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【關鍵詞】信號處理 雷達信號 處理機顯控 通信技術
雷達信號處理機是在各種雜波、干擾背景下，檢測目標有效回波信號的關鍵，影響雷達信號捕捉效果，影響雷達定位探測準確性和有效性。本文將以雷達信號處理機顯控與通信技術為研究對象，結合雷達信號處理基本理論，對雷達信息處理機顯控問題展開研究，分析如何實現雷達信號的高速處理與顯控，并提出濾波技術的應用，削弱固定雜波對信號處理機顯控的負面影響，從而使雷達功能得到更好發揮，提高顯控水平，保證探測質量。
1 雷達功能與特點
雷達是利用電磁波探測目標的電子設備，是通過無線電定位方式，來實現無線電探測與測距，通過回波測定發現探測目標空間位置信息，由于雷達通過無線電技術實現探測，所以也被稱為 “無線電定位”。其探測原理是通過發射電磁波，對探測目標進行照射，在通過天線接收其回波，提取回波信息，來獲取測定目標速度、方位、高度等信息。探測通信過程中信息載體是無線電波，天線接收回波后，由接收設備進行處理，提取信息數據，當前廣泛應用于：氣象領域、軍事領域、航空領域。雷達技術最早出現于一戰時期，但由于當時受到技術水平限制，探測范圍和準確性都存在局限。二戰時期雷達技術得到實際運用，且已十分成熟，能實現地對空、空對空、空對地的探測識別。隨后更融入了脈沖跟蹤技術，能通過跟蹤模式對目標進行跟蹤探測，且探測中系統能自動修正干擾誤差，提高探測準確性和有效性。二十世紀末，微處理技術與光學探測技術融入雷達領域，使雷達探測實現智能化、自動化，能自動進行多目標跟蹤探測，在軍事領域中做出了巨大貢獻。
2 雷達通信技術
雷達應用非常廣泛，可探測飛機、艦艇、導彈。除軍事用途外，還可用來為飛機、船只導航。另一方面，氣象領域中的應用，可探測臺風、雷雨、烏云，以實現預測天氣目的。雷達通信基本過程是，發射機發射電磁波，由收發轉換開關傳送給天線，由天線將電磁波發送出進行傳播，電磁波遇到目標后產生回波，回波被天線獲取，通過接收設備進行信號處理。距離測量是根據回波延遲時間判斷，計算公式為S=CT/2。方向探測通常利用天線方向性，測定方位角和俯仰角。速度測試方面則根據回波頻率改變量確定，其基本原理是多普勒頻移。但實際上雷達應用中，通信過程可能受到干擾設備或其他外部信號干擾，同時會被電子偵察設備探測到通信信號。因此，要加強雷達抗干擾，反偵察能力?，F代雷達為提高通信穩定性與可靠性，融入了數據處理技術、加密技術、組網技術、分布式有源技術、自適應波束形成技術、光電子技術。這便使得雷達通信抗干擾能力大大提升，數據處理效率和水平明顯提高，能實現多頻道、多極化、多模式通信，而且通信數據形式更加多元。
3 雷達信號處理機顯控
通過前文分析不難看出雷達探測的應用優勢。雷達設備種類繁多，技術含量高，應用范圍廣。根據用途不同可分為：軍用雷達、預警雷達、引導指揮雷達、機載雷達、氣象雷達、航行管制雷達等。雷達探測不受天氣影響，穿透力強，探測效果好。但探測有效性和準確性，通常與信號處理機顯控有直接關系。近些年來，現代雷達中接收采樣數據量成倍增加，信號處理機顯控難度提高，使得信號處理機顯控成為雷達研究領域熱門課題。為提升顯控有效性，修正誤差，一般情況應通過MAD抑制低速雜波信號，區分雜波與目標回波。由于雜波與目標回波頻率不同，所以能通過濾波器消除。但實際上，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MAD抗干擾濾波方式，效果并不好，會出現顯控判斷現象。為解決這一問題，就應利用自適應恒虛警檢測，通過CFAR檢測抑制雜波。另一方面，還可選擇匹配數字濾波器方式，利用脈沖壓縮處理方式，進行波篩選，將雜波進行掩蓋，避免雜波干擾。但實際應用中，由于模擬技術缺陷，掩蓋效果與理論值可能會存在差異。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律性。因此，為了彌補理論值誤差問題，則可通過改進濾波方式，實現抑制雜波，保障顯控準確性與有效性。例如，對多普勒濾波器進行利用。該濾波器能有效提高顯控質量，通過FIR實現濾波，抗干擾性能非常好，而且容易實現。除以上幾種技術手段還，近些年來，很多雷達也在開始MTD技術，該技術是通過窄帶濾波器組的方式來實現抑制雜波，從而改善信號接收機性能，全面提高接收有效性，實現高質量顯控，該技術雜波抑制效果非常明顯。但各類技術手段有著不同特點和適用范圍，具體應用中，要根據雷達信號接收機特點和顯控要求及實際雜波特性規律選擇抑制方式。
4 結束語
雷達探測不受地形，天氣情況影響，而且探測距離遠，準確性與可靠性高，能應于海洋探測、地理探測、航空探測等眾多領域。但隨著雷達數字化的發生，接收機采樣數據量越來越大，使得信號處理機顯控難度隨之提高，準確性出現下降，雜波處理面臨挑戰。因此，在實際應用中，要根據雜波特性與顯控要求，合理選擇濾波技術，保證顯控質量。
參考文獻
[1]梁成壯.雷達伺服系統功能仿真和性能測試軟件平臺研制[D].西安電子科技大學，2014，04：203-204.
[2]蘇濤.并行處理技術在雷達信號處理中的應用研究[D].西安電子科技大學，2014，03：107-108.
[3]李民.毫米波雷達導引頭信號處理關鍵技術及工程應用的研究[D].哈爾濱工業大學，2014，13：85.
作者簡介
雷達是利用電磁波探測目標的電子設備，是通過無線電定位方式，來實現無線電探測與測距，通過回波測定發現探測目標空間位置信息，由于雷達通過無線電技術實現探測，所以也被稱為“無線電定位”。其探測原理是通過發射電磁波，對探測目標進行照射，在通過天線接收其回波，提取回波信息，來獲取測定目標速度、方位、高度等信息。探測通信過程中信息載體是無線電波，天線接收回波后，由接收設備進行處理，提取信息數據，當前廣泛應用于：氣象領域、軍事領域、航空領域。雷達技術最早出現于一戰時期，但由于當時受到技術水平限制，探測范圍和準確性都存在局限。二戰時期雷達技術得到實際運用，且已十分成熟，能實現地對空、空對空、空對地的探測識別。隨后更融入了脈沖跟蹤技術，能通過跟蹤模式對目標進行跟蹤探測，且探測中系統能自動修正干擾誤差，提高探測準確性和有效性。二十世紀末，微處理技術與光學探測技術融入雷達領域，使雷達探測實現智能化、自動化，能自動進行多目標跟蹤探測，在軍事領域中做出了巨大貢獻。
2雷達通信技術
雷達應用非常廣泛，可探測飛機、艦艇、導彈。除軍事用途外，還可用來為飛機、船只導航。另一方面，氣象領域中的應用，可探測臺風、雷雨、烏云，以實現預測天氣目的。雷達通信基本過程是，發射機發射電磁波，由收發轉換開關傳送給天線，由天線將電磁波發送出進行傳播，電磁波遇到目標后產生回波，回波被天線獲取，通過接收設備進行信號處理。距離測量是根據回波延遲時間判斷，計算公式為S=CT/2。方向探測通常利用天線方向性，測定方位角和俯仰角。速度測試方面則根據回波頻率改變量確定，其基本原理是多普勒頻移。但實際上雷達應用中，通信過程可能受到干擾設備或其他外部信號干擾，同時會被電子偵察設備探測到通信信號。因此，要加強雷達抗干擾，反偵察能力?，F代雷達為提高通信穩定性與可靠性，融入了數據處理技術、加密技術、組網技術、分布式有源技術、自適應波束形成技術、光電子技術。這便使得雷達通信抗干擾能力大大提升，數據處理效率和水平明顯提高，能實現多頻道、多極化、多模式通信，而且通信數據形式更加多元。
