採用灰色多周期模型提取電磁頻譜中諧波分量的方法

2023-12-09 17:33:06 2

專利名稱：採用灰色多周期模型提取電磁頻譜中諧波分量的方法
技術領域：
本發明涉及一種從電磁幹擾發射頻譜中提取出諧波分量的方法，屬於電磁兼容技術領域。
背景技術：
隨著科學技術的發展，電氣電子設備數量越來越多，這些設備在工作時通常會產生一些有用或無用的電磁發射，這些發射可能會對其他設備造成潛在電磁幹擾。這些電磁幹擾會造成設備的性能降級，甚至可能造成設備的毀壞。因此要對設備的電磁幹擾進行控制。首先需要查找電磁幹擾源，然後提取其電磁特徵進行分析，而後採取相應的電磁兼容性設計。目前查找幹擾源的方法是首先對發射設備採取電磁兼容檢測試驗，根據國軍標(GJB151A)《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求》，電磁發射和敏感度要求與極限中5. 3. 15. 2極限規定「電場輻射發射不應超過圖RE102-1 RE102-3所示的值。在30MHz以上，水平極化場和垂直極化場均應滿足這些極限要求。」來判斷設備是否滿足電磁發射要求，一旦發射超過限值，則採用經驗法或者近場探頭檢測法來判斷產生幹擾的原因。經驗法對檢測人員的專業技能要求較高，而近場探頭檢測法是一種非常耗時的方法，通常還不能追溯電磁幹擾產生的根源。在電磁幹擾測試中發現，幹擾頻譜雖然複雜，一些元器件產生的具有穩定重複頻率的窄帶幹擾信號在被測頻譜中佔據主導地位，這些信號一般是元器件的非線性產生的諧波分量，分析該類諧波分量特性和來源具有重要意義。

