雷達(dá)、引導(dǎo)指揮雷達(dá)、機(jī)載雷達(dá)、氣象雷達(dá)、航行管制雷達(dá)等。雷達(dá)探測(cè)不受天氣影響，穿透力強(qiáng)，探測(cè)效果好。但探測(cè)有效性和準(zhǔn)確性，通常與信號(hào)處理機(jī)顯控有直接關(guān)系。近些年來，現(xiàn)代雷達(dá)中接收采樣數(shù)據(jù)量成倍增加，信號(hào)處理機(jī)顯控難度提高，使得信號(hào)處理機(jī)顯控成為雷達(dá)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(hào)，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(shí)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(huì)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(cè)，通過CFAR檢測(cè)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(jìn)行波篩選，將雜波進(jìn)行掩蓋，避免雜波干擾。但實(shí)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(huì)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(bǔ)理論值誤差問題，則可通過改進(jìn)濾波方式，實(shí)現(xiàn)抑制雜波，保障顯控準(zhǔn)確性與有效性。例如，對(duì)多普勒濾波器進(jìn)行利用。該濾波器能有效提高顯控質(zhì)量，通過FIR實(shí)現(xiàn)濾波，抗干擾性能非常好，而且容易實(shí)現(xiàn)。除以上幾種技術(shù)手段還，近些年來，很多雷達(dá)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(shí)現(xiàn)抑制雜波，從而改善信號(hào)接收機(jī)性能，全面提高接收有效性，實(shí)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(diǎn)和適用范圍，具體應(yīng)用中，要根據(jù)雷達(dá)信號(hào)接收機(jī)特點(diǎn)和顯控要求及實(shí)際雜波特性規(guī)律選擇抑制方式。
4 結(jié)束語
雷達(dá)探測(cè)不受地形，天氣情況影響，而且探測(cè)距離遠(yuǎn)，準(zhǔn)確性與可靠性高，能應(yīng)于海洋探測(cè)、地理探測(cè)、航空探測(cè)等眾多領(lǐng)域。但隨著雷達(dá)數(shù)字化的發(fā)生，接收機(jī)采樣數(shù)據(jù)量越來越大，使得信號(hào)處理機(jī)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(shí)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(xiàn)
[1]梁成壯.雷達(dá)伺服系統(tǒng)功能仿真和性能測(cè)試軟件平臺(tái)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(dá)信號(hào)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(dá)導(dǎo)引頭信號(hào)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(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備，是通過無線電定位方式，來實(shí)現(xiàn)無線電探測(cè)與測(cè)距，通過回波測(cè)定發(fā)現(xiàn)探測(cè)目標(biāo)空間位置信息，由于雷達(dá)通過無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)探測(cè)，所以也被稱為“無線電定位”。其探測(cè)原理是通過發(fā)射電磁波，對(duì)探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行照射，在通過天線接收其回波，提取回波信息，來獲取測(cè)定目標(biāo)速度、方位、高度等信息。探測(cè)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(jìn)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(dá)技術(shù)最早出現(xiàn)于一戰(zhàn)時(shí)期，但由于當(dāng)時(shí)受到技術(shù)水平限制，探測(cè)范圍和準(zhǔn)確性都存在局限。二戰(zhàn)時(shí)期雷達(dá)技術(shù)得到實(shí)際運(yùn)用，且已十分成熟，能實(shí)現(xiàn)地對(duì)空、空對(duì)空、空對(duì)地的探測(cè)識(shí)別。隨后更融入了脈沖跟蹤技術(shù)，能通過跟蹤模式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤探測(cè)，且探測(cè)中系統(tǒng)能自動(dòng)修正干擾誤差，提高探測(cè)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(cè)技術(shù)融入雷達(dá)領(lǐng)域，使雷達(dá)探測(cè)實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化，能自動(dòng)進(jìn)行多目標(biāo)跟蹤探測(cè)，在軍事領(lǐng)域中做出了巨大貢獻(xiàn)。
2雷達(dá)通信技術(shù)
雷達(dá)應(yīng)用非常廣泛，可探測(cè)飛機(jī)、艦艇、導(dǎo)彈。除軍事用途外，還可用來為飛機(jī)、船只導(dǎo)航。另一方面，氣象領(lǐng)域中的應(yīng)用，可探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨、烏云，以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)天氣目的。雷達(dá)通信基本過程是，發(fā)射機(jī)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(jìn)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(jìn)行信號(hào)處理。距離測(cè)量是根據(jù)回波延遲時(shí)間判斷，計(jì)算公式為S=CT/2。方向探測(cè)通常利用天線方向性，測(cè)定方位角和俯仰角。速度測(cè)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(shí)際上雷達(dá)應(yīng)用中，通信過程可能受到干擾設(shè)備或其他外部信號(hào)干擾，同時(shí)會(huì)被電子偵察設(shè)備探測(cè)到通信信號(hào)。因此，要加強(qiáng)雷達(dá)抗干擾，反偵察能力?，F(xiàn)代雷達(dá)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(dá)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(shí)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(dá)信號(hào)處理機(jī)顯控
通過前文分析不難看出雷達(dá)探測(cè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。雷達(dá)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(dá)、預(yù)警雷達(dá)、引導(dǎo)指揮雷達(dá)、機(jī)載雷達(dá)、氣象雷達(dá)、航行管制雷達(dá)等。雷達(dá)探測(cè)不受天氣影響，穿透力強(qiáng)，探測(cè)效果好。但探測(cè)有效性和準(zhǔn)確性，通常與信號(hào)處理機(jī)顯控有直接關(guān)系。近些年來，現(xiàn)代雷達(dá)中接收采樣數(shù)據(jù)量成倍增加，信號(hào)處理機(jī)顯控難度提高，使得信號(hào)處理機(jī)顯控成為雷達(dá)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(hào)，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(shí)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(huì)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(cè)，通過CFAR檢測(cè)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(jìn)行波篩選，將雜波進(jìn)行掩蓋，避免雜波干擾。但實(shí)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(huì)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(bǔ)理論值誤差問題，則可通過改進(jìn)濾波方式，實(shí)現(xiàn)抑制雜波，保障顯控準(zhǔn)確性與有效性。例如，對(duì)多普勒濾波器進(jìn)行利用。該濾波器能有效提高顯控質(zhì)量，通過FIR實(shí)現(xiàn)濾波，抗干擾性能非常好，而且容易實(shí)現(xiàn)。除以上幾種技術(shù)手段還，近些年來，很多雷達(dá)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(shí)現(xiàn)抑制雜波，從而改善信號(hào)接收機(jī)性能，全面提高接收有效性，實(shí)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(diǎn)和適用范圍，具體應(yīng)用中，要根據(jù)雷達(dá)信號(hào)接收機(jī)特點(diǎn)和顯控要求及實(shí)際雜波特性規(guī)律選擇抑制方式。
4結(jié)束語
雷達(dá)探測(cè)不受地形，天氣情況影響，而且探測(cè)距離遠(yuǎn)，準(zhǔn)確性與可靠性高，能應(yīng)于海洋探測(cè)、地理探測(cè)、航空探測(cè)等眾多領(lǐng)域。但隨著雷達(dá)數(shù)字化的發(fā)生，接收機(jī)采樣數(shù)據(jù)量越來越大，使得信號(hào)處理機(jī)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(shí)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(tuán)有限責(zé)任公司
參考文獻(xiàn):
中圖分類號(hào)：TM91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）02-0186-01
近年來，我國微波信號(hào)光纖傳輸技術(shù)取得了一定程度的進(jìn)展，被廣泛應(yīng)用于社會(huì)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(kuò)張，制約了微波通信傳輸技術(shù)的發(fā)展，微波信號(hào)光纖傳輸技術(shù)則在這一背景下應(yīng)運(yùn)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(hào)覆蓋率得以有效提高。
1 微波信號(hào)光纖傳輸技術(shù)