3雷達信號處理機顯控
通過前文分析不難看出雷達探測的應用優勢。雷達設備種類繁多，技術含量高，應用范圍廣。根據用途不同可分為：軍用雷達、預警雷達、引導指揮雷達、機載雷達、氣象雷達、航行管制雷達等。雷達探測不受天氣影響，穿透力強，探測效果好。但探測有效性和準確性，通常與信號處理機顯控有直接關系。近些年來，現代雷達中接收采樣數據量成倍增加，信號處理機顯控難度提高，使得信號處理機顯控成為雷達研究領域熱門課題。為提升顯控有效性，修正誤差，一般情況應通過MAD抑制低速雜波信號，區分雜波與目標回波。由于雜波與目標回波頻率不同，所以能通過濾波器消除。但實際上，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MAD抗干擾濾波方式，效果并不好，會出現顯控判斷現象。為解決這一問題，就應利用自適應恒虛警檢測，通過CFAR檢測抑制雜波。另一方面，還可選擇匹配數字濾波器方式，利用脈沖壓縮處理方式，進行波篩選，將雜波進行掩蓋，避免雜波干擾。但實際應用中，由于模擬技術缺陷，掩蓋效果與理論值可能會存在差異。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律性。因此，為了彌補理論值誤差問題，則可通過改進濾波方式，實現抑制雜波，保障顯控準確性與有效性。例如，對多普勒濾波器進行利用。該濾波器能有效提高顯控質量，通過FIR實現濾波，抗干擾性能非常好，而且容易實現。除以上幾種技術手段還，近些年來，很多雷達也在開始MTD技術，該技術是通過窄帶濾波器組的方式來實現抑制雜波，從而改善信號接收機性能，全面提高接收有效性，實現高質量顯控，該技術雜波抑制效果非常明顯。但各類技術手段有著不同特點和適用范圍，具體應用中，要根據雷達信號接收機特點和顯控要求及實際雜波特性規律選擇抑制方式。
4結束語
雷達探測不受地形，天氣情況影響，而且探測距離遠，準確性與可靠性高，能應于海洋探測、地理探測、航空探測等眾多領域。但隨著雷達數字化的發生，接收機采樣數據量越來越大，使得信號處理機顯控難度隨之提高，準確性出現下降，雜波處理面臨挑戰。因此，在實際應用中，要根據雜波特性與顯控要求，合理選擇濾波技術，保證顯控質量。
作者:陳兵 單位:四川九洲電器集團有限責任公司
參考文獻:
中圖分類號：TM91 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）02-0186-01
近年來，我國微波信號光纖傳輸技術取得了一定程度的進展，被廣泛應用于社會各行業、各領域，成為大眾日常生活和工作中不可或缺的重要組成部分，而傳統的微波通信傳輸距離較長，使損耗增加，限制了高頻的持續擴張，制約了微波通信傳輸技術的發展，微波信號光纖傳輸技術則在這一背景下應運而生，其集中光電轉換器件、光纜、微波激光器等設備，使微波信號覆蓋率得以有效提高。
1 微波信號光纖傳輸技術
微波通信即通過0.1～1m之間的電磁波進行的通信。而微波信號光纖傳輸技術根據調制模式的不同又分為外調制模式、直接調制模式，尋找與微波信號驅動相匹配的調制或電頻輸出后，實現微波信號的遠距離傳輸。
1.1 激光器降噪技術
由于電光轉換器在高速運轉的過程中會產生較大噪音，必須降低噪音，確保鏈路噪音S持在10～25dB之間，才能滿足系統運作要求。降低系統噪音主要是通過降噪技術，采用自動功率控制技術以及自動溫度控制裝置可對芯片溫度的漂移與散失進行有效控制，進而降低芯片噪聲；降低鏈路的光反射，可避免由于受到光反射影響導致激光器受到影響，可以利用熔接光接口、光纖活動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，從而確保噪聲系數維持在系統可接受范圍之內。
1.2 “SBS”閾值控制技術
“SBS”閾值即當輸出光波波長的光調制信號功率大于1550mm波長時，系統噪聲、非線性逐漸惡化。“SBS”閾值的產生與激光器光功率太強、輸出光譜較窄、波長太長有著直接聯系，使光信號傳輸距離拉長。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，波長太長等多種因素與光線自身的非線性特征產生矛盾，使“SBS”閾值出現相應問題。系統噪聲、非線性出現一定程度的惡化后，系統頻譜會出現極為雜散且密度較高的噪聲信號，該類信號超出了相關要求和標準。針對“SBS”閾值的控制情況來看，首當其沖的是電光調制器的使用和處理，進而拓寬輸出光譜寬度，實現光信號最大距離的傳輸。
1.3 預失真補償技術
若光電調制器、動態范圍等不符合各項參數要求，則會造成微波信號失真。電光轉換器以預失真補償技術為支撐，在微波激光器作用下為傳輸系統提供OIP2、OIP3、SFDR等指標?，F階段，預失真補償技術主要是指在相應頻段產生二階、三階、偶數階、奇數階等信號的一種技術，這些信號與非線性失真信號的大小相等、相位相反，可相互抵消，從而將傳輸的高線信提高。
2 微波信號光纖傳輸技術的應用
微波信號光纖傳輸技術具備較大優勢，如其信號動態范圍較大，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之間的安全，保證信號能不受到電磁干擾的影響，穩定工作。同時，微波信號光纖傳輸技術的耗材較低、信號可遠距離傳輸、各項通信系統與偵測系統具備高隱蔽性和抗毀滅性。此外，微波信號光纖傳輸技術的寬帶能滿足遠程穩定傳輸要求，不會由于距離較遠而導致各項通信信號失真。
2.1 在信號傳輸中應用
利用微波信號光纖傳輸技術進行信號傳輸，無需安裝天線，可避免受到天線安裝要求的地點限制，并且在一般情況下，微波信號光纖傳輸系統若需要安裝天線，可在偏僻地方進行安裝，以保證信號質量，同時將變頻器、數據處理器、調節器等設備安裝在市區，直接在數據中心處理工作，避免工作人員在天線安裝地點與辦公地點之間奔波。
2.2 在移動通信中應用
3G與4G移動通信對傳輸系統的要求較高，微波傳輸信號光纖技術可充分滿足其靈活性與覆蓋性等要求，即使在商場、火車站、機場等地區都可滿足信號的高質量要求。并且，通過在建筑物內安裝分布式天線與中心基站，可有效提高信號覆蓋率。
2.3 在多數據連接中的應用
在微波信號光纖中，可以將10個、20個甚至更多芯單模光纖包在一根極細極輕的光纜中，十分有利于多數據連接工作，并提高抗電磁干擾能力，同時省去較高的同軸電纜、密封波導或銅纜等費用。此外，在相控陣雷達中應用微波信號光纖傳輸技術也可實現性能穩定、精確、靈活的光纖延時線。
3 結束語
綜上所述，微波信號光纖傳輸技術作為一種新興通信技術，迫切需要得到相關人員的高度重視，充分發揮微波信號光纖傳輸技術低耗損、大動態、安全性強的優勢，將其廣泛應用于電子戰、移動通信信號、雷達信號傳輸及各類電子系統中，實現各類信號的遠距離傳播，為我國電子通信事業的發展夯實基礎。
參考文獻
[1] 何煒.微波信號光纖傳輸技術與應用[J].中國新通信，2012，19：52.
[2] 劉小鷹.微波信號光纖傳輸技術與應用[J].中國包裝工業，2013，06：71～72.
