589 浏览铁路无线通信设备电磁兼容测量专用陷波器研究
摘要：铁路无线通信设备通常会被安装在一个狭小空间内,设备之间电磁发射问题变得尤为突出,为了确保设备在现场的正常运行,对它们进行电磁兼容测量十分重要。对于铁路无线通信设备而言,电磁发射测量中无线通信信号比电磁骚扰信号强很多,导致测量接收机过载或产生非线性的乱真响应。基于铁路设备的电磁发射试验标准和其他行业相关试验标准的对比,本文研究设计了电磁发射测量专用带阻滤波器,提高了铁路无线通信设备电磁发射测量结果的准确性。首先,从测量场地、测量的硬件以及测量布置等方面介绍了一般铁路电子、电气设备的电磁发射测量方法,分析了这种方法在测量铁路无线设备时存在的问题,即EMI接收机会产生非线性失真,分析了非线性失真原理,并采用在测量中加入带阻滤波器以解决上述问题。然后,本文分析研究了带阻滤波器的设计原理方法,设计仿真了三种电磁发射测量专用陷波器（窄带带阻滤波器）。对于车载BTM设备的电磁发射测量,采用了LC带阻滤波器来抑制其27.095MHz通信频率处过大的发射功率,仿真设计了一款三阶切比雪夫型LC带阻滤波器,其阻带带宽为0.01MHz,阻带抑制为-40d B,-3d B带宽为6MHz;针对450MHz机车电台的辐射发射测量需要的带阻滤波器,本文设计了一种弱耦合方式的极窄带可调节腔体带阻滤波器,与传统的腔体带阻滤波器不同,它采用主传输线与谐振腔侧边耦合的弱耦合方式,可以将带阻滤波器的阻带做到极窄,且谐振器采用SIR（阶跃阻抗）腔体结构有利于腔体体积小型化,这款带阻滤波器的相对带宽只有0.2%,抑制深度达到-35d B,且中心频率和阻带带宽可以调节,满足了测量需求;用于GSM-R通信装置辐射发射测量的专用带阻滤波器,同样采用了SIR、弱耦合的腔体结构,同时通过增大谐振腔的加载电容将寄生阻带扩大到中心频率的7倍频处,采用折叠主传输线的方式减小了带阻滤波器的横向距离,该带阻滤波器阻带带宽为4MHz,抑制深度是-30d B,完全符合测试需求。同时本文还仿真分析了腔体各结构尺寸对其性能的影响。最后,分析了两种带阻滤波器主要设计参数对其性能的敏感度,以此来预测元器件及尺寸误差对带阻滤波器性能的影响程度。接着在仿真的基础上,对两款带阻滤波器进行了加工制作,并实测了其S参数,测量结果表明,这两种带阻滤波满足铁路无线设备的电磁发射测量需要。
关键词：电磁发射测量;非线性;
文章目录
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 课题研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 电磁发射测量标准国内外现状
1.2.2 陷波器研究的国内外现状
1.3 本文的主要研究内容
2 铁路无线通信设备电磁发射测量方法
2.1 一般铁路设备电磁发射测量
2.1.1 电磁发射测量测量场地
2.1.2 一般电磁发射测量硬件及布置
2.2 铁路无线通信设备电磁发射抗非线性测量
2.2.1 实际测量中接收机非线性现象
2.2.2 EMI测量接收机中非线性器件分析
2.2.3 测量过程中非线性的抑制方法
2.2.4 铁路无线通信设备电磁发射测量方法
2.3 本章小结
3 带阻滤波器的基本设计原理
3.1 带阻滤波器的分类及设计指标
3.2 集总电路滤波器设计原理
3.2.1 低通原型滤波器
3.2.2 频率变换与阻抗变换
3.3 微波结构带阻滤波器设计原理
3.3.1 阻抗/导纳变换器
3.3.2 微波谐振器
3.4 本章小结
4 电磁发射测量专用带阻滤波器的设计
4.1 电磁发射测量中带阻滤波参数的确定
4.2 集总带阻滤波器的设计
4.2.1 理想集总带阻滤波器的电路仿真
4.2.2 实际封装模型的集总带阻滤波器的仿真
4.3 SIR谐振腔体及带阻结构分析
4.3.1 SIR结构同轴谐振器原理
4.3.2 SIR腔体谐振器参数分析
4.3.3 腔体带阻滤波器结构分析
4.4 机车电台专用窄带可调带阻滤波器的设计
4.4.1 带阻单元结构及尺寸分析
4.4.2 带阻单元仿真
4.4.3 带阻滤波器的整体仿真
4.5 GSM-R通信装置专用带阻滤波器的设计
4.5.1 参数确定及整体仿真
4.5.2 带阻滤波器的优化
4.6 本章小结
5 灵敏度及测试分析
5.1 带阻滤波器的灵敏度分析
5.2 带阻滤波器的制作与测试分析
5.3 带阻滤波器的特性补偿分析
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 展望
参考文献
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