微波通信即通過0.1～1m之間的電磁波進(jìn)行的通信。而微波信號(hào)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(hào)驅(qū)動(dòng)相匹配的調(diào)制或電頻輸出后，實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的遠(yuǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)的過程中會(huì)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(yùn)作要求。降低系統(tǒng)噪音主要是通過降噪技術(shù)，采用自動(dòng)功率控制技術(shù)以及自動(dòng)溫度控制裝置可對(duì)芯片溫度的漂移與散失進(jìn)行有效控制，進(jìn)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(dòng)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(hào)功率大于1550mm波長時(shí)，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(qiáng)、輸出光譜較窄、波長太長有著直接聯(lián)系，使光信號(hào)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(jìn)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(qiáng)，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(huì)出現(xiàn)極為雜散且密度較高的噪聲信號(hào)，該類信號(hào)超出了相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)“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(jìn)而拓寬輸出光譜寬度，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)最大距離的傳輸。
1.3 預(yù)失真補(bǔ)償技術(shù)
若光電調(diào)制器、動(dòng)態(tài)范圍等不符合各項(xiàng)參數(shù)要求，則會(huì)造成微波信號(hào)失真。電光轉(zhuǎn)換器以預(yù)失真補(bǔ)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(bǔ)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(hào)的一種技術(shù)，這些信號(hào)與非線性失真信號(hào)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(hào)光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用
微波信號(hào)光纖傳輸技術(shù)具備較大優(yōu)勢(shì)，如其信號(hào)動(dòng)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(hào)之間的安全，保證信號(hào)能不受到電磁干擾的影響，穩(wěn)定工作。同時(shí)，微波信號(hào)光纖傳輸技術(shù)的耗材較低、信號(hào)可遠(yuǎn)距離傳輸、各項(xiàng)通信系統(tǒng)與偵測(cè)系統(tǒng)具備高隱蔽性和抗毀滅性。此外，微波信號(hào)光纖傳輸技術(shù)的寬帶能滿足遠(yuǎn)程穩(wěn)定傳輸要求，不會(huì)由于距離較遠(yuǎn)而導(dǎo)致各項(xiàng)通信信號(hào)失真。
2.1 在信號(hào)傳輸中應(yīng)用
利用微波信號(hào)光纖傳輸技術(shù)進(jìn)行信號(hào)傳輸，無需安裝天線，可避免受到天線安裝要求的地點(diǎn)限制，并且在一般情況下，微波信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)若需要安裝天線，可在偏僻地方進(jìn)行安裝，以保證信號(hào)質(zhì)量，同時(shí)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(diǎn)與辦公地點(diǎn)之間奔波。
2.2 在移動(dòng)通信中應(yīng)用
3G與4G移動(dòng)通信對(duì)傳輸系統(tǒng)的要求較高，微波傳輸信號(hào)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(chǎng)、火車站、機(jī)場(chǎng)等地區(qū)都可滿足信號(hào)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(hào)覆蓋率。
2.3 在多數(shù)據(jù)連接中的應(yīng)用
在微波信號(hào)光纖中，可以將10個(gè)、20個(gè)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(shí)省去較高的同軸電纜、密封波導(dǎo)或銅纜等費(fèi)用。此外，在相控陣?yán)走_(dá)中應(yīng)用微波信號(hào)光纖傳輸技術(shù)也可實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定、精確、靈活的光纖延時(shí)線。
3 結(jié)束語
綜上所述，微波信號(hào)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(hào)光纖傳輸技術(shù)低耗損、大動(dòng)態(tài)、安全性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，將其廣泛應(yīng)用于電子戰(zhàn)、移動(dòng)通信信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)傳輸及各類電子系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)各類信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳播，為我國電子通信事業(yè)的發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1] 何煒.微波信號(hào)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(hào)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(yùn)輸系統(tǒng)的日漸完善，信號(hào)系統(tǒng)對(duì)于鐵路交通系統(tǒng)越來越重要，當(dāng)今的信號(hào)系統(tǒng)已將數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)等進(jìn)行結(jié)合，逐漸跟隨科技發(fā)展的腳步走向自動(dòng)化。對(duì)于先進(jìn)技術(shù)的大量應(yīng)用也使得鐵路信號(hào)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(duì)鐵路通信信號(hào)產(chǎn)品的電磁兼容檢測(cè)技術(shù)開展了大量研究，并制定了相關(guān)的電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)等國家標(biāo)準(zhǔn)。通過鐵路通信信號(hào)產(chǎn)品的電磁兼容的檢測(cè)，最大程度保證鐵路運(yùn)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(huì)對(duì)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(jìn)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(jì)充滿了不確定性。設(shè)計(jì)人員需要經(jīng)過大量的研究和實(shí)驗(yàn)論證，使電磁兼容能夠?qū)崿F(xiàn)。為了及時(shí)對(duì)通信設(shè)備的電磁兼容性進(jìn)行檢測(cè)，最直接的方法就是對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行電磁兼容檢測(cè)。電磁兼容檢測(cè)有現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)電磁兼容測(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)能夠最真實(shí)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試之間的差異以及測(cè)試的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行掌握，能夠更加透徹地了解通信信號(hào)產(chǎn)品的電磁兼容檢測(cè)技術(shù)。
2標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試
測(cè)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(duì)檢測(cè)的現(xiàn)象、檢測(cè)所處的環(huán)境及檢測(cè)中所用到的檢測(cè)方法、儀器等進(jìn)行詳細(xì)描述，并給出相應(yīng)的定義，不涉及具體的產(chǎn)品。基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不給出指定的相關(guān)檢測(cè)限值，同時(shí)不會(huì)對(duì)產(chǎn)品性能做出直接的判據(jù)，僅僅是編制一些其他各級(jí)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(cè)量設(shè)備規(guī)范》《無線電騷擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備規(guī)范和測(cè)量方法第二部分：騷擾和抗擾度測(cè)量方法》以及其他有關(guān)產(chǎn)品抗擾度測(cè)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(duì)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(cè)方法及檢測(cè)項(xiàng)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)提供編制準(zhǔn)則，對(duì)于一些沒有先例的檢測(cè)也可以先用通用檢測(cè)的相關(guān)檢測(cè)要求及方法進(jìn)行檢測(cè)。在電磁兼容檢測(cè)中，由于場(chǎng)地及環(huán)境對(duì)檢測(cè)結(jié)果有很大的影響，所以需要對(duì)檢測(cè)場(chǎng)地進(jìn)行認(rèn)真選擇。因?yàn)檫x擇檢測(cè)場(chǎng)地的不同，會(huì)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(shí)在空中的接收點(diǎn)也是不同的。在最初的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中要求電磁兼容檢測(cè)試驗(yàn)應(yīng)該在一些比較開闊、外界影響小的場(chǎng)地進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)開闊場(chǎng)地的選擇一般需要注意以下幾個(gè)方面：首先場(chǎng)地的四周不能有建筑物，即空曠無反射體；其次檢測(cè)場(chǎng)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(duì)于場(chǎng)地形狀的要求則是橢圓形，尺寸根據(jù)測(cè)試頻率下限的波長進(jìn)行確定，橢圓的長度要大于橢圓焦點(diǎn)之間距離的2倍、橢圓的寬度要大于橢圓焦點(diǎn)之間距離的1.73倍。在進(jìn)行電磁輻射干擾測(cè)試時(shí)，需要將EUT和接收天線按照檢測(cè)計(jì)劃及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，安放在橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)位置上，需要根據(jù)所選檢測(cè)場(chǎng)地的實(shí)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(cè)距離規(guī)定為3m和10m。對(duì)于3m檢測(cè)，要求橢圓長大于6m，寬大于5.2m；對(duì)于10m檢測(cè)，則要求橢圓長大于20m，寬大于17.3m。
3現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試