隨著鐵路交通運輸系統的日漸完善，信號系統對于鐵路交通系統越來越重要，當今的信號系統已將數字技術、智能技術等進行結合，逐漸跟隨科技發展的腳步走向自動化。對于先進技術的大量應用也使得鐵路信號系統的電磁環境越來越復雜，電磁兼容問題也隨之產生。近些年來，人們對鐵路通信信號產品的電磁兼容檢測技術開展了大量研究，并制定了相關的電磁兼容試驗和測量技術等國家標準。通過鐵路通信信號產品的電磁兼容的檢測，最大程度保證鐵路運輸的安全性和高效性。
1電磁兼容技術簡介
電磁兼容是指在復雜的電磁環境中，通信設備或者通信系統能夠保持正常工作并且不會對電磁環境中其他工作的設備產生巨大的、不可忽視的電磁影響的能力。先進的通信技術及設備所造就的復雜電磁環境致使電磁兼容的設計充滿了不確定性。設計人員需要經過大量的研究和實驗論證，使電磁兼容能夠實現。為了及時對通信設備的電磁兼容性進行檢測，最直接的方法就是對通信設備進行電磁兼容檢測。電磁兼容檢測有現場系統電磁兼容測試和標準檢測，現場檢測能夠最真實地反映通信系統在復雜電磁環境中的電磁兼容能力，通過對現場測試和標準測試之間的差異以及測試的技術要點進行掌握，能夠更加透徹地了解通信信號產品的電磁兼容檢測技術。
2標準測試
測試標準可以分為基礎標準、通用標準等。
2.1基礎標準
基礎標準僅針對檢測的現象、檢測所處的環境及檢測中所用到的檢測方法、儀器等進行詳細描述，并給出相應的定義，不涉及具體的產品?；A標準不給出指定的相關檢測限值，同時不會對產品性能做出直接的判據，僅僅是編制一些其他各級電磁兼容標準的基礎?；A標準范圍包括的標準有《電磁兼容術語》《無線電騷擾和抗擾度測量設備規范》《無線電騷擾和抗擾度測量設備規范和測量方法第二部分：騷擾和抗擾度測量方法》以及其他有關產品抗擾度測量的系列標準等[1]。
2.2通用標準
通用標準是對于通用環境中所有產品必須所要具有的最基礎的電磁兼容要求的基本條件。所用通用環境中產生的其他標準都必須具備通用標準所要求具備的條件，而通用標準又是建立在基礎標準之上的，通用標準中所要求或提及的檢測方法及檢測項目在基礎標準中體現。通用標準可以為其他檢測標準提供編制準則，對于一些沒有先例的檢測也可以先用通用檢測的相關檢測要求及方法進行檢測。在電磁兼容檢測中，由于場地及環境對檢測結果有很大的影響，所以需要對檢測場地進行認真選擇。因為選擇檢測場地的不同，會導致空間中各種波的直射及反射產生不同的影響，同時在空中的接收點也是不同的。在最初的檢測標準中要求電磁兼容檢測試驗應該在一些比較開闊、外界影響小的場地進行試驗。對開闊場地的選擇一般需要注意以下幾個方面：首先場地的四周不能有建筑物，即空曠無反射體；其次檢測場地的地面需要平整；最后要求地面為導電率均勻的金屬接地表面。對于場地形狀的要求則是橢圓形，尺寸根據測試頻率下限的波長進行確定，橢圓的長度要大于橢圓焦點之間距離的2倍、橢圓的寬度要大于橢圓焦點之間距離的1.73倍。在進行電磁輻射干擾測試時，需要將EUT和接收天線按照檢測計劃及檢測標準，安放在橢圓的兩個焦點位置上，需要根據所選檢測場地的實際建筑情況及周邊環境限制為EUT和接收天線確定合適的距離，國外將檢測距離規定為3m和10m。對于3m檢測，要求橢圓長大于6m，寬大于5.2m；對于10m檢測，則要求橢圓長大于20m，寬大于17.3m。
3現場測試
標準檢測根據其檢測特點，主要應用在通信系統的設備或者部件的檢測，但是對于通信系統整體來說，標準檢測存在著很大的局限性，不能夠完整地反映整個通訊系統的電磁兼容性能。這種局限性主要體現在以下幾個方面：（1）標準檢測所針對的通信部件或者設備的檢測不能體現通信系統組合后的電磁兼容性，同時未考慮環境對通信系統整體的影響，因此檢測不具有代表性。（2）由于標準實驗場所自身空間及環境的限制，導致局部設備無法對整體系統的工作模式進行反饋。（3）標準實驗場所中所采用的電源，其阻抗為可以與設備匹配的標準阻抗，但是無法對上裝環境下的通信設備的實際阻抗特性進行體現。
4近場抗飽和測試技術
對于電磁兼容檢測的現場測試，例如通信系統中大信號的檢測，一般會使用一些發射功率大的電臺，由于現場測試的距離較近，頻譜儀非常容易出現飽和和失真現象，這種現象的出現會使檢測結果出現一定的誤差，導致頻譜儀非常容易出現飽和和失真現象的原因主要是：（1）頻譜儀的測試動態范圍小于現場實際測量信號的所要求的范圍，實際測量信號的一部分不能被有效測量，致使測試失真，發生頻譜儀飽和現象；（2）現場實際測量信號的功率不能有效地與頻譜儀進行對應，會出現功率位于頻譜儀非線性失真區，導致最終的檢測結果出現非線性失真現象[2]。因此需要對近場抗飽和測試技術進行深入的研究，通過一些有效的技術和措施減少飽和現象的出現，以及飽和現象對檢測結果的影響。一般會通過衰減器來防止大信號進入頻譜儀，阻止飽和現象的出現。由于減衰器不僅會防止大信號進入頻譜儀，還會使進入頻譜儀的正常信號被削弱，導致信號在頻譜儀中被忽略，不能正確反映檢測結果。針對這種現象可以通過使用中心頻率可調的帶通或帶阻濾波器進行改善、解決。在檢測過程中將濾波器的中心頻率調至和電臺發射頻率相同就可以有效阻止大信號的進入，又可以接收到所有正常信號。
5電磁干擾的影響案例
5.1美國研制B1轟炸機時電子設備之間的電磁干擾
B1轟炸機的機頭上裝有大量的電子設備，分離試驗時這些設備都符合技術標準，把這些設備裝上機頭再測試，許多設備的性能大幅度下降。經過專家們大量的試驗和分析，發現是由于這些設備之間相互的電磁干擾造成的。
5.2民兵Ⅰ導彈的飛行故障
1962年，民兵Ⅰ導彈進行實彈飛行試驗時，前兩次都失敗了。故障現象相似，都是在第Ⅰ級發動機關機前炸毀了，一個高度為7.6km，另一個為21.8km，炸毀前，用于制導的計算機都受到了脈沖干擾。經過分析和試驗，發現故障是由于導彈飛行到一定高度時，在相互絕緣的彈頭和彈體之間發生了靜電放電，使導彈提前爆炸。
5.3英國謝菲爾德號導彈驅逐艦的慘劇
英阿馬島戰爭中，英國謝菲爾德號導彈驅逐艦上的雷達和通信系統互相干擾，為了確保通信不受干擾而暫時關閉了本艦雷達，導致沒有及時發現來襲的飛魚導彈，造成艦毀人亡的后果。
5.4廣州白云機場的導航系統受到嚴重的干擾
2002年1月20日，廣州白云機場由于附近無線尋呼臺發射機群信號的干擾（互調、帶外輻射），迫使導航系統關閉通信扇面，導致大量的飛機在空中盤旋等待，使90多架航班延誤，6000多名旅客滯留機場。類似事件我國已發生多起。
6電磁兼容的檢測項目及檢測標準
電磁兼容的檢測項目包括輻射騷擾、傳導騷擾、靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度、射頻場感應的傳導騷擾抗擾度、工頻磁場抗擾度、電壓暫降、短時中斷和電壓變化、電源電壓變化、電源過電壓等。涉及的檢測標準包括：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電磁兼容檢測的注意事項
電磁兼容性在通信設備運行中占據著舉足輕重的重要地位，它的性能優劣將直接影響到通信系統的安全穩定運行。在電磁兼容檢測中，需要注意以下問題：（1）電磁兼容現場試驗的結果由于其在試驗過程中可能的影響因素比較多，在重復性試驗中，試驗結果的再現比較困難；（2）隨著電磁兼容技術的發展，新的標準已經對電磁兼容試驗的頻率范圍進行了擴展，并要求在實際測試的試驗級別之下的級別也要符合相關標準的要求；（3）通信設備種類繁多，相關的產品標準可在本文基礎上根據實際情況進行修正。如試驗級別和判定方法等；（4）對于特殊的通信設備，應當增加專門的電磁兼容試驗項目，如增加對外輻射的限值，工頻磁場以及工頻諧波和諧間波等項目。
8結語
隨著電子技術飛速發展，各類電子產品的大量研制，使得電磁環境的復雜程度日益加重，電子設備間的電磁兼容問題隨之突出，因此對于鐵路通信信號產品的電磁兼容變得越來越重要，只有保障通信系統的電磁兼容性，才能夠最大程度保障鐵路運輸的安全性，提高鐵路運輸的相關工作效率。
[參考文獻]