發明內容
本發明針對電磁幹擾發射頻譜中的主要貢獻者——諧波分量，提出了一種採取灰色多周期模型對幹擾設備發射頻譜數據分析的方法。首先採集幹擾設備的頻譜數據；然後利用灰色系統模型擬合出頻譜數據的總體趨勢分量；然後利用周期模型對頻譜數據去除總體趨勢分量後的數據提取諧波分量，獲得諧波的量化表達式；最後將諧波量化表達式中的諧波頻率與幹擾設備中電路元器件的工作頻率進行比對，若與某個元器件的工作頻率相等則可確定對應諧波分量產生的根源，為幹擾的分析提供理論依據，從而指導幹擾設備的電磁兼容性設計與整改。本發明採用灰色多周期模型提取電磁頻譜中諧波分量的方法包括有下列步驟步驟一對頻譜進行分段採用斜率一致性原則對頻率AF為橫坐標，場強值AM為縱坐標繪製出的頻譜幅度圖中的頻譜曲線進行分段，得到互不交疊的頻譜頻段F= {f\，f2，-,fj ；步驟二 選取超標頻段將所述的頻譜頻段F = {f1；f2, -,fj與國軍標GJB151A中規定的發射極限進行對比，提取出超標頻段FX = (Xf1, Xf2, -,XfJ ；步驟三構建總體趨勢序列
任意一個超標頻段Xfu中包括有多個頻率、以及每個頻率對應的場強值，將所述的任意一個超標頻段Xfu用頻譜場強序列表示為U私)=(1)，4 (2)，…Λ (W)}；步驟301 對測試得到的任意一個超標頻段Xfu上的頻譜場強序列^(Xfu) = (I),XfS(2),···,( )}進行一次累力卩，生成一次累加生成序列步驟302 :對所述的一次累加生成序列XA(M(Xfu)進行緊鄰均值生成，得到緊鄰均值生成序列Zmy(展)={rj (I),4 (2),·· ·，$ 00}；步驟303 令0、+ axz如0 = b為GM(1，I)模型的原始形式，其中a表示發展係數的負數，b為灰色作用量；將a和b用參數列表示為AA = [a, b]T，T表示坐標轉置。採取最小二乘法對參數列AA = [a, b]T進行求解得到AA = (ZaddT(Xfu)X Zadd(Xfu)) ―1 X Zad； (Xfu) XXextract (Xfu)，因此可求得灰色 GM(I，I)模型的時間響應
序列――ι ,經過一次累減還原得到總體趨勢序列
權利要求
1.一種採用灰色多周期模型提取電磁頻譜中諧波分量的方法，其特徵在於所述電磁頻譜中諧波分量的提取有下列步驟 步驟一對頻譜進行分段 採用斜率一致性原則對頻率AF為橫坐標，場強值AM為縱坐標繪製出的頻譜幅度圖中的頻譜曲線進行分段，得到互不交疊的頻譜頻段F= {f1;f2，-,fj ； 所述的頻譜頻段F = {f1; f2, ···, fw}中w表示頻段標識號，f1表示第I個頻段、f2表示第2個頻段、fw,表示第w個頻段，也稱為任意一個頻段； 步驟二 選取超標頻段 將所述的頻譜頻段F= If1, f2，…，fj與國軍標GJB151A中規定的發射極限進行對比，提取出超標頻段FX= (Xf1, Xf2, -,XfJ ； 所述的超標頻段FX = (Xf1, Xf2, ···, XfJ中u表示超標頻段標識號，Xf1表示第I個超標頻段、Xf2表示第2個超標頻段、Xfu表示第u個超標頻段,也稱為任意一個超標頻段；任意一個超標頻段Xfu中包括有多個頻率、以及每個頻率對應的場強值，將所述的任意一個超標頻段Xfu用頻譜場強序列轟示為Xtest(M,) = (I)，⑵，…,( )}； 所述的頻譜場強序列K私)=丨巧(1)，埝(2)，···，螳(》)丨中4(1)表示在任意一個超標頻段Xfu下的第I個頻率上的場強值、XiS (2)表示任意一個超標頻段Xfu下的第2個頻率上的場強值、xf;OO表示任意一個超標頻段Xfu下的第η個頻率上的場強值，η表示任意一個超標頻段Xfu下的頻率標識號； 步驟三構建總體趨勢序列 從任意一個超標頻段Xfu中提取出總體趨勢序列Xtand(Xfu)的步驟如下 步驟301 對測試得到的任意一個超標頻段Xfu上的頻譜場強序列(^；) = {^5(I),(2),···,^；( )}進行一次累力卩，生成一次累加生成序列X獅(Xfu) =； 所述的一次累加生成序列U私)=丨沖⑴表示任意一個超標頻段Xfu下的第I個頻率點上的累加生成值^2^(2)表示任意一個超標頻段Xfu下的第2個頻率點上的累加生成值、表示任意一個超標頻段Xfu下的第η個頻率點上的累加生成值，也稱為任意一個頻率點上的累加生成值，η表示任意一個超標頻段Xfu下的頻率標識號； 步驟302 :對所述的一次累加生成序列Xato(Xfu)進行緊鄰均值生成，得到緊鄰均值生成序列私) = (:5(1),:5(2),…; 所述的緊鄰均值生成序列&(取)={^⑴，: (2),···，ζ；5(/0沖⑴表示任意一個超標頻段Xfu下的第I個頻率點上的緊鄰均值生成值、zfi (2)表示任意一個超標頻段Xfu下的第2個頻率點上的緊鄰均值生成值、( )表示任意一個超標頻段Xfu下的第η個頻率點上的緊鄰均值生成值，也稱為在任意一個超標頻段Xfu下的任意一個頻率點上的緊鄰均值生成值，η表示任意一個超標頻段Xfu下的頻率標識號； 步驟303 :令+= 6為GM(1，1)模型的原始形式，其中a表示發展係數的負數，b為灰色作用量；將a和b用參數列表示為AA = [a, b]T, T表示坐標轉置；採取最小二乘法對參數列 AA = [a, b]T 進行求解得到 AA = (ZaddT(Xfu) XZadd(Xfu))XZad；(Xfu) X0 )，所述0 )表示列向量，即1
2.根據權利要求I所述的採用灰色多周期模型提取電磁頻譜中諧波分量的方法，其特徵在於利用電磁兼容性檢測軟體EMC2003獲取電磁頻譜數據。
3.根據權利要求I所述的採用灰色多周期模型提取電磁頻譜中諧波分量的方法，其特徵在於利用Matlab軟體進行仿真建模。
全文摘要
本發明公開了一種採用灰色多周期模型提取電磁頻譜中諧波分量的方法，首先採集幹擾設備的頻譜數據；然後利用灰色系統模型擬合出頻譜數據的總體趨勢分量；然後利用周期模型對頻譜數據去除總體趨勢分量後的數據提取諧波分量，獲得諧波的量化表達式；最後將諧波量化表達式中的諧波頻率與幹擾設備中電路元器件的工作頻率進行比對，若與某個元器件的工作頻率相等則可確定對應諧波分量產生的根源。本發明方法將頻譜數據中諧波幹擾的特性用數學函數式表達出來，物理特徵明確，便於電磁幹擾頻譜數據部分特性的認知，起到指導幹擾設備電磁兼容性分析和設計的作用。
文檔編號G01R23/16GK102707143SQ20121017778
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者傅成彬, 劉焱, 衛穎, 王炬, 蘇東林, 雷雨 申請人:北京航空航天大學