標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)根據(jù)其檢測(cè)特點(diǎn)，主要應(yīng)用在通信系統(tǒng)的設(shè)備或者部件的檢測(cè)，但是對(duì)于通信系統(tǒng)整體來說，標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)存在著很大的局限性，不能夠完整地反映整個(gè)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(gè)方面：（1）標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)所針對(duì)的通信部件或者設(shè)備的檢測(cè)不能體現(xiàn)通信系統(tǒng)組合后的電磁兼容性，同時(shí)未考慮環(huán)境對(duì)通信系統(tǒng)整體的影響，因此檢測(cè)不具有代表性。（2）由于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所自身空間及環(huán)境的限制，導(dǎo)致局部設(shè)備無法對(duì)整體系統(tǒng)的工作模式進(jìn)行反饋。（3）標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)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(duì)上裝環(huán)境下的通信設(shè)備的實(shí)際阻抗特性進(jìn)行體現(xiàn)。
4近場(chǎng)抗飽和測(cè)試技術(shù)
對(duì)于電磁兼容檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，例如通信系統(tǒng)中大信號(hào)的檢測(cè)，一般會(huì)使用一些發(fā)射功率大的電臺(tái)，由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(huì)使檢測(cè)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(cè)試動(dòng)態(tài)范圍小于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量信號(hào)的所要求的范圍，實(shí)際測(cè)量信號(hào)的一部分不能被有效測(cè)量，致使測(cè)試失真，發(fā)生頻譜儀飽和現(xiàn)象；（2）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量信號(hào)的功率不能有效地與頻譜儀進(jìn)行對(duì)應(yīng)，會(huì)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(cè)結(jié)果出現(xiàn)非線性失真現(xiàn)象[2]。因此需要對(duì)近場(chǎng)抗飽和測(cè)試技術(shù)進(jìn)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(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。一般會(huì)通過衰減器來防止大信號(hào)進(jìn)入頻譜儀，阻止飽和現(xiàn)象的出現(xiàn)。由于減衰器不僅會(huì)防止大信號(hào)進(jìn)入頻譜儀，還會(huì)使進(jìn)入頻譜儀的正常信號(hào)被削弱，導(dǎo)致信號(hào)在頻譜儀中被忽略，不能正確反映檢測(cè)結(jié)果。針對(duì)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(jìn)行改善、解決。在檢測(cè)過程中將濾波器的中心頻率調(diào)至和電臺(tái)發(fā)射頻率相同就可以有效阻止大信號(hào)的進(jìn)入，又可以接收到所有正常信號(hào)。
5電磁干擾的影響案例
5.1美國研制B1轟炸機(jī)時(shí)電子設(shè)備之間的電磁干擾
B1轟炸機(jī)的機(jī)頭上裝有大量的電子設(shè)備，分離試驗(yàn)時(shí)這些設(shè)備都符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，把這些設(shè)備裝上機(jī)頭再測(cè)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(yàn)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(jìn)行實(shí)彈飛行試驗(yàn)時(shí)，前兩次都失敗了。故障現(xiàn)象相似，都是在第Ⅰ級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)前炸毀了，一個(gè)高度為7.6km，另一個(gè)為21.8km，炸毀前，用于制導(dǎo)的計(jì)算機(jī)都受到了脈沖干擾。經(jīng)過分析和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)故障是由于導(dǎo)彈飛行到一定高度時(shí)，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(hào)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(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上的雷達(dá)和通信系統(tǒng)互相干擾，為了確保通信不受干擾而暫時(shí)關(guān)閉了本艦雷達(dá)，導(dǎo)致沒有及時(shí)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(jī)場(chǎng)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(jī)場(chǎng)由于附近無線尋呼臺(tái)發(fā)射機(jī)群信號(hào)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(jī)在空中盤旋等待，使90多架航班延誤，6000多名旅客滯留機(jī)場(chǎng)。類似事件我國已發(fā)生多起。
6電磁兼容的檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
電磁兼容的檢測(cè)項(xiàng)目包括輻射騷擾、傳導(dǎo)騷擾、靜電放電抗擾度、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度、射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度、工頻磁場(chǎng)抗擾度、電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化、電源電壓變化、電源過電壓等。涉及的檢測(cè)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(cè)的注意事項(xiàng)
電磁兼容性在通信設(shè)備運(yùn)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(yùn)行。在電磁兼容檢測(cè)中，需要注意以下問題：（1）電磁兼容現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果由于其在試驗(yàn)過程中可能的影響因素比較多，在重復(fù)性試驗(yàn)中，試驗(yàn)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(duì)電磁兼容試驗(yàn)的頻率范圍進(jìn)行了擴(kuò)展，并要求在實(shí)際測(cè)試的試驗(yàn)級(jí)別之下的級(jí)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(shí)際情況進(jìn)行修正。如試驗(yàn)級(jí)別和判定方法等；（4）對(duì)于特殊的通信設(shè)備，應(yīng)當(dāng)增加專門的電磁兼容試驗(yàn)項(xiàng)目，如增加對(duì)外輻射的限值，工頻磁場(chǎng)以及工頻諧波和諧間波等項(xiàng)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(duì)于鐵路通信信號(hào)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(yùn)輸?shù)陌踩裕岣哞F路運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)工作效率。
[參考文獻(xiàn)]
（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(jìn)鐵路通信網(wǎng)的發(fā)展，推動(dòng)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(shí)現(xiàn)。首先是鐵路擁有自己的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以IP數(shù)據(jù)網(wǎng)做基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)會(huì)議電視網(wǎng)的擴(kuò)大，基層站段全部實(shí)現(xiàn)會(huì)議終端。其次是區(qū)段調(diào)度與干線調(diào)度實(shí)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(tái)的使用，通信質(zhì)量大幅提升，通信交換機(jī)的容量得到擴(kuò)大。遠(yuǎn)程監(jiān)控在無線列調(diào)區(qū)間的實(shí)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(yùn)行可靠；列車運(yùn)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(diǎn)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(huì)需求，建立科學(xué)的統(tǒng)一號(hào)碼通信接入平臺(tái)，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(yùn)營管理發(fā)揮了重要的作用，其具備高級(jí)語音呼叫功能，兼有自動(dòng)尋址和功能尋址的特點(diǎn)，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(qiáng)大功能可為列車自動(dòng)控制與檢測(cè)信息提供數(shù)據(jù)傳輸通道，并可提供列車自動(dòng)尋址和旅客服務(wù)。
（三）綜合視頻監(jiān)控確保運(yùn)輸無虞1）監(jiān)控重點(diǎn)線路設(shè)備；2）車站區(qū)域安全監(jiān)控，包括動(dòng)車組站臺(tái)、候車區(qū)域；3）貨運(yùn)裝載區(qū)域的監(jiān)控；4）安全設(shè)備的監(jiān)控，全部受控?cái)z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(yùn)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(tái)提供了各類動(dòng)態(tài)圖像傳送。
二、鐵路信號(hào)的發(fā)展方向具體分為以下幾個(gè)方面
（1）列控系統(tǒng)（CTCS）方面，其優(yōu)勢(shì)是實(shí)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(shí)際運(yùn)行圖自動(dòng)繪制，自動(dòng)過表，車站行車日志自動(dòng)生成。無紙辦公，及時(shí)高效。TDCS工程建成后，優(yōu)化了運(yùn)輸調(diào)度指揮管理手段、提高了調(diào)度管理水平和運(yùn)輸效率。預(yù)計(jì)2020年前后，重要干線可基本實(shí)現(xiàn)CTC。3）閉塞與機(jī)車信號(hào)方面。自閉設(shè)備陸續(xù)淘汰，電氣化工程實(shí)現(xiàn)，對(duì)ZPW-2000進(jìn)行高可靠性和可維護(hù)性再設(shè)計(jì)，而且實(shí)現(xiàn)JT-C（2000）型信號(hào)車載設(shè)備的更新?lián)Q代，機(jī)車信號(hào)通用于全線。4）聯(lián)鎖設(shè)備方面。全路統(tǒng)一計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，系統(tǒng)維護(hù)達(dá)到智能化，安全程度與世界先進(jìn)水平比肩，并且結(jié)合運(yùn)輸情況，逐點(diǎn)試驗(yàn)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(yùn)行日志可自動(dòng)生成，配置實(shí)現(xiàn)冗余化；室外設(shè)備使用期間無需維護(hù)或者基本不用維護(hù)，優(yōu)質(zhì)防盜，抗雷防電；此外電纜徑路設(shè)計(jì)合理，電源信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，性能可靠。