（一）電話交換網、鐵路傳輸網、接入網、調度通信網全部優化為了提高鐵路信息化的能力，促進鐵路通信網的發展，推動鐵路新型通信新型業務，與中長期鐵路規劃相匹配，鐵路系統電話交換網、鐵路傳輸網、接入網、調度通信網全部優化，現代化信息通信手段逐步實現。首先是鐵路擁有自己的網絡平臺，以IP數據網做基礎，實現會議電視網的擴大，基層站段全部實現會議終端。其次是區段調度與干線調度實現了通信數字化方面，二者自由聯網；觸摸屏調度臺的使用，通信質量大幅提升，通信交換機的容量得到擴大。遠程監控在無線列調區間的實施，提高了中繼設施的性能，而且光纖直放技術的推廣，技術裝備精良，運行可靠；列車運行途中，頻率或制式轉換得到減少，頻率規劃方案趨于合理，點線結合，系統的使用頻率得到優化。電話交換網、鐵路傳輸網、接入網、調度通信網全部優化的最終目的就是適應社會需求，建立科學的統一號碼通信接入平臺，適應鐵路營銷需要。
（二）GSM-R專用系統GSM-R在鐵路的日常運營管理發揮了重要的作用，其具備高級語音呼叫功能，兼有自動尋址和功能尋址的特點，是專用調度通信的羽翼，初提供無線列調外，其通信方面的強大功能可為列車自動控制與檢測信息提供數據傳輸通道，并可提供列車自動尋址和旅客服務。
（三）綜合視頻監控確保運輸無虞1）監控重點線路設備；2）車站區域安全監控，包括動車組站臺、候車區域；3）貨運裝載區域的監控；4）安全設備的監控，全部受控攝像內容，保證畫面清晰度。由于IP地址的一致性，監控中心的監控安全滿足了鐵路客運服務的安全，形成鐵路綜合視頻監控網絡的基本框架，通信平臺提供了各類動態圖像傳送。
二、鐵路信號的發展方向具體分為以下幾個方面
（1）列控系統（CTCS）方面，其優勢是實現路網之間彼此聯通無礙，符合160～350km/h列控要求。2）調度指揮方面，TDCS管理系統覆蓋全路，調度自如，信息準確無誤，指揮透明，列車實際運行圖自動繪制，自動過表，車站行車日志自動生成。無紙辦公，及時高效。TDCS工程建成后，優化了運輸調度指揮管理手段、提高了調度管理水平和運輸效率。預計2020年前后，重要干線可基本實現CTC。3）閉塞與機車信號方面。自閉設備陸續淘汰，電氣化工程實現，對ZPW-2000進行高可靠性和可維護性再設計，而且實現JT-C（2000）型信號車載設備的更新換代，機車信號通用于全線。4）聯鎖設備方面。全路統一計算機聯鎖，系統維護達到智能化，安全程度與世界先進水平比肩，并且結合運輸情況，逐點試驗推廣區域聯鎖和全電子聯鎖。5）基礎設備方面。所有的基礎設備要求具備自診、信息聯網功能，運行日志可自動生成，配置實現冗余化；室外設備使用期間無需維護或者基本不用維護，優質防盜，抗雷防電；此外電纜徑路設計合理，電源信號標準，性能可靠。
中圖分類號：U231 文獻標識碼： A
1、CBTC車地通信媒介的介紹
1.1、目前移動閉塞信號系統的車-地通信媒介方式主要有兩類：
（1）交叉感應環方式；
（2）無線通信方式。無線信根據采用的傳播介質的不同又分為：
1）無線電臺；2）波導管；3）漏泄電纜。
1.2、交叉感應環方式
車-地通信采用交叉感應環線方式，傳輸特性好，抗干擾能力強。車至地通信56kHz/600Baud；地至車通信36kHz/600Baud。感應環線電纜敷設于軌道之間，每25m交叉一次。每組感應環線控制距離約為1000m左右。車載控制器在經過每個交叉點時檢測感應信號相位的變化，并以此來進行其定位計算，定位精度為6.25m。感應環線電纜的敷設方法較為靈活，可根據道床、牽引軌、和列車的情況靈活改變安裝方式，但對軌道專業的維護有一定的影響。另外，感應環線數據傳輸速率較低，但能夠滿足移動閉塞對數據量的需求。
圖1典型的感應環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、科學、醫療）頻段2.4～2.4835GHz，不需要申請專用頻段。也有系統可采用5.725～5.850GHz頻段，但在我國該頻段非開放頻段，需要申請并付費使用。無線通信方式在傳輸介質方面可以選擇自由空間傳播的無線天線、漏泄電纜和波導管。
（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置無線接入點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點之間設計為重疊覆蓋，使得任何一個AP點的故障均不影響整個系統的正常運行。
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是場強覆蓋較好、可控，抗干擾能力強。單點AP的控制距離通常達800m（每側漏泄電纜長度400m）。缺點是漏泄同軸電纜價格較高。
圖3典型的漏泄電纜通信傳輸媒介示意圖
（3）波導管
波導管傳播方在軌旁鋪設IAGO泄漏波導傳輸設備，特點為信號傳輸損耗小，場強覆蓋均勻，抗干擾能力強。新型調制解調設備可支持IEEE802.11b或IEEE802.11g，通信速率11～54Mbps，在滿足ATC列控信息傳輸的同時，還可同時進其它視頻、語音及數據信號傳輸。單點AP的控制距離通常達1600m（每側波導管長度800m）。波導管安裝方式可根據工程情況靈活選擇，可于供電三軌同側安裝，甚至可安裝在隧道頂部。擠壓鋁材質波導管強度較高，外部覆蓋保護套，抗損壞能力也較強。波導管傳播方式較自由空間無線傳播方式投資略高。
圖4典型的波導管通信傳輸媒介示意圖
2、車-地無線通信解決方案
地鐵信號系統是直接控制列車安全運行的重要系統，車-地通信的抗干擾能力更是實現列車安全運行的關鍵點。
2.1、使用專用頻段
根據國家無委會規定，2.4GHz、3.5GHz、5.8GHz、26GHz這4個頻段可作為寬帶無線接入。其中，2.4GHz為免牌照，不用申請；3.5GHz頻段目前劃歸給基礎電信運營商使用；5.8GHz需要向無委會申請執照，且為付費頻段；26GHz產品尚不成熟，且價格昂貴。
考慮到信號系統是直接控制列車運行的系統，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行，從根本上解決無線干擾問題，建議向無線電管理委員會申請專用頻點，通過無線電管理行政手段接受行政保護，以使信號車-地無線通信能工作在受相關部門管理及保護的頻段，最大程度上減少外界對信號車-地通信的影響，將公用頻段引起的風險降到最低。因此選用專用頻段是最佳解決方案。
如果專用頻點未批準下來，CBTC系統的車-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、采用標準協議
目前，地鐵信號系統所采用的協議大多數為802.11協議族。其中，泰雷茲公司采用802.11協議，即載波頻段跳變擴頻技術；西門子公司采用802.11b協議，即直接序列擴頻技術；交控科技、卡斯柯等公司采用802.11g協議，即正交頻分復用技術。這3種不同制式的系統在國內地鐵工程中均有成功的工程案例。但就應對無線干擾的特點而言，802.11協議由于載波頻段可以跳變，一旦當前頻段受到干擾，可自動跳變到其他預設頻段，因此應對無線干擾的能力要明顯優于802.11b/g協議。從目前的實際應用表現來看，也證明了802.11協議的這一優點。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，在實際工程實施中受制于設備招標的公平性，無法指定采用該協議。除此之外，隨著通信技術的發展，也可以考慮選用802.11n協議和基于第四代移動通信的寬帶無線數據傳輸系統（LTE），主要措施如下。
1）若2.4GHz頻段的車-地通信協議使用的是802.11g協議，可在管理上限制WiFi信號進入地鐵區域；在設備上考慮加強屏蔽噪聲的措施，改善天饋的安裝方式，提高信號接收強度；改善車-地無線設備濾波及抗干擾性能，改進信號編碼、加密方式。
2）若2.4GHz頻段的車-地通信協議使用的是802.11n協議，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。為了進一步保證其工作可靠性，可在設備上加強屏蔽噪聲的措施，改善天饋的安裝方式，提高信號接收強度；可以改變802.11n系統帶寬至40MHz或更大，有效減少WiFi對其的影響；由于802.11n系統的數據理論帶寬可以達到60MHz，有更多的帶寬空間用于軟件和編碼方式，所以可以提高數據傳輸的安全性。
3）信號車-地無線通信也可采用基于第四代移動通信的寬帶無線數據傳輸系統（LTE）。這是目前通信技術的發展方向，采用多種最新的移動通信技術，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、采用私有協議除
