论文题目: 宽带无线接入基站电磁兼容技术的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电路与系统
作者: 余爱民
导师: 赖声礼
关键词: 电磁兼容,电磁干扰,雷电电磁脉冲,地面电场
文献来源: 华南理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 宽带无线接入技术是21世纪宽带通信技术的主要发展方向之一,是解决“最后一公里”接入问题、第三代个人移动通信用户“带宽瓶颈”问题的关键技术。同时,宽带无线接入技术还是快速解决城市老区的网络综合布线问题和边远农村的信息化建设问题的最佳方案。随着宽带无线接入技术的广泛应用,通信系统之间以及通信基站内部的电磁干扰(EMI)现象越来越严重。其中,宽带无线接入基站的电磁兼容(EMC)问题以及3G通信系统中的系统间的频率干扰问题尤为突出,本文针对这些问题进行了下列研究:第一,综合讨论了宽带无线接入系统的电磁兼容问题,分析了各种宽带无线接入系统的结构和组成特点,总结了宽带无线接入系统的三大EMC特点:1.雷电电磁脉冲(LEMP)对基站的干扰;2.信息设备的宽频带辐射干扰;3.3G通信系统中的系统间频率干扰。第二,对雷电电磁脉冲进行了研究,详细分析了雷电电磁脉冲的产生机理以及雷电电磁脉冲的频谱特性,讨论了雷电电磁脉冲对宽带无线接入基站的袭击形式。对避雷针(接闪器)的保护范围进行了理论分析和计算机仿真,提出了通过采用“球形五针避雷器”,提高基站对侧击雷和感应雷的防范能力的观点。根据法拉第屏蔽笼的屏蔽原理,对基站建筑物的屏蔽接地、防雷地网提出了采用“混合接地体辅助地网”对基站建筑物的“基础接地”进行改进,提高了基站接闪器“引雷”放电时的快速泻电能力。“球形五针避雷器”和“混合接地体辅助地网”是本文的创新点之一。第三,通过引入“广义的高斯定理”,建立了计算地球表面电场的数学模型,对雷电期间地面电场的变化进行了分析计算。根据参阅的大量参考文献,分析了地面电场、空间大气电场在雷电期间的变化情况,提出了“地面临界电场”的概念。根据地面临界电场的概念,在雷电期间进行了长期的地面电场变化监测试验,获取了大量的实测试验数据。通过对实测数据的分析,提出了根据地面临界电场的下限值对首次雷电闪击进行预测的观点,研制了利用地面电场预测雷电闪击的“无线局域网基站智能型防雷电源”,并在课题组的研究试验基地——清新县人民政府公众信息网(具有多个远程无线接入的WLAN,以下简称“清新网”)中进行了实际应用试验,实验获得成功,取得了良好的效果。该防雷电源在2004年7月14日获得了国家实用新型专利的授权(专利号: ZL 03 2 26526.3;专利证书号:626604);利用地面电场预测雷电首次闪
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 电磁兼容概述
1.1.1 电磁兼容的发展历程简述
1.1.2 电磁兼容的主要研究内容
1.1.3 国内外研究动态
1.2 本文研究的意义和基础
1.2.1 本文研究的意义
1.2.2 本文研究的基础和资助本文的科研项目
1.3 本文研究的主要内容与章节安排
1.3.1 本文研究的主要内容
1.3.2 论文的章节安排
第二章 宽带无线接入系统的EMC特性分析
2.1 宽带无线接入系统的分类
2.2 主要宽带无线接入系统的结构组成分析
2.2.1 3.5GHz固定宽带无线接入系统
2.2.2 MDMS微波固定宽带无线接入系统
2.2.3 LMDS固定宽带无线接入
2.2.4 WLAN系统
2.3 宽带无线接入系统的EMC特性分析
2.3.1 雷电电磁脉冲对接入基站的威胁
2.3.2 以WCDMA为代表的3G系统EMC特点分析
2.3.3 WCDMA系统间干扰仿真分析
2.3.4 宽带无线接入的辐射干扰分析
2.4 本章小结
第三章 宽带无线接入基站的LEMP防护技术
3.1 LEMP的产生机理
3.1.1 LEMP的成因分析
3.1.2 LEMP的特性分析
3.2 LEMP的频谱分析
3.2.1 雷电流峰值比率的频率分析
3.2.2 雷电流峰值比率积累的频率分布
3.2.3 雷电电磁脉冲能量比率积累的频率分布
3.3 雷电电磁脉冲(LEMP)的传播途径
3.3.1 传导耦合
3.3.2 辐射耦合
3.3.3 电磁脉冲对架空电缆等长导体的耦合
3.4 宽带无线接入基站LEMP的防护
3.4.1 防护标准
3.4.2 避雷针的设计技术
3.4.3 避雷针保护范围的仿真
3.5 法拉第笼屏蔽和等电位体接地技术
3.5.1 法拉第屏蔽笼技术的应用
3.5.2 等电位体与接地技术
3.6 宽带无线接入基站的抗LEMP实践
3.6.1 避雷针的设计应用
3.6.2 “法拉第屏蔽笼”与接地技术的应用
3.6.3 智能型雷电保护检测装置、智能型基站防雷电源的应用
3.7 本章小结
第四章 屏蔽技术的分析与应用
4.1 国际上屏蔽材料的研究动态
4.1.1 电磁屏蔽涂料
4.1.2 表面敷层型屏