中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
1、CBTC車地通信媒介的介紹
1.1、目前移動(dòng)閉塞信號(hào)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(tái)；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(qiáng)。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(gè)交叉點(diǎn)時(shí)檢測(cè)感應(yīng)信號(hào)相位的變化，并以此來進(jìn)行其定位計(jì)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(duì)軌道專業(yè)的維護(hù)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(dòng)閉塞對(duì)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(qǐng)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(qǐng)并付費(fèi)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(diǎn)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(diǎn)之間設(shè)計(jì)為重疊覆蓋，使得任何一個(gè)AP點(diǎn)的故障均不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)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(diǎn)是場(chǎng)強(qiáng)覆蓋較好、可控，抗干擾能力強(qiáng)。單點(diǎn)AP的控制距離通常達(dá)800m（每側(cè)漏泄電纜長度400m）。缺點(diǎn)是漏泄同軸電纜價(jià)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(diǎn)為信號(hào)傳輸損耗小，場(chǎng)強(qiáng)覆蓋均勻，抗干擾能力強(qiáng)。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(shí)，還可同時(shí)進(jìn)其它視頻、語音及數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸。單點(diǎn)AP的控制距離通常達(dá)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(qiáng)度較高，外部覆蓋保護(hù)套，抗損壞能力也較強(qiáng)。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(hào)系統(tǒng)是直接控制列車安全運(yùn)行的重要系統(tǒng)，車-地通信的抗干擾能力更是實(shí)現(xiàn)列車安全運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)。
2.1、使用專用頻段
根據(jù)國家無委會(huì)規(guī)定，2.4GHz、3.5GHz、5.8GHz、26GHz這4個(gè)頻段可作為寬帶無線接入。其中，2.4GHz為免牌照，不用申請(qǐng)；3.5GHz頻段目前劃歸給基礎(chǔ)電信運(yùn)營商使用；5.8GHz需要向無委會(huì)申請(qǐng)執(zhí)照，且為付費(fèi)頻段；26GHz產(chǎn)品尚不成熟，且價(jià)格昂貴。
考慮到信號(hào)系統(tǒng)是直接控制列車運(yùn)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(yùn)行，從根本上解決無線干擾問題，建議向無線電管理委員會(huì)申請(qǐng)專用頻點(diǎn)，通過無線電管理行政手段接受行政保護(hù)，以使信號(hào)車-地?zé)o線通信能工作在受相關(guān)部門管理及保護(hù)的頻段，最大程度上減少外界對(duì)信號(hào)車-地通信的影響，將公用頻段引起的風(fēng)險(xiǎn)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(diǎn)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(hào)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(kuò)頻技術(shù)；西門子公司采用802.11b協(xié)議，即直接序列擴(kuò)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(duì)無線干擾的特點(diǎn)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(dòng)跳變到其他預(yù)設(shè)頻段，因此應(yīng)對(duì)無線干擾的能力要明顯優(yōu)于802.11b/g協(xié)議。從目前的實(shí)際應(yīng)用表現(xiàn)來看，也證明了802.11協(xié)議的這一優(yōu)點(diǎn)。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(shí)際工程實(shí)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(dòng)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(hào)進(jìn)入地鐵區(qū)域；在設(shè)備上考慮加強(qiáng)屏蔽噪聲的措施，改善天饋的安裝方式，提高信號(hào)接收強(qiáng)度；改善車-地?zé)o線設(shè)備濾波及抗干擾性能，改進(jìn)信號(hào)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(jìn)一步保證其工作可靠性，可在設(shè)備上加強(qiáng)屏蔽噪聲的措施，改善天饋的安裝方式，提高信號(hào)接收強(qiáng)度；可以改變802.11n系統(tǒng)帶寬至40MHz或更大，有效減少WiFi對(duì)其的影響；由于802.11n系統(tǒng)的數(shù)據(jù)理論帶寬可以達(dá)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(hào)車-地?zé)o線通信也可采用基于第四代移動(dòng)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(dòng)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(hào)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(qiáng)信號(hào)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(hào)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(kuò)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(hào)系統(tǒng)會(huì)遇到更為復(fù)雜的干擾源，也就對(duì)CBTC系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成了影響。因而我們需要對(duì)CBTC信號(hào)系統(tǒng)的干擾源進(jìn)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(hào)轉(zhuǎn)化成手機(jī)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(huì)干擾信號(hào)無線車地?cái)?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(cuò)誤傳輸?shù)目赡苄裕@就會(huì)對(duì)列車的正常運(yùn)行造成破壞。
2）移動(dòng)等運(yùn)營商的WI-FI系統(tǒng)
隨著移動(dòng)用戶群的不斷增加，移動(dòng)、聯(lián)通、電信等運(yùn)營商也在不斷擴(kuò)展著自己的業(yè)務(wù)范圍。目前，這些運(yùn)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(huì)對(duì)車的數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生影響，從而影響列車的正常運(yùn)行。但是我國現(xiàn)階段還沒有實(shí)現(xiàn)城市無線局域網(wǎng)的全面覆蓋，因?yàn)楹芏喑鞘胁]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(huì)有微波醫(yī)療設(shè)備，這些設(shè)備也會(huì)對(duì)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(duì)CBTC系統(tǒng)造成影響的事件是實(shí)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(huì)導(dǎo)致信號(hào)之間的滲漏，如果所滲漏的信號(hào)過大，就會(huì)使得CBTC系統(tǒng)的運(yùn)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(hào)系統(tǒng)受到的干擾問題也在逐漸增多，因而更需要對(duì)這些干擾源進(jìn)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(diǎn)以及地鐵運(yùn)行環(huán)境，以后在系統(tǒng)的選型、設(shè)計(jì)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(duì)于直序擴(kuò)頻（DSSS），跳頻擴(kuò)頻（FHSS）技術(shù)規(guī)避頻率干擾的能力稍強(qiáng)于直序擴(kuò)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(shí)，發(fā)射！27dBm（500mW），最大功率譜密度采用跳頻擴(kuò)頻時(shí)應(yīng)27dBm/MHz（EIRP），采用直序擴(kuò)頻時(shí)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(diǎn)，從而具有較強(qiáng)的抗干擾能力。此外跳頻擴(kuò)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(jī)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(kuò)頻（DSSS）技術(shù)時(shí)，一是車地通信采用雙網(wǎng)雙頻冗余設(shè)計(jì)；二是在頻點(diǎn)的選擇上，堅(jiān)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(shí)受擾的概率將降低。
（3）采用直序擴(kuò)頻（DSSS）技術(shù)時(shí)，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(duì)較高的功率譜密度、抬高通道占用的強(qiáng)度門限。比如使用5M的頻寬，使其對(duì)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(kuò)頻（DSSS）技術(shù)時(shí)，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(jì)或者地鐵網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，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(yùn)營維護(hù)部門，也可以做以下工作，以減少無線干擾對(duì)行車產(chǎn)生的影響。