采用802.11協議族之外，部分信號系統供貨商也采用了私有協議。通過采用類似于“載波頻段跳變”的技術，來增強信號系統車-地無線通信的穩定性。
3、地鐵系統的干擾處理
3.1、CBTC信號系統受到干擾的原因分析
我國現階段短距離所使用的2.4G頻段的公用無線電設備是非常多的，其中主要包括無線局域網、無線接入系統、擴頻通信系統、射頻設備、微波醫療設備等，這就導致了CBTC信號系統會遇到更為復雜的干擾源，也就對CBTC系統的正常運行造成了影響。因而我們需要對CBTC信號系統的干擾源進行分析，這樣才能有效地采取相應的措施來解決。
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象就是存在著大量的便捷式WI-FI，也就是人們將信號轉化成手機等終端來提供上網的渠道，這就增加了同一頻段的干擾。如果地鐵車廂的人數過多，就會干擾信號無線車地數據通信系統，甚至會在一定程度上增加了無線數據錯誤傳輸的可能性，這就會對列車的正常運行造成破壞。
2）移動等運營商的WI-FI系統
隨著移動用戶群的不斷增加，移動、聯通、電信等運營商也在不斷擴展著自己的業務范圍。目前，這些運營商就將WI-FI系統引入了城市軌道交通系統中，常見的就是在地鐵內部建立可供公眾使用的無線局域網。這樣公共的無線局域網同樣會對車的數據傳輸產生影響，從而影響列車的正常運行。但是我國現階段還沒有實現城市無線局域網的全面覆蓋，因為很多城市并沒有將WI-FI系統引入到城市軌道交通系統的內部。
3）微波醫療設備
很多城市地鐵路線附近都會有微波醫療設備，這些設備也會對城市軌道交通系統產生影響。根據相關調查發現，微波醫療設備對CBTC系統造成影響的事件是實際存在的，甚至影響到了系統的安全性，這是在以后的發展中需要解決的。
4）地鐵線網
在地鐵逐漸形成線網之后，由于地鐵兩條線路的CBTC系統采用的是有效頻段，因而在換乘站或者是聯絡線中極容易出現同頻段干擾的問題，這樣就會導致信號之間的滲漏，如果所滲漏的信號過大，就會使得CBTC系統的運行受到干擾。隨著這些問題的日益嚴重，城市軌道交通CBTC信號系統受到的干擾問題也在逐漸增多，因而更需要對這些干擾源進行深入的研究，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）根據地鐵的特點以及地鐵運行環境，以后在系統的選型、設計等方面可以從以下幾方面深入考慮。
（1）現有的WLAN技術，相對于直序擴頻（DSSS），跳頻擴頻（FHSS）技術規避頻率干擾的能力稍強于直序擴頻技術，跳頻技術具有更好的保密性和抗干擾性能。國家無委核準的2.4G頻段使用的各類微功率設備，其等效全向輻射功率（EIRP）按天線增益10dBi時，發射！27dBm（500mW），最大功率譜密度采用跳頻擴頻時應27dBm/MHz（EIRP），采用直序擴頻時應17dBm/MHz（EIRP）。因此跳頻技術具有帶寬窄、功率譜密度高的特點，從而具有較強的抗干擾能力。此外跳頻擴頻技術是經由載波快速在不同頻率中切換，并在接收與發射端使用一種虛擬隨機的過程，所以可以很好的抵御外界同頻干擾的問題。
（2）在采用直序擴頻（DSSS）技術時，一是車地通信采用雙網雙頻冗余設計；二是在頻點的選擇上，堅持雙頻優于單頻的原則，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。這樣兩種頻率同時受擾的概率將降低。
（3）采用直序擴頻（DSSS）技術時，還可以利用窄帶技術，將原頻道占用的頻寬收窄，可以獲得相對較高的功率譜密度、抬高通道占用的強度門限。比如使用5M的頻寬，使其對20M頻寬的設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）采用直序擴頻（DSSS）技術時，為了規避換乘站或聯絡線同頻相互干擾的問題，在設計或者地鐵網絡規劃時，應提前做出信道分配的規劃，避免同頻干擾的問題。
2）城市軌道交通運營維護部門，也可以做以下工作，以減少無線干擾對行車產生的影響。
（1）地鐵維護部門對地鐵沿線的環境進行檢測，如醫院的微波設備、其它行業的通信基站及其它能產生無線干擾源的設備設施等，提前采取措施，或者通過行政部門制定相關的制度進行約束，盡量在地鐵沿線不建無線設備，避免無線干擾。
（2）地鐵維護部門根據無委的規定，定期對地鐵內部環境進行檢測，納入設備維護管理的一部分內容。
（3）為了減少車廂內部無線漏油的干擾，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，比如加裝金屬網格等，這樣可以將便攜式WiFi漏油器的干擾進一步屏蔽，減少了對CBTC系統的無線干擾。當然這種方式需要進行測試，對抗干擾的效果進行評定。
4、鐵路信號未來技術發展及猜想
現代信號系統不再是調度、聯鎖、閉塞、信號機等設備的一個簡單組合。鐵路信號在元部件制造方面正向著小型化、高安全性、高可靠性發展，在設計方面向著故障自動檢測、自動診斷、集成化、與計算機或微處理機相結合的方面發展；在安裝施工方面正向著模塊化和工廠施工化的方向發展；在使用方面正向著無維修或者少維修、智能化的方向發展；整體上向節能化、環保化、低成本化、網絡化、信息化發展。鐵路信號控制、顯示、傳輸設備的界限將逐漸模糊，一體化、網絡式管理的發展方向將會取代現有的鐵路信號組成模式。
也許在不久的將來，會出現新的技術。鐵路系統的研發將能實現平臺化，在研究新的聯鎖系統和其他鐵路設備研發時能夠讓更多的部門參與進來，實現技術創新與突破。通信一信號一體化的技術不僅能控制列車運行，也能夠實現在信號機，道岔，軌道電路及其他信號設備的控制。新的聯鎖系統將與更多的鐵路系統相聯，形成網絡化、信息化的新型鐵路信息中心。采用新科技的供電設備能夠替代現在的電纜傳輸，更加節能、更加節約成本。新的信號防干擾技術的出現，能夠使得鐵路信號具有更高的安全性和可靠性。甚至可能出現新的信號傳輸技術使得鐵路運輸整體都會發生質的變化。
總之，為了確保城市軌道運輸的有效性及安全性，必須采用技術含量高的信號控制系統對城市軌道交通進行控制，從而確保其能夠正常的安全運行。
參考文獻
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[2]路飛.移動閉塞條件下地鐵列車的運行優化[D].山東大學，2007.
中圖分類號：C39文獻標識碼： A
1.引言
通信技術的廣泛應用，也使其不得不面臨各種環境的考驗。在實際的工程運用中，將原始測試端采樣數據或者經過下變頻后的基帶數據，實時回傳或者存儲到地面存儲器，之后再進行事后信號分析。只有利用強大的信號分析手段，才能把我們測量出的原始數據進行有效準確全面的分析。
2.通信信號軟件分析流程
通信信號可能是在復雜環境情況下接收，干擾因素多，而且信號本身可能是短時突發信號、連續信號或跳頻信號等。我們可以使用自動或手動的方式存儲信號或采樣數據。在通信信號分析時，通常先用軟件對采樣數據進行時域、頻域、調制域等進行一個初步的分析，并將感興趣信號進行截取、歸類并存儲，再根據不同的信號類型分別由寬帶信號分析軟件、話帶信號分析軟件、跳頻信號分析軟件進行分析處理。如果是話帶信號，則可以直接對該數據信號進行解調、解碼；如果數據信號經過寬帶通信信號分析軟件分析得到的是模擬調制方式(AM、FM、SSB等)，則將解調結果再經過模擬調制，由話帶信號分析軟件進行分析。話帶信號分析和寬帶信號分析可以繼續進行信號中頻及話帶定頻通信信號的時域、頻域、調制域分析，并對信號載頻、符號速率、信號功率、信噪比、信號帶寬等參數進行測量，對數據信號進行細微特征分析、調制識別、解調等功能。對于跳頻信號分析軟件就是對跳頻信號完成識別、拼接后再將拼接后的數據傳輸到寬帶信號分析解調軟件進行繼續分析。
3.通信信號分析中的關鍵技術
通信信號偵收往往采用的是寬帶接收機方式，因此帶寬內可能存在著多個信號。根據前文我們提到的通信信號分析的流程，我們可以看出信號分析在工程中的應用主要涉及到的關鍵技術就是數字下變頻、參數測量、調制識別、解調、解碼、信號細微特征分析等。
3.1數字下變頻技術
