[科普中国]-抗干扰性

当干扰强度很大时，实际上会不可能辨认信号。但可能组成这样的传送和接收系统，即使在很困难的条件下，也能保证系统足够可靠地工作。系统的抗御干扰的扰乱作用的能力一般称为抗干扰性。

简介在传输时，总是先有某一可能的消息集，然后从达集中挑选出要传输的消息。每一消息对应于一个确定的信号，也就是对应于消息集有确定的信号集。干扰是指对有用信号的接收造成损伤。干扰一般由以下两种，串扰：电子学上两条信号线之间的耦合现象。无线电干扰：通过发送无线电信号来降低信噪比的方式，达到破坏通信、阻止广播电台信号的行为。

在最简单的形式下，电报信号是由传号与空号所组成。当有干扰’时，空号期间可能检出不等于零的电压，并把空号错误地当作为传号。同样，具有反向电压的干扰可使传号在接收时被认为是空号。结果使收下的信号不对应于原来传途的字母，而对应于其他的字母。

在接收中，当某一共他可能的治息替代了实际传送的消息时，就是错误。发生错误这一事件的概率P可作为通信系抗不可靠程度的量度。反事件的概率，亦即正确接收的概率，就是可靠性的量度。

在给定干扰下，可取可靠性作为抗干扰性的量度。

那么，提高抗干扰性一般有怎样的可能性呢?首先可指出，当干扰强度j定时，相应于各治息的备信号之间的差别越大，正确接收的概率就越大。在近代通信理论的术语中，信号之间的差别程度称为距高。

这样，提高抗干扰性的途径之一，就在于选择信号组，以便任何一对信号尽可能地相互离开得远些。

其次应当选用这样的接收方法，以使它能最佳地利用信号之同存在的差别。在一定条件下，能给出最大可能的正确接收概率的接收机称为理想接收机。1

分类抗干扰性可以区分为静态抗于扰性和动态抗干扰性两种情况。

静态抗干扰性将针对正常情况和可能出现的最不利情况加以说明。最不利情况是在下列场合出现：控制门电路和被控制门电路工作电压的最不利变化、最不利的输入信号、最不利的工作温度和最大限度利用了输出负载因数。因此静态抗干扰性也可以说成是静态最不利情况下的抗干扰性。

动态抗干扰性适用于作用时间比平均信号传播时间更短的干扰电压。耦合干扰能量(由脉冲幅度和脉冲持续时间给出)不可能超过某个极限值。动态抗干扰性主要取决于被考察门电路的输入灵敏度。2

潜在抗干扰性当有噪声存在时，接收信号总是有可能出现错误，这里就提出了这样一个问题，究竟是否对每种形式的信号，能找到一种接收机，它能最有效地在干扰背景上分出信号来?达种接收机通常就称之为理想接收机。对每一具体形式的信号，理想接收机具有最大的抗干扰能力，实际接收机的抗干扰能力最多只能和它相同，但不可能超过它。理想接收机的抗干扰能力称之为潜在抗干扰性。3

抗干扰干扰是指对有用信号的接收造成损伤。抗干扰即用来对抗通讯或雷达运行的任何干扰的系统或技术 。学术定义：（1）结合电路的特点使干扰减少到最小。（2）是指设备能够防止经过天线输入端，设备的外壳以及沿电源线作用于设备的电磁干扰。

经过天线输入端，设备的外壳以及沿电源线作用于设备的电磁干扰。

雷达往往工作在复杂的电磁环境中，雷达抗干扰性能的优劣直接决定了整个雷达系统的性能。然而，如何评价雷达抗干扰性能的优劣，还没有公认的标准。因此人们难以把握雷达抗干扰能力的好坏，严重阻碍了雷达抗干扰技术和战术的发展。

对于雷达抗干扰性能的评估,已经有了部分研究成果,但存在以下缺点：

(1)干扰和抗干扰性能分开评估,没有把两者联系起来,这不符合实际情况；

(2)由于雷达系统的复杂性,往往不能表征整个雷达的抗干扰性能,而仅从雷达采取的抗干扰措施或雷达本身固有的特性来研究；

(3)度量值具有不可测性,计算繁琐。

抗干扰措施抗干扰措施的基本原则是：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。

抑制干扰源

抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。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。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt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：

⑴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。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。

⑵在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是RC串联电路，电阻一般选几K到几十K，电容选0.01uF），减小电火花影响。

⑶给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。

⑷电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。

⑸布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。

⑹可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。

切断干扰传播路径的常用措施

⑴充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感，要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。

⑵如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。

⑶注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。

⑷电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源（如电机，继电器）与敏感元件（如单片机）远离。

⑸用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求。

⑹单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。

⑺在单片机I/O口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。4

提高敏感器件的抗干扰性能

提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。

提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下：

⑴布线时尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声。

⑵布线时，电源线和地线要尽量粗。除减小压降外，更重要的是降低耦合噪声。

⑶对于单片机闲置的I/O口，不要悬空，要接地或接电源。其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。

⑷对单片机使用电源监控及看门狗电路，如：IMP809，IMP706，IMP813，X25043，X25045等，可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。

⑸在速度能满足要求的前提下，尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。

⑹IC器件尽量直接焊在电路板上，少用IC座。

软件方面

⑴我习惯于将不用的代码空间全清成“0”，因为这等效于NOP，可在程序跑飞时归位；

⑵在跳转指令前加几个NOP，目的同1；

⑶在无硬件WatchDog时可采用软件模拟WatchDog，以监测程序的运行；

⑷涉及处理外部器件参数调整或设置时，为防止外部器件因受干扰而出错可定时将参数重新发送一遍，这样可使外部器件尽快恢复正确；⑸通讯中的抗干扰，可加数据校验位，可采取3取2或5取3策略；

⑹在有通讯线时，如I^2C、三线制等，实际中我们发现将Data线、CLK线、INH线常态置为高，其抗干扰效果要好过置为低。

硬件方面

⑴地线、电源线的布线肯定重要了！

⑵线路的去耦；

⑶数、模地的分开；

⑷每个数字元件在地与电源之间都要104电容；

⑸在有继电器的应用场合，尤其是大电流时，防继电器触点火花对电路的干扰，可在继电器线圈间并一104和二极管，在触点和常开端间接472电容，效果不错！

⑹为防I/O口的串扰，可将I/O口隔离，方法有二极管隔离、门电路隔离、光偶隔离、电磁隔离等；

⑺当然多层板的抗干扰肯定好过单面板，但成本却高了几倍。

⑻选择一个抗干扰能力强的器件比之任何方法都有效，我想这点应该最重要。因为器件天生的不足是很难用外部方法去弥补的，但往往抗干扰能力强的就贵些，抗干扰能力差的就便宜，正如台湾的东东便宜但性能却大打折扣一样！主要看各位的应用场合了！

本词条内容贡献者为:

鄢志丹 - 副教授 - 中国石油大学（华东）