（1）地鐵維護(hù)部門對(duì)地鐵沿線的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，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(jìn)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(hù)部門根據(jù)無委的規(guī)定，定期對(duì)地鐵內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，納入設(shè)備維護(hù)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(jìn)一步屏蔽，減少了對(duì)CBTC系統(tǒng)的無線干擾。當(dāng)然這種方式需要進(jìn)行測(cè)試，對(duì)抗干擾的效果進(jìn)行評(píng)定。
4、鐵路信號(hào)未來技術(shù)發(fā)展及猜想
現(xiàn)代信號(hào)系統(tǒng)不再是調(diào)度、聯(lián)鎖、閉塞、信號(hào)機(jī)等設(shè)備的一個(gè)簡單組合。鐵路信號(hào)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(jì)方面向著故障自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)診斷、集成化、與計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)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)保化、低成本化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展。鐵路信號(hào)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)?huì)取代現(xiàn)有的鐵路信號(hào)組成模式。
也許在不久的將來，會(huì)出現(xiàn)新的技術(shù)。鐵路系統(tǒng)的研發(fā)將能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化，在研究新的聯(lián)鎖系統(tǒng)和其他鐵路設(shè)備研發(fā)時(shí)能夠讓更多的部門參與進(jìn)來，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與突破。通信一信號(hào)一體化的技術(shù)不僅能控制列車運(yùn)行，也能夠?qū)崿F(xiàn)在信號(hào)機(jī)，道岔，軌道電路及其他信號(hào)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(hào)防干擾技術(shù)的出現(xiàn)，能夠使得鐵路信號(hào)具有更高的安全性和可靠性。甚至可能出現(xiàn)新的信號(hào)傳輸技術(shù)使得鐵路運(yùn)輸整體都會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化。
總之，為了確保城市軌道運(yùn)輸?shù)挠行约鞍踩裕仨毑捎眉夹g(shù)含量高的信號(hào)控制系統(tǒng)對(duì)城市軌道交通進(jìn)行控制，從而確保其能夠正常的安全運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào)：C39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yàn)。在實(shí)際的工程運(yùn)用中，將原始測(cè)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(shí)時(shí)回傳或者存儲(chǔ)到地面存儲(chǔ)器，之后再進(jìn)行事后信號(hào)分析。只有利用強(qiáng)大的信號(hào)分析手段，才能把我們測(cè)量出的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行有效準(zhǔn)確全面的分析。
2.通信信號(hào)軟件分析流程
通信信號(hào)可能是在復(fù)雜環(huán)境情況下接收，干擾因素多，而且信號(hào)本身可能是短時(shí)突發(fā)信號(hào)、連續(xù)信號(hào)或跳頻信號(hào)等。我們可以使用自動(dòng)或手動(dòng)的方式存儲(chǔ)信號(hào)或采樣數(shù)據(jù)。在通信信號(hào)分析時(shí)，通常先用軟件對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域、頻域、調(diào)制域等進(jìn)行一個(gè)初步的分析，并將感興趣信號(hào)進(jìn)行截取、歸類并存儲(chǔ)，再根據(jù)不同的信號(hào)類型分別由寬帶信號(hào)分析軟件、話帶信號(hào)分析軟件、跳頻信號(hào)分析軟件進(jìn)行分析處理。如果是話帶信號(hào)，則可以直接對(duì)該數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼；如果數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過寬帶通信信號(hào)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(hào)分析軟件進(jìn)行分析。話帶信號(hào)分析和寬帶信號(hào)分析可以繼續(xù)進(jìn)行信號(hào)中頻及話帶定頻通信信號(hào)的時(shí)域、頻域、調(diào)制域分析，并對(duì)信號(hào)載頻、符號(hào)速率、信號(hào)功率、信噪比、信號(hào)帶寬等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行細(xì)微特征分析、調(diào)制識(shí)別、解調(diào)等功能。對(duì)于跳頻信號(hào)分析軟件就是對(duì)跳頻信號(hào)完成識(shí)別、拼接后再將拼接后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄拵盘?hào)分析解調(diào)軟件進(jìn)行繼續(xù)分析。
3.通信信號(hào)分析中的關(guān)鍵技術(shù)
通信信號(hào)偵收往往采用的是寬帶接收機(jī)方式，因此帶寬內(nèi)可能存在著多個(gè)信號(hào)。根據(jù)前文我們提到的通信信號(hào)分析的流程，我們可以看出信號(hào)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(cè)量、調(diào)制識(shí)別、解調(diào)、解碼、信號(hào)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(hào)變成基帶信號(hào)可以大幅提高后續(xù)處理效率。在超外差式接收機(jī)中，我們把信號(hào)混頻后得到的中頻信號(hào)與比原始信號(hào)的頻率做比較，如果這種新的中頻信號(hào)比原始的信號(hào)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(hào)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(duì)信號(hào)數(shù)字化并進(jìn)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(hào)變成基帶信號(hào)，那么對(duì)后續(xù)信號(hào)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(gè)主要組成部分。混頻模塊是將數(shù)控振蕩器(NC0)產(chǎn)生的正余弦波樣本值輸入信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法計(jì)算完成混頻。積分梳狀抽取濾波器(cIc)級(jí)聯(lián)后再與多級(jí)半帶濾波器(HBF)的級(jí)聯(lián)之后構(gòu)成抽取濾波模塊。
3.2參數(shù)測(cè)量
參數(shù)測(cè)量是通信信號(hào)分析最基礎(chǔ)內(nèi)容。載波頻率及符號(hào)速率是數(shù)字調(diào)制信號(hào)的基本參數(shù)，載波頻率和帶寬是模擬調(diào)制信號(hào)的兩個(gè)基本參數(shù)。其它測(cè)量的參數(shù)包括信號(hào)的信噪比、功率譜等。在這里筆者限于篇幅原因僅以載波測(cè)量對(duì)參數(shù)測(cè)量做如下簡要說明。
3.2.1載頻測(cè)量
對(duì)于單載頻數(shù)字調(diào)制信號(hào)，對(duì)信號(hào)的M次方的非線性處理，可再生出單頻信號(hào)；然后，通過估計(jì)非線性變換生成單頻信號(hào)的頻率來估計(jì)信號(hào)載波的頻率。對(duì)于多載頻數(shù)字調(diào)制信號(hào)，采用M次方不能得到載頻分量，可采用時(shí)頻變換得到信號(hào)的瞬時(shí)頻率，然后通過平均運(yùn)算估計(jì)出信號(hào)載頻。
3.2.2符號(hào)速率測(cè)量
任意多進(jìn)制基帶信號(hào)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?hào)S(t)=Vr(t)+Ur(t)，由其功率譜密度表達(dá)式可發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)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(jì)算信號(hào)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(shí)別
通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別方法雖然多種多樣，但調(diào)制識(shí)別問題其實(shí)是一種典型的模式識(shí)別問題，一般過程如圖所示：
3.3.1信號(hào)預(yù)處理
信號(hào)預(yù)處理部分為后續(xù)處理提供合適的數(shù)據(jù)。信號(hào)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(jì)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(hào)預(yù)處理部分要能有效地隔離各個(gè)信號(hào)，保證一次只有一個(gè)信號(hào)進(jìn)入后續(xù)的調(diào)制識(shí)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(hào)的時(shí)域特征或變換域特征。時(shí)域特征包括信號(hào)的瞬時(shí)幅度、瞬時(shí)相位或瞬時(shí)頻率的直方圖或其它統(tǒng)計(jì)參數(shù)。變換域特征包括功率譜、譜相關(guān)函數(shù)、時(shí)頻分布及其它統(tǒng)計(jì)參數(shù)。對(duì)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(shí)域特征主要由巧變換法，同相正交卜分量法和過零檢測(cè)法等獲得。
3.3.3分類識(shí)別
在分類識(shí)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(jí)分類結(jié)構(gòu)，每級(jí)結(jié)構(gòu)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)特征參數(shù)，分辨出某類調(diào)制類型，再下一級(jí)結(jié)構(gòu)又根據(jù)一個(gè)或多個(gè)特征參數(shù)，再分辨出某類調(diào)制類型，最終能對(duì)多種類型進(jìn)行識(shí)別。這種分類器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，但需要事先確定判決門限，自適應(yīng)性差，識(shí)別效率也相對(duì)不高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器具有強(qiáng)大的模式識(shí)別能力，能夠自動(dòng)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(cuò)性，可獲得很高的識(shí)別率。