數字下變頻技術在軟件無線電中占據十分重要的地位，它是軟件無線電的基本處理形式和核心技術。數字下變頻作為軟件無線電的基本處理形式，將中頻信號變成基帶信號可以大幅提高后續處理效率。在超外差式接收機中，我們把信號混頻后得到的中頻信號與比原始信號的頻率做比較，如果這種新的中頻信號比原始的信號頻率要低，那么此種混頻方式就叫做下變頻(DownConverterorDC)。如果我們把射頻信號通過一次或多次模擬下變頻轉換到中頻帶上，再在中頻帶對信號數字化并進行數字下變頻。我就把這種下變頻技術稱之為數字下變頻技術(DigitalDownConverterorDDC)。如果中頻信號變成基帶信號，那么對后續信號分析的處理效率大大提高。
混頻模塊和抽取濾波模塊是數字下變頻技術中兩個主要組成部分。混頻模塊是將數控振蕩器(NC0)產生的正余弦波樣本值輸入信號數據進行乘法計算完成混頻。積分梳狀抽取濾波器(cIc)級聯后再與多級半帶濾波器(HBF)的級聯之后構成抽取濾波模塊。
3.2參數測量
參數測量是通信信號分析最基礎內容。載波頻率及符號速率是數字調制信號的基本參數，載波頻率和帶寬是模擬調制信號的兩個基本參數。其它測量的參數包括信號的信噪比、功率譜等。在這里筆者限于篇幅原因僅以載波測量對參數測量做如下簡要說明。
3.2.1載頻測量
對于單載頻數字調制信號，對信號的M次方的非線性處理，可再生出單頻信號；然后，通過估計非線性變換生成單頻信號的頻率來估計信號載波的頻率。對于多載頻數字調制信號，采用M次方不能得到載頻分量，可采用時頻變換得到信號的瞬時頻率，然后通過平均運算估計出信號載頻。
3.2.2符號速率測量
任意多進制基帶信號序列可以看成由穩態波Vr(t)和交變波Ur(t)構成?；鶐盘朣(t)=Vr(t)+Ur(t)，由其功率譜密度表達式可發現，隨機脈沖序列的功率譜包含有連續譜和離散譜。此外，還可發現含有頻率間隔為離散譜碼元速率的離散譜。而功率譜可通過計算信號自相關函數的傅里葉變換得到，這也是延遲相乘法的理論依據。
3.3調制識別
通信信號調制識別方法雖然多種多樣，但調制識別問題其實是一種典型的模式識別問題，一般過程如圖所示：
3.3.1信號預處理
信號預處理部分為后續處理提供合適的數據。信號預處理任務一般包括頻率下變頻、同相和正交分量分解、載頻估計和載頻分量的消除等。在多信道多發射源的環境中，信號預處理部分要能有效地隔離各個信號，保證一次只有一個信號進入后續的調制識別環節。
3.3.2特征提取和選擇
從數據中提取信號的時域特征或變換域特征。時域特征包括信號的瞬時幅度、瞬時相位或瞬時頻率的直方圖或其它統計參數。變換域特征包括功率譜、譜相關函數、時頻分布及其它統計參數。對于變換域特征，采用碑方法就能很好獲取，而幅度、相位和頻率等時域特征主要由巧變換法，同相正交卜分量法和過零檢測法等獲得。
3.3.3分類識別
在分類識別部分，即選擇和確定合適的判決規則和分類器結構方面，主要采用梯形結構的分類器和神經網絡結構的分類器。梯形分類器是采用多級分類結構，每級結構根據一個或多個特征參數，分辨出某類調制類型，再下一級結構又根據一個或多個特征參數，再分辨出某類調制類型，最終能對多種類型進行識別。這種分類器結構相對簡單，但需要事先確定判決門限，自適應性差，識別效率也相對不高。神經網絡分類器具有強大的模式識別能力，能夠自動適應環境變化，能較好處理復雜的非線性問題，而且具有較好的穩健性和潛在的容錯性，可獲得很高的識別率。
通信信號調制識別的主要目的是進行信號監測及處理。該項技術常用于頻率管理、通信對抗等領域。這在實際的工程運用當中是一個難點。在實際信號調制識別的運用中，我們會綜合考慮信號的頻譜、M次方譜、符號速率譜、等多種參數信號調制的判決，特別是在多種模擬和數字調制方式的情況，我們通常會采用判決樹這種模式進行推斷。在通信信號調制識別中我們還可以采用自動識別方式和手動識別兩種方式對信號進行推斷。比如為了在識別過程關鍵點或信號特征容易出現錯識的過程點進行特征值或者特征圖形標識我們可以采用手動識別，通過人工輔助以完成調制識別。實現了通信信號調制樣式的分類識別，使識別正確率得到了明顯改善。制定調制識別算法流程時我們還需要充分考慮需要識別的調制種類、信號頻段、信道特征、分析對象平臺特征等諸多因素。
3.4解調
解調是信號分析與調制識別相配合的一項技術，參數測量、調制識別分析結果的一種實踐。對于通信信號進行解調時，我們首先必須要通過參數測量估計出信號的載頻、符號速率、帶寬等參數之后，通過調制識別分析出調制方式，最后才能對通信信號進行解調。
由于偵收信號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境、信道模型、信號帶寬、調制樣式以及偵收對象等差異很大；同時，接收的偵收信號由于多徑效應、信道衰落、多普勒、信號起伏等因素使得信號分析變得更加困難，需要有相應的信道均衡技術、AFC、AGC技術來進行適應和改善信號質量。
3.5解碼
我們通過對信號的解調可以得到信號的基帶碼流。如果需要恢復信息序列，則需要我們進一步對解調后信號的信息進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校驗編碼、奇偶校驗、自同步加擾、HDLC規程編碼等，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。對信號的信息片段進行編碼是恢復原始信息的最重要部分。
對于非協同事后解碼分析而言，往往面對的是非常雜亂的二進制碼流，因此事先需要進行數位預處理功能，包括數位分選、提取、AND/OR/XOR/NOT邏輯操作、位提取、移位、位插入、HDLC、鏡像、截取、反差分以及強大的統計能力，包括特征碼概率統計、重碼統計等，從而便于找出需要重點關心的碼流字段；預處理后再進行信道編碼分析、信源編碼分析，對于已知規格的信號可以恢復出原始信息。編碼分析要求對于編碼分析理論、形式比較熟悉，同時對于信號鏈路層也有一定要求，在信號分析中屬于專業性很強的一個關鍵專題，也是恢復原始信息的最重要部分。
3.6信號細微特征分析
帶有原始基帶信息的、離開信源母體的己調波信號的可檢測物理量描述就是信號特征。信號的特征可以是信號的時域、空域、頻域、調制域以及信號使用規律等。信號特征同時又可能被環境例如空間、噪聲、接收信道等干擾。細微特征通常是指對通信信號分析后的測出的偏離標稱指標／參數及相對固定的偏差值。信號的細微特征獲得的途徑很多，不但可以技術資料中獲取，也可以通過對該信號多次測量所得到的處理值中得到穩定可靠的特征參數或高精度的特征參數的方式獲取。
3.7跳頻信號分析
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： TU856 文獻標識碼： A 文章編號：
1.引言
隨著現代化的進展，鐵路站內設備越來越先進。雷擊發生時，雷擊放電誘發雷擊電磁脈沖過電壓和過電流，經站場電源系統、通信信號傳輸通道、接地系統及建筑物直擊雷防護系統，通過傳導、感應的方式損壞站內通信信號設備及網絡通信設備，造成損失巨大，直接威脅鐵路正常的安全運輸生產。
2.對鐵路站場雷電防護的分析
鐵路站場設備遭受過電壓和過電流攻擊的途徑可分為直擊雷、感應雷、傳導雷、操作過電壓四種。結合站場設備的分布特點及雷電攻擊的途徑類型，鐵路站場雷電防護存在以下特點：
2.1 鐵路站場占地面積較大，站場主要設備(如數字微波通信、車站數字通信分系統、站場廣播機、無線列調通信、平面調車通信、信號微機聯鎖等設備)集中在信號樓、通信樓。信號樓、通信樓的避雷針應能滿足對整個信號樓、通信樓區域的保護，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雷感應雷的良好導體。與道軌連接的相關鐵路信號設備，如信號機、軌道電路箱、道岔電動轉轍機等，將受到雷擊的嚴重威脅。
2.3 信號樓微機聯鎖及通信機房、通訊樓通訊機房等重要區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房內部，從而引起對內部設備的損壞。當雷雨云之間、雷雨云對大地之間放電時，雷閃電流的高頻電磁場對暴露在空間或室內的電源線、信號線、數據線上產生遠遠超過設備抗電強度的感應雷擊過電壓，使設備損壞。
從以上分析中可以得出：為了提高鐵路站場建筑物安全、機房設備及計算機、通信網絡的運行可靠度，整個站場的雷電防護系統一定要有良好的避雷針、下引線和統一的接地網，采取完善的直擊雷防護措施。
