基于NLPCA和JADE算法的EMI辐射源噪声诊断方法研究

摘要

随着大规模集成电路、高频开关元件以及无线通讯模块在电子设备中的广泛使用，大量电子辐射噪声随之产生，并以空间电磁场的形式向外传播，不仅影响设备自身的正常工作，而且还会通过电磁场辐射的形式干扰外部设备的工作。目前的电磁兼容问题分析方法大多是从理论和建模方面分析辐射问题，并不能对噪声源特征进行判定和诊断，且由于模型的理想化，导致了结果与实际有着一定的误差，因此复杂电子设备电磁辐射噪声源的识别和诊断成为了电磁兼容辐射分析中的一大挑战。
　　针对上述问题，本文研究了“基于NLPCA和JADE算法的EMI辐射源噪声诊断方法研究”，具体包含以下内容:
　　(1)从天线辐射理论出发，通过对复杂电子设备辐射机理的分析，针对实际电路中辐射线缆长度为电大尺寸时信号传播存在时延以及线路阻抗失配时电路存在反向行波这两种情况建立了适用性广泛的辐射卷积噪声模型。
　　(2)研究复杂电子设备多辐射源的定位方法。利用NLPCA和JADE算法分别从信号的时域和频域角度对多辐射源辐射噪声进行分析，获得若干个独立的噪声信号，作为辐射噪声超标源头的备选信号。利用功率谱对分离后的独立辐射电磁干扰噪声信号进行分析，提取出各信号的频率特征，通过与PCB板的疑似辐射源进行比对，从而诊断出引起辐射超标的主要原因。
　　(3)进行三组验证性实验，通过对双共模模型、双差模模型和共差模混合模型的噪声信号盲分离，并对分离后的独立信号进行能量频谱分析，找出辐射超标的原因，验证了该定位方法的可行性。最后通过两个实际的复杂电子产品进行案例分析，验证了该方法实际应用的有效性，成功找出了辐射超标的原因，并根据超标原因采取对应的整改，使电子设备通过国标测试。
　　通过理论的分析研究和实验结果的验证，本文提出的定位方法对复杂电子设备的电磁兼容多辐射源信号分离研究有着重要的借鉴价值，而且对电磁兼容的整改工作有着积极的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 电磁兼容背景

1．2 辐射电磁干扰测试环境及标准

1．3 辐射电磁干扰的国内外研究现状

1．4 本课题的研究意义与研究内容

第2章 复杂电子设备EMI辐射噪声机理建模

2．1 辐射EMI噪声生成机理分析

2．1．1 因接地不良引起的辐射噪声

2．1．2 因信号大环路引起的辐射噪声

2．1．3 因传输线引起的辐射噪声

2．2 辐射噪声混合数学模型

2．2．1 卷积混合数学模型

2．2．2 瞬时混合数学模型

2．3 卷积信号盲分离

2．4 复杂电子设备的辐射噪声机理分析

2．5 本章小结

第3章 基于非线性主成分分析算法的辐射EMI噪声分离

3．1 非线性主成分分析算法

3．1．1 非线性主成分分析简介

3．1．2 Z变换

3．1．3 白化

3．1．4 最小二乘非线性主成分分析

3．2 非线性PCA算法在辐射EMI噪声源筛选方法中的实现

3．3 辐射EMI噪声源的筛选方法仿真

3．3．1 NLPCA算法的基本性能仿真

3．3．2 基于NLPCA算法的复杂波形分离仿真

3．4 本章小结

第4章 基于联合近似对角化算法的辐射EMI噪声分离

4．1 傅里叶变换与反变换

4．1．1 加窗傅里叶变换

4．1．2 傅里叶反变换

4．2 联合近似对角化算法

4．2．1 联合近似对角化算法简介

4．2．2 数据的球化

4．2．3 JADE算法

4．3 仿真研究

4．3．1 JADE算法基本性能仿真实验

4．3．2 基于JADE算法的辐射电磁干扰噪声源筛选方法仿真

4．4 两种算法性能对比

4．5 本章小结

第5章 辐射EMI噪声诊断定位方法在电磁兼容中的应用

5．1 实验系统设计

5．1．1 验证性实验一：双共模辐射源分离实验

5．1．2 验证性实验二：双差模辐射源分离实验

5．1．3 验证性实验三：共差模辐射源分离实验

5．2 应用案例

5．2．1 臭氧治疗仪应用案例

5．2．2 雾化器应用案例

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