通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別的主要目的是進(jìn)行信號(hào)監(jiān)測(cè)及處理。該項(xiàng)技術(shù)常用于頻率管理、通信對(duì)抗等領(lǐng)域。這在實(shí)際的工程運(yùn)用當(dāng)中是一個(gè)難點(diǎn)。在實(shí)際信號(hào)調(diào)制識(shí)別的運(yùn)用中，我們會(huì)綜合考慮信號(hào)的頻譜、M次方譜、符號(hào)速率譜、等多種參數(shù)信號(hào)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(huì)采用判決樹這種模式進(jìn)行推斷。在通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別中我們還可以采用自動(dòng)識(shí)別方式和手動(dòng)識(shí)別兩種方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行推斷。比如為了在識(shí)別過程關(guān)鍵點(diǎn)或信號(hào)特征容易出現(xiàn)錯(cuò)識(shí)的過程點(diǎn)進(jìn)行特征值或者特征圖形標(biāo)識(shí)我們可以采用手動(dòng)識(shí)別，通過人工輔助以完成調(diào)制識(shí)別。實(shí)現(xiàn)了通信信號(hào)調(diào)制樣式的分類識(shí)別，使識(shí)別正確率得到了明顯改善。制定調(diào)制識(shí)別算法流程時(shí)我們還需要充分考慮需要識(shí)別的調(diào)制種類、信號(hào)頻段、信道特征、分析對(duì)象平臺(tái)特征等諸多因素。
3.4解調(diào)
解調(diào)是信號(hào)分析與調(diào)制識(shí)別相配合的一項(xiàng)技術(shù)，參數(shù)測(cè)量、調(diào)制識(shí)別分析結(jié)果的一種實(shí)踐。對(duì)于通信信號(hào)進(jìn)行解調(diào)時(shí)，我們首先必須要通過參數(shù)測(cè)量估計(jì)出信號(hào)的載頻、符號(hào)速率、帶寬等參數(shù)之后，通過調(diào)制識(shí)別分析出調(diào)制方式，最后才能對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
由于偵收信號(hào)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(hào)帶寬、調(diào)制樣式以及偵收對(duì)象等差異很大；同時(shí)，接收的偵收信號(hào)由于多徑效應(yīng)、信道衰落、多普勒、信號(hào)起伏等因素使得信號(hào)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(jìn)行適應(yīng)和改善信號(hào)質(zhì)量。
3.5解碼
我們通過對(duì)信號(hào)的解調(diào)可以得到信號(hào)的基帶碼流。如果需要恢復(fù)信息序列，則需要我們進(jìn)一步對(duì)解調(diào)后信號(hào)的信息進(jìn)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(yàn)編碼、奇偶校驗(yàn)、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(duì)信號(hào)的信息片段進(jìn)行編碼是恢復(fù)原始信息的最重要部分。
對(duì)于非協(xié)同事后解碼分析而言，往往面對(duì)的是非常雜亂的二進(jìn)制碼流，因此事先需要進(jìn)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(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)能力，包括特征碼概率統(tǒng)計(jì)、重碼統(tǒng)計(jì)等，從而便于找出需要重點(diǎn)關(guān)心的碼流字段；預(yù)處理后再進(jìn)行信道編碼分析、信源編碼分析，對(duì)于已知規(guī)格的信號(hào)可以恢復(fù)出原始信息。編碼分析要求對(duì)于編碼分析理論、形式比較熟悉，同時(shí)對(duì)于信號(hào)鏈路層也有一定要求，在信號(hào)分析中屬于專業(yè)性很強(qiáng)的一個(gè)關(guān)鍵專題，也是恢復(fù)原始信息的最重要部分。
3.6信號(hào)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(hào)的可檢測(cè)物理量描述就是信號(hào)特征。信號(hào)的特征可以是信號(hào)的時(shí)域、空域、頻域、調(diào)制域以及信號(hào)使用規(guī)律等。信號(hào)特征同時(shí)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(duì)通信信號(hào)分析后的測(cè)出的偏離標(biāo)稱指標(biāo)／參數(shù)及相對(duì)固定的偏差值。信號(hào)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(duì)該信號(hào)多次測(cè)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(hào)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(hào)： TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1.引言
隨著現(xiàn)代化的進(jìn)展，鐵路站內(nèi)設(shè)備越來越先進(jìn)。雷擊發(fā)生時(shí)，雷擊放電誘發(fā)雷擊電磁脈沖過電壓和過電流，經(jīng)站場(chǎng)電源系統(tǒng)、通信信號(hào)傳輸通道、接地系統(tǒng)及建筑物直擊雷防護(hù)系統(tǒng)，通過傳導(dǎo)、感應(yīng)的方式損壞站內(nèi)通信信號(hào)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(yùn)輸生產(chǎn)。
2.對(duì)鐵路站場(chǎng)雷電防護(hù)的分析
鐵路站場(chǎng)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(chǎng)設(shè)備的分布特點(diǎn)及雷電攻擊的途徑類型，鐵路站場(chǎng)雷電防護(hù)存在以下特點(diǎn)：
2.1 鐵路站場(chǎng)占地面積較大，站場(chǎng)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(chǎng)廣播機(jī)、無線列調(diào)通信、平面調(diào)車通信、信號(hào)微機(jī)聯(lián)鎖等設(shè)備)集中在信號(hào)樓、通信樓。信號(hào)樓、通信樓的避雷針應(yīng)能滿足對(duì)整個(gè)信號(hào)樓、通信樓區(qū)域的保護(hù)，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(hào)設(shè)備，如信號(hào)機(jī)、軌道電路箱、道岔電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)等，將受到雷擊的嚴(yán)重威脅。
2.3 信號(hào)樓微機(jī)聯(lián)鎖及通信機(jī)房、通訊樓通訊機(jī)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(jī)房內(nèi)部，從而引起對(duì)內(nèi)部設(shè)備的損壞。當(dāng)雷雨云之間、雷雨云對(duì)大地之間放電時(shí)，雷閃電流的高頻電磁場(chǎng)對(duì)暴露在空間或室內(nèi)的電源線、信號(hào)線、數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)備抗電強(qiáng)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(chǎng)建筑物安全、機(jī)房設(shè)備及計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠度，整個(gè)站場(chǎng)的雷電防護(hù)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(hù)措施。
3.直擊雷防護(hù)
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(hù)物高出許多)，比被保護(hù)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(dá)到引雷入地的效果，保護(hù)其它建筑物免受雷擊的侵害。
預(yù)放電型避雷針為先進(jìn)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(chǎng)強(qiáng)度，使針頭的感應(yīng)電極(空中場(chǎng)強(qiáng))與針尖(地電位)之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花放電，使針頭周圍空氣電離，在電場(chǎng)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(hù)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(hù)。該類避雷針的特點(diǎn)如下：
（1）最快的搶先預(yù)放電時(shí)間86us，即優(yōu)先引雷入地，保護(hù)半徑大大增加，為目前國際上中搶先時(shí)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(hù)半徑大十幾倍，大大提高了防護(hù)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(hù)。
（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(duì)支撐物的荷載要求低。
3.2直擊雷防護(hù)技術(shù)
鐵路站場(chǎng)直擊雷防護(hù)重點(diǎn)區(qū)域是通信樓、信號(hào)樓和戶外岔群咽喉區(qū)設(shè)備。
3.2.1通信樓直擊雷防護(hù)
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(jì)算，避雷針對(duì)地面的保護(hù)半徑可達(dá)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(hù)通信樓、部分鐵軌和場(chǎng)區(qū)部分咽喉區(qū)的部分信號(hào)機(jī)等鐵路設(shè)備，免受直擊雷的侵害。
3.2.2信號(hào)樓直擊雷防護(hù)
利用被保護(hù)建筑物信號(hào)樓，高度約為10米，在信號(hào)樓頂部安裝IF3避雷針，針的安裝高度超出樓頂5米。經(jīng)計(jì)算，保護(hù)半徑可達(dá)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(hù)信號(hào)樓及場(chǎng)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(hào)樓，對(duì)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(hù)
鐵路站場(chǎng)岔群咽喉區(qū)的特點(diǎn)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(jì)算，保護(hù)半徑可達(dá)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(duì)咽喉區(qū)內(nèi)大部分的軌道電路箱、道叉電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)及信號(hào)機(jī)等設(shè)施進(jìn)行了直擊雷的保護(hù)，免受直擊雷的侵害。
4.雷擊電磁脈沖防護(hù)
1概述
隨著我國經(jīng)濟(jì)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(yùn)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(yùn)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(hào)與通信技術(shù)作為自動(dòng)控制領(lǐng)域和可靠性工程領(lǐng)域的一項(xiàng)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)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(duì)城市軌道交通系統(tǒng)中信號(hào)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(shí)際應(yīng)用中具備較高的實(shí)踐水平，從而促進(jìn)軌道交通領(lǐng)域高技術(shù)人才隊(duì)伍的培養(yǎng)建設(shè)。