3.直擊雷防護
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(通常認為零電位)引至針尖，利用針尖的高度(比被保護物高出許多)，比被保護物優先產生上行先導，與雷云的下行先導相遇，從而達到引雷入地的效果，保護其它建筑物免受雷擊的侵害。
預放電型避雷針為先進的純結構型預放電避雷針。它利用雷云在空中感應的電場強度，使針頭的感應電極(空中場強)與針尖(地電位)之間產生強烈的火花放電，使針頭周圍空氣電離，在電場的作用下形成一條向上的雷電先導，從而使迎面先導提前與雷云的下行先導相遇，形成主放電通道，從而大大提高了避雷針的效率，使保護半徑大大提高。由于其內部無任何電子元件，避免了老化問題，所以更加可靠，不需維護。該類避雷針的特點如下：
（1）最快的搶先預放電時間86us，即優先引雷入地，保護半徑大大增加，為目前國際上中搶先時間最快的預放電避雷針。
（2）在相同的安裝高度下，比普通避雷針的保護半徑大十幾倍，大大提高了防護效率。
（3）避雷針內部無電子部件，更加安全，減少故障隱患，無老化，不需維護。
（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，對支撐物的荷載要求低。
3.2直擊雷防護技術
鐵路站場直擊雷防護重點區域是通信樓、信號樓和戶外岔群咽喉區設備。
3.2.1通信樓直擊雷防護
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。經計算，避雷針對地面的保護半徑可達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。該避雷針可保護通信樓、部分鐵軌和場區部分咽喉區的部分信號機等鐵路設備，免受直擊雷的侵害。
3.2.2信號樓直擊雷防護
利用被保護建筑物信號樓，高度約為10米，在信號樓頂部安裝IF3避雷針，針的安裝高度超出樓頂5米。經計算，保護半徑可達109米。樓頂預埋 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。保護信號樓及場區附近的鐵軌避免由于直擊雷擊中鐵軌雷電流竄入信號樓，對設備及人身安全造成危害。
3.2.3戶外岔群咽喉區直擊雷防護
鐵路站場岔群咽喉區的特點是設備分布較為集中，岔群咽喉區段長度約145米，在岔群咽喉區附近各建立12米高的鐵塔，塔頂安裝IF3避雷針。經計算，保護半徑可達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。對咽喉區內大部分的軌道電路箱、道叉電動轉轍機及信號機等設施進行了直擊雷的保護，免受直擊雷的侵害。
4.雷擊電磁脈沖防護
1概述
隨著我國經濟的迅速發展，基礎設施建設尤其是道路交通的建設蓬勃發展。鐵路運營里程的大幅度增長、高速鐵路的大規模興建以及列車運行速度的不斷提升，軌道交通的發展催生了新的行業需求，軌道交通信號與通信技術作為自動控制領域和可靠性工程領域的一項技術得到了廣泛的應用，對相應人才的需求與日俱增。［1］通過學習該專業課程，學生可以對城市軌道交通系統中信號與通信技術的作用、原理、結構等有清晰的理解，并能夠在實際應用中具備較高的實踐水平，從而促進軌道交通領域高技術人才隊伍的培養建設。
2城市軌道交通信號與通信技術課程內容概述
城市軌道交通信號與通信技術課程在不同的院校定位有所區別，部分院校將其作為鐵路信號、軌道通信、城市軌道運營等專業的公共基礎課進行開設，其余院校則將其作為城市軌道通信信號專業的專業課程而開設，由此帶來的專業培養方案、課程體系設置、人才培養方式等的差異。盡管存在一定的差異，但總體來說，城市軌道交通信號與通信技術課程內容基本上都包含五個部分，［2］。
3城市軌道交通信號與通信技術課程改革建議
通過對院校城市軌道交通信號與通信技術課程教學實踐的分析發現，當前該課程的教學上存在著一些較大的問題，如院校教育與市場人才需求脫節、教學設備落后、學生實踐能力弱等，這些問題會導致學生就業存在困難或者在崗位的磨合期延長。因此，針對當前課程教學中存在的問題，提出了幾點教學改革方案，以期培養新形勢下的高級人才。
3．1從實際需求出發優化教學內容
城市軌道交通信號與通信技術作為一項應用型技術，偏重于在軌道通信系統中實際操作能力，要求相應的工作人員能夠對相關技術的原理與應用有清晰的理解，能夠對出現的問題進行及時的解決。因此，在城市軌道交通信號與通信技術課程教學過程中，應摒棄“大而全”的內容，遵守“實用為主，夠用為度”的方針，深入了解企業對人才的需求，結合企業需求與實際教學能力，參照行業資格標準，以培養學生實踐能力為主要目標，突出教學內容的實用性和時效性，從而開展相應的教學體系改革。
3．2多方式多手段改變教學模式
應用型技術人才的培養需要在培養過程中有針對性的進行理論和實踐的教育，而當前院校對城市軌道交通信號與通信技術課程的教學很大程度上偏重于理論知識，增加了學生學習難度。因此在課程教學過程中應以對學生職業能力培養為核心，以工作項目流程為方式進行授課，讓學生在項目參與的過程中學習相應的理論知識，強化相關技術的實際運用能力。在課堂教學過程中，要將理論與實際案例相結合，并運用多媒體技術進行生動形象的講解，有能力的還可以借助3Dmax等三維建模軟件對相關設備以及信號運行系統進行建模，以使學生對通信設備與通信系統運行等有更直觀的理解。而在最后的考評環節，要注重對學生知識與技能的雙重考核，嚴格把關其理論與實踐水平的掌握程度。此外，由于高職院校招生的生源多樣化，導致學生的學習能力存在差異，因此在課程教授時可采用分層教學方式，對不同學習能力的學生進行差異化教學，鼓勵有能力的學生進行進一步的探索學習，對學習能力較低的學生進行針對性指導。教師也可以借助慕課等網絡平臺，利用網絡課程資源來加強學生自學能力以及進行具體問題的指導。
3．3加強師資隊伍建設
由于通信技術的和通信設備的發展變革速度極快，幾個月的時間就可能有新技術或新設備的應用，新技術和設備一般在產生于企業的實際應用變革而非科研院校，因此院校教師對新技術和新設備的適應能力要相對落后，導致學生在進入崗位實習后需要較長磨合期來學習新技術。對此，院校教師需要積極跟進軌道交通信號與通信技術的發展動態，以新的知識來優化教學內容，保持教學內容的時效性。院校也可以聘請具備相關新技術和設備操作經驗的企業員工進行授課，加強“雙師型”師資隊伍的培育與建設。
3．4強化專業實訓平臺建設
計算機數字時代的來臨，使得工作原理研究較為成熟，綜合性能不斷優化的數字信號處理技術（DigitalSignalProcessing，簡稱DSP）成為時展的一大推進器[1]。本文以數字信號處理技術原理為出發點，簡述其在通信領域部分方面上的應用，以期提供一定參考價值及借鑒意義。
一、數字信號處理技術概述
通俗來說，數字信號處理技術是將模擬信息如聲音、圖片、視頻等轉化為數字信息的技術，從本質上來看，是用于提取和變換信息的過程，即于各種干擾和噪聲環境中提取信息，并進行轉換，使其成為能被機器或人識別的模式。在數字信號處理技術出現之前，信號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信息的需求，因此數字信號處理技術應運而生。數字信號處理技術從產生到現今經過了四個階段，從70年論基礎的提出到80年代成果的運用到90年代的全面盛行再到新時代的革新，發展成為現代數字信號處理技術。其處理流程可分為三個步驟：首先，采樣，即波形的離散過程，實際是搬移帶淺信號頻譜的過程，以實現把時間信號轉變為離散狀態；其次，量化，對有限數量樣值進行合理量化，使其能夠表示原模擬信號的無限各幅度采樣值，從而將連續有規則的信號轉換成無規律的信號；最后，A律壓縮量化，以信號大小為指標確定量化間隔距離，以實現非均勻量化。
二、數字信號處理技術在通信領域的應用
（一）數字信號處理技術在通信工程中的應用