2城市軌道交通信號(hào)與通信技術(shù)課程內(nèi)容概述
城市軌道交通信號(hào)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(hào)、軌道通信、城市軌道運(yùn)營等專業(yè)的公共基礎(chǔ)課進(jìn)行開設(shè)，其余院校則將其作為城市軌道通信信號(hào)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(hào)與通信技術(shù)課程內(nèi)容基本上都包含五個(gè)部分，［2］。
3城市軌道交通信號(hào)與通信技術(shù)課程改革建議
通過對(duì)院校城市軌道交通信號(hào)與通信技術(shù)課程教學(xué)實(shí)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(chǎng)人才需求脫節(jié)、教學(xué)設(shè)備落后、學(xué)生實(shí)踐能力弱等，這些問題會(huì)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(duì)當(dāng)前課程教學(xué)中存在的問題，提出了幾點(diǎn)教學(xué)改革方案，以期培養(yǎng)新形勢(shì)下的高級(jí)人才。
3．1從實(shí)際需求出發(fā)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
城市軌道交通信號(hào)與通信技術(shù)作為一項(xiàng)應(yīng)用型技術(shù)，偏重于在軌道通信系統(tǒng)中實(shí)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(jìn)行及時(shí)的解決。因此，在城市軌道交通信號(hào)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(shí)用為主，夠用為度”的方針，深入了解企業(yè)對(duì)人才的需求，結(jié)合企業(yè)需求與實(shí)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(shí)踐能力為主要目標(biāo)，突出教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和時(shí)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(duì)性的進(jìn)行理論和實(shí)踐的教育，而當(dāng)前院校對(duì)城市軌道交通信號(hào)與通信技術(shù)課程的教學(xué)很大程度上偏重于理論知識(shí)，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(duì)學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)為核心，以工作項(xiàng)目流程為方式進(jìn)行授課，讓學(xué)生在項(xiàng)目參與的過程中學(xué)習(xí)相應(yīng)的理論知識(shí)，強(qiáng)化相關(guān)技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用能力。在課堂教學(xué)過程中，要將理論與實(shí)際案例相結(jié)合，并運(yùn)用多媒體技術(shù)進(jìn)行生動(dòng)形象的講解，有能力的還可以借助3Dmax等三維建模軟件對(duì)相關(guān)設(shè)備以及信號(hào)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行建模，以使學(xué)生對(duì)通信設(shè)備與通信系統(tǒng)運(yùn)行等有更直觀的理解。而在最后的考評(píng)環(huán)節(jié)，要注重對(duì)學(xué)生知識(shí)與技能的雙重考核，嚴(yán)格把關(guān)其理論與實(shí)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(shí)可采用分層教學(xué)方式，對(duì)不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生進(jìn)行差異化教學(xué)，鼓勵(lì)有能力的學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的探索學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)能力較低的學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。教師也可以借助慕課等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，利用網(wǎng)絡(luò)課程資源來加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力以及進(jìn)行具體問題的指導(dǎo)。
3．3加強(qiáng)師資隊(duì)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(gè)月的時(shí)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(shí)際應(yīng)用變革而非科研院校，因此院校教師對(duì)新技術(shù)和新設(shè)備的適應(yīng)能力要相對(duì)落后，導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)入崗位實(shí)習(xí)后需要較長磨合期來學(xué)習(xí)新技術(shù)。對(duì)此，院校教師需要積極跟進(jìn)軌道交通信號(hào)與通信技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，以新的知識(shí)來優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，保持教學(xué)內(nèi)容的時(shí)效性。院校也可以聘請(qǐng)具備相關(guān)新技術(shù)和設(shè)備操作經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)員工進(jìn)行授課，加強(qiáng)“雙師型”師資隊(duì)伍的培育與建設(shè)。
3．4強(qiáng)化專業(yè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)
計(jì)算機(jī)數(shù)字時(shí)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(hào)處理技術(shù)（DigitalSignalProcessing，簡稱DSP）成為時(shí)展的一大推進(jìn)器[1]。本文以數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)原理為出發(fā)點(diǎn)，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(jià)值及借鑒意義。
一、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)概述
通俗來說，數(shù)字信號(hào)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(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為能被機(jī)器或人識(shí)別的模式。在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)出現(xiàn)之前，信號(hào)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(duì)信息的需求，因此數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)從產(chǎn)生到現(xiàn)今經(jīng)過了四個(gè)階段，從70年論基礎(chǔ)的提出到80年代成果的運(yùn)用到90年代的全面盛行再到新時(shí)代的革新，發(fā)展成為現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。其處理流程可分為三個(gè)步驟：首先，采樣，即波形的離散過程，實(shí)際是搬移帶淺信號(hào)頻譜的過程，以實(shí)現(xiàn)把時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散狀態(tài)；其次，量化，對(duì)有限數(shù)量樣值進(jìn)行合理量化，使其能夠表示原模擬信號(hào)的無限各幅度采樣值，從而將連續(xù)有規(guī)則的信號(hào)轉(zhuǎn)換成無規(guī)律的信號(hào)；最后，A律壓縮量化，以信號(hào)大小為指標(biāo)確定量化間隔距離，以實(shí)現(xiàn)非均勻量化。
二、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用
（一）數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用
現(xiàn)階段，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已在信號(hào)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(hào)處理技術(shù)在信息采集中通過A/D轉(zhuǎn)換，將離散信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)碼；在信號(hào)處理中，將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字輸出信號(hào)；在輸出輸出信號(hào)之前，進(jìn)行離散化處理，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)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(dòng)信號(hào)等方面。在語音編解碼中應(yīng)用數(shù)字信號(hào)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(duì)語言共振峰不同的頻率進(jìn)行識(shí)別，從而發(fā)現(xiàn)并處理噪音，進(jìn)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(dòng)識(shí)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(hào)處理技術(shù)便于對(duì)圖像進(jìn)行流程進(jìn)行有效的處理，降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本。在震動(dòng)信號(hào)中應(yīng)用數(shù)字信號(hào)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(shí)際需求。
（二）數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在媒體通信中的應(yīng)用
數(shù)字信號(hào)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(dú)立的地址和數(shù)據(jù)總線，同時(shí)其在流水線操作、并行處理、指令周期等方面上的特點(diǎn)都使得計(jì)算運(yùn)行速度大大提高[3]。在媒體通信中應(yīng)用高性能及高運(yùn)行速度的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以降低傳輸和存儲(chǔ)空間的要求；同時(shí)彌補(bǔ)在網(wǎng)絡(luò)電話中通過模擬視頻和聲音信號(hào)才能實(shí)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(hào)處理技術(shù)，可壓縮對(duì)存儲(chǔ)空間和帶寬的需求，提高語音質(zhì)量。
（三）數(shù)字信號(hào)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(yuǎn)程模塊或本地交換機(jī)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(diǎn)。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(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)字式集成化的數(shù)字信號(hào)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(duì)頻譜帶寬的要求和增加調(diào)制階數(shù)，同時(shí)也能有效延長傳輸距離。其具體應(yīng)用表現(xiàn)在三個(gè)方面：實(shí)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(hào)失真及損失并進(jìn)行補(bǔ)償、高級(jí)數(shù)字均衡技術(shù)進(jìn)一步確保良好的性能及直接探測(cè)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(hào)處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)字信號(hào)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(shí)代需求的提高和改變，促使對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)一步探索和研究，分析其自身特點(diǎn)及應(yīng)用方面的不可或缺性，其未來發(fā)展趨勢(shì)必將多元化。
（一）多核數(shù)字信號(hào)處理芯片
數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)今后發(fā)展的一個(gè)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(hào)處理技術(shù)芯核的集成度，可以在一個(gè)芯片上將處理單元及電路單元等多元素集成，不僅能進(jìn)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(hào)處理技術(shù)融合化
通過融合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與微處理器及高檔CPU，可實(shí)現(xiàn)多功能的信號(hào)處理器，增強(qiáng)智能化控制，同時(shí)將兩套系統(tǒng)合二為一，降低了整體的成本費(fèi)用。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展的新技術(shù)之一包括數(shù)字信號(hào)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(shí)現(xiàn)應(yīng)用電子系統(tǒng)的高度集成化。
（三）高級(jí)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(hào)處理技術(shù)具有更大的實(shí)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(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可開發(fā)不同型號(hào)的系列產(chǎn)品，進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)，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(gè)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，數(shù)字信號(hào)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(diǎn)，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(gè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著數(shù)字化時(shí)代的不斷推進(jìn)及人們對(duì)信息需求要求的日益提高，這對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展也提出了新的挑戰(zhàn)，數(shù)字信號(hào)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(xiàn)：
[1]馬天翔.關(guān)于數(shù)字信號(hào)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(kuò)頻通信即擴(kuò)展頻譜通信，系統(tǒng)將發(fā)送信號(hào)經(jīng)過信息調(diào)制成數(shù)字信號(hào)，然后利用擴(kuò)頻函數(shù)產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼將信號(hào)進(jìn)行傳輸。在接收端進(jìn)行的是發(fā)送過程的逆過程，即將接收到的信號(hào)用擴(kuò)頻函數(shù)將偽隨機(jī)碼進(jìn)行解擴(kuò)，再將信號(hào)進(jìn)行解調(diào)從而得到原始發(fā)送信息?；灸Ｐ头譃榘l(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(jìn)行了3次調(diào)制后發(fā)送射頻信息進(jìn)行傳輸，接收模塊同樣也進(jìn)行了3次解調(diào)。本系統(tǒng)中重要的是擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)調(diào)制，這2個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)需使用同一時(shí)鐘進(jìn)行控制，且過程中的偽隨機(jī)碼序列必須是絕對(duì)一致的。
1.2衡量擴(kuò)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(shí)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(hào)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(duì)信息傳輸影響越小，可靠度越高。
（3）處理增益。為了衡量擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性的提高程度，將解擴(kuò)器輸入端信噪比和輸出端的信噪比的比值定義為擴(kuò)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(kuò)頻通信系統(tǒng)獨(dú)具擴(kuò)頻調(diào)制和解調(diào)兩個(gè)過程，用處理增益表明擴(kuò)頻調(diào)制前后信噪比的改善程度，反映了對(duì)干擾的抑制程度。（4）噪聲容限。存在干擾信號(hào)時(shí)，干擾信號(hào)比有用信號(hào)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(jī)能承受的干擾信號(hào)比有用信號(hào)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(shí)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(shí)現(xiàn)的，程序主要由調(diào)制部分，解調(diào)部分和偽隨機(jī)序列生成部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)輸入后先轉(zhuǎn)化成ASCII二進(jìn)制碼進(jìn)行傳輸，通過調(diào)用m序列生成函數(shù)進(jìn)行相加，產(chǎn)生擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)，然后將擴(kuò)頻碼轉(zhuǎn)換為BPSK(1,-1)序列，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)進(jìn)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(jìn)行m序列解擴(kuò)，再結(jié)合解調(diào)過程將ASCII二進(jìn)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(hào)功率密度，調(diào)制后傳輸?shù)男盘?hào)和白噪聲具有很大的相似度，可以實(shí)現(xiàn)高隱蔽性傳輸。從圖3(c)和圖3(d)對(duì)調(diào)制信號(hào)包絡(luò)，相干載波相位模糊度及其對(duì)解調(diào)數(shù)據(jù)的影響等性能對(duì)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(kuò)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(kuò)頻方式具有很強(qiáng)的抗干擾性。
2干線鐵路信號(hào)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)
2.1性能參數(shù)優(yōu)勢(shì)比較
直接擴(kuò)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(shì)。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(shì)
（1）抗干擾能力強(qiáng)。直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，解擴(kuò)器端輸入與輸出信號(hào)功率保持不變，而對(duì)于干擾信號(hào)解擴(kuò)過程相當(dāng)于進(jìn)行擴(kuò)頻，干擾功率被擴(kuò)展到很寬的頻帶上，功率譜密度下降，這使得解擴(kuò)過程中輸入端的干擾信號(hào)功率大大降低。通過帶通濾波器的濾波，大部分的干擾信號(hào)被濾除，有用信號(hào)則被保留。另外，擴(kuò)頻系統(tǒng)對(duì)各種惡劣天氣時(shí)通信鏈路造成的影響進(jìn)行抵抗，與傳統(tǒng)微波相比可以進(jìn)行跨江傳輸，在海面的長距離優(yōu)質(zhì)傳輸。這些優(yōu)勢(shì)適用于鐵路系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下安全可靠的進(jìn)行信號(hào)傳輸。
（2）可以實(shí)現(xiàn)多址通信系統(tǒng)。多個(gè)通信在信息發(fā)送端和接收端使用相同的偽隨機(jī)序列，而不同的通信則使用不同的偽隨機(jī)序列，這樣就實(shí)現(xiàn)了在相同載頻下互不干擾的通信，實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用，從而充分利用了頻譜資源。由此可以進(jìn)行機(jī)動(dòng)靈活組網(wǎng)，有助于統(tǒng)一規(guī)劃，分期實(shí)施，便于擴(kuò)充容量，有效地保護(hù)前期投資。
（3）有效抗多徑干擾。在直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)接收到電波后，將同步鎖定直達(dá)路徑且信號(hào)最強(qiáng)的電波，其余電波由于非直達(dá)，會(huì)延時(shí)到達(dá)，在相關(guān)解擴(kuò)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(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)抗多徑干擾。
（4）隱蔽性強(qiáng)，對(duì)其它系統(tǒng)干擾小。擴(kuò)頻過程單位面積信號(hào)發(fā)送功率極低，隱蔽性強(qiáng)。低的功率譜密度，不容易被探測(cè)到，被截獲的可能性降低，所以實(shí)現(xiàn)了其安全性方面的要求。同時(shí)，低功率譜密度讓發(fā)射信號(hào)近似于噪聲信號(hào)，而擴(kuò)頻信號(hào)可以在信道噪聲和白噪聲背景中傳輸，降低了對(duì)其它系統(tǒng)的干擾，增強(qiáng)了與其它系統(tǒng)的共存度。由于此系統(tǒng)的無線鐵路信號(hào)傳輸過程中電磁干擾大幅度降低，不僅有利于將擴(kuò)頻通信系統(tǒng)應(yīng)用于電氣化鐵路區(qū)段和弱場(chǎng)強(qiáng)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。