現階段，數字信號處理技術已在信號采集、處理和輸出等通信工程的多環節中應用[2]。數字信號處理技術在信息采集中通過A/D轉換，將離散信號轉變為二進制數碼；在信號處理中，將信號轉變為數字輸出信號；在輸出輸出信號之前，進行離散化處理，實現輸出信號模型定位構建，具體可表現在語音編解碼、圖像處理、震動信號等方面。在語音編解碼中應用數字信號處理技術，通過采集處理語音的相關參數，匹配編解碼與語音，對語言共振峰不同的頻率進行識別，從而發現并處理噪音，進一步模擬分析語言參數變化而引起定位發音的改變，自動識別人類語言，從而提升語音編解碼的精確性并降低各領域難度。在圖像處理中應用數字信號處理技術便于對圖像進行流程進行有效的處理，降低系統設計成本。在震動信號中應用數字信號處理技術，可利用數字濾波器結合軟件和硬件設備，滿足通信工程的實際需求。
（二）數字信號處理技術在媒體通信中的應用
數字信號處理技術采用哈佛結構，其程序數據分別占用獨立的地址和數據總線，同時其在流水線操作、并行處理、指令周期等方面上的特點都使得計算運行速度大大提高[3]。在媒體通信中應用高性能及高運行速度的數字信號處理技術可以降低傳輸和存儲空間的要求；同時彌補在網絡電話中通過模擬視頻和聲音信號才能實現傳輸IP數據包的不足。另外，在IP電話中應用數字信號處理技術，可壓縮對存儲空間和帶寬的需求，提高語音質量。
（三）數字信號處理技術在光接入網絡中的應用
光接入網絡泛指用戶與遠程模塊或本地交換機之間的一種拉入網，它的傳輸媒介是光纖，有受環境距離和干擾限制小、傳輸速率快等特點。由于其屬于通信網的底層部分，直接面向用戶，是提高網絡通信性能的重要技術。將高穩定性、高精度、能實現大規模數字式集成化的數字信號處理技術融入光接入網絡中，能夠實現高頻譜頻率傳輸技術，降低對頻譜帶寬的要求和增加調制階數，同時也能有效延長傳輸距離。其具體應用表現在三個方面：實現光超奈奎斯特信道中的后處理算法、應用于相干光通信系統避免信號失真及損失并進行補償、高級數字均衡技術進一步確保良好的性能及直接探測的短距離傳輸可降低復雜度，一定程度上加大傳輸容量。
三、數字信號處理技術的發展趨勢
數字信號處理技術歷經基礎理論、產品應用與廣泛盛行、再到技術革新發展。時代需求的提高和改變，促使對數字信號處理技術的進一步探索和研究，分析其自身特點及應用方面的不可或缺性，其未來發展趨勢必將多元化。
（一）多核數字信號處理芯片
數字信號處理技術今后發展的一個主流方向是在高速度、高密度處理方面的多核嵌入式應用。通過提高數字信號處理技術芯核的集成度，可以在一個芯片上將處理單元及電路單元等多元素集成，不僅能進一步降低功耗，便于編程和調試，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）數字信號處理技術融合化
通過融合數字信號處理技術與微處理器及高檔CPU，可實現多功能的信號處理器，增強智能化控制，同時將兩套系統合二為一，降低了整體的成本費用。數字信號處理技術發展的新技術之一包括數字信號處理技術與SOC的融合，在成本最低而利益最大化的前提下實現應用電子系統的高度集成化。
（三）高級語言代碼的加入
應用最為廣泛的C語言和匯編語言的混合編程方法的加入可使數字信號處理技術具有更大的實用性與靈活性，根據不同用戶不同環境下不同的需求進行適當調整，可開發不同型號的系列產品，進一步擴大市場，發展更多的潛在領域。
四、結語
作為一門涉及諸多學科而又被廣泛應用于各個領域的先進技術，數字信號處理技術因其越來越優化的工作流程而具有高性能、高速率、高集成度等優點，在通信領域的通信工程、媒體通信、光接入網絡等多個方面具有廣闊的應用前景。隨著數字化時代的不斷推進及人們對信息需求要求的日益提高，這對數字信號處理技術的發展也提出了新的挑戰，數字信號處理技術必將向著更為完善的多元化方向發展，在未來的信息化領域中也將發揮越來越重要的作用。
參考文獻：
[1]馬天翔.關于數字信號處理技術的應用與發展[J].電子世界，2013，（11）：20.
1.1系統工作原理
擴頻通信即擴展頻譜通信，系統將發送信號經過信息調制成數字信號，然后利用擴頻函數產生的偽隨機碼將信號進行傳輸。在接收端進行的是發送過程的逆過程，即將接收到的信號用擴頻函數將偽隨機碼進行解擴，再將信號進行解調從而得到原始發送信息?；灸Ｐ头譃榘l送模塊和接收模塊兩部分，如圖1和圖2。模型中的發送模塊進行了3次調制后發送射頻信息進行傳輸，接收模塊同樣也進行了3次解調。本系統中重要的是擴頻調制和解擴調制，這2個關鍵環節需使用同一時鐘進行控制，且過程中的偽隨機碼序列必須是絕對一致的。
1.2衡量擴頻系統性能參數
（1）誤碼率。是衡量數據在規定時間內傳輸精確性的指標。誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸的總碼數*100%。如果有誤碼就有誤碼率,它反映了數據傳輸質量。
（2）信噪比。信噪比（SNR）r是信號的平均功率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，對信息傳輸影響越小，可靠度越高。
（3）處理增益。為了衡量擴頻系統的抗干擾性的提高程度，將解擴器輸入端信噪比和輸出端的信噪比的比值定義為擴頻系統處理增益，由以下公式表示：（1）用分貝數表示為：（2）擴頻通信系統獨具擴頻調制和解調兩個過程，用處理增益表明擴頻調制前后信噪比的改善程度，反映了對干擾的抑制程度。（4）噪聲容限。存在干擾信號時，干擾信號比有用信號高出一定范圍的情況下系統仍能夠正常工作。在此情況下，接收機能承受的干擾信號比有用信號高出的倍數定義為噪聲容限，用分貝數表示為：Mj=Gp－[(S/N)min+Ls]（3）式中，Mj為噪聲容限；Gp為系統處理增益；(S/N)min為信息被正確解調時所需的最小信噪比；Ls為系統損耗。
1.3系統仿真
該仿真是在matlab環境下實現的，程序主要由調制部分，解調部分和偽隨機序列生成部分構成。數據輸入后先轉化成ASCII二進制碼進行傳輸，通過調用m序列生成函數進行相加，產生擴展后的數據，然后將擴頻碼轉換為BPSK(1,-1)序列，數據傳輸時進一步將BPSK雙極性轉換到單極性，最終在數據輸出端進行m序列解擴，再結合解調過程將ASCII二進制碼轉換為輸出數據。從圖3(b)中可以看出數據展寬后可以明顯降低信號功率密度，調制后傳輸的信號和白噪聲具有很大的相似度，可以實現高隱蔽性傳輸。從圖3(c)和圖3(d)對調制信號包絡，相干載波相位模糊度及其對解調數據的影響等性能對比，得出BPSK調制出傳輸過程中具有高的抗干擾能力和頻譜利用率。最終解擴和解調后的輸出數據圖3(e)和輸入數據圖3(a)具有高度的一致性，可見此擴頻方式具有很強的抗干擾性。
2干線鐵路信號傳輸的優勢
2.1性能參數優勢比較
直接擴頻通信系統在誤碼率、信噪比、處理增益等參數上表現優異，較其它通信方式具有較大的優勢。具體的通信系統衡量參數比較，如表1。
2.2理論優勢
（1）抗干擾能力強。直接擴頻通信系統中，解擴器端輸入與輸出信號功率保持不變，而對于干擾信號解擴過程相當于進行擴頻，干擾功率被擴展到很寬的頻帶上，功率譜密度下降，這使得解擴過程中輸入端的干擾信號功率大大降低。通過帶通濾波器的濾波，大部分的干擾信號被濾除，有用信號則被保留。另外，擴頻系統對各種惡劣天氣時通信鏈路造成的影響進行抵抗，與傳統微波相比可以進行跨江傳輸，在海面的長距離優質傳輸。這些優勢適用于鐵路系統在復雜環境下安全可靠的進行信號傳輸。
（2）可以實現多址通信系統。多個通信在信息發送端和接收端使用相同的偽隨機序列，而不同的通信則使用不同的偽隨機序列，這樣就實現了在相同載頻下互不干擾的通信，實現頻率復用，從而充分利用了頻譜資源。由此可以進行機動靈活組網，有助于統一規劃，分期實施，便于擴充容量，有效地保護前期投資。
（3）有效抗多徑干擾。在直接擴頻通信系統接收到電波后，將同步鎖定直達路徑且信號最強的電波，其余電波由于非直達，會延時到達，在相關解擴作用下只作為噪聲。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，從而實現抗多徑干擾。
（4）隱蔽性強，對其它系統干擾小。擴頻過程單位面積信號發送功率極低，隱蔽性強。低的功率譜密度，不容易被探測到，被截獲的可能性降低，所以實現了其安全性方面的要求。同時，低功率譜密度讓發射信號近似于噪聲信號，而擴頻信號可以在信道噪聲和白噪聲背景中傳輸，降低了對其它系統的干擾，增強了與其它系統的共存度。由于此系統的無線鐵路信號傳輸過程中電磁干擾大幅度降低，不僅有利于將擴頻通信系統應用于電氣化鐵路區段和弱場強區電磁環境，而且適于將其大規模應用到干線鐵路中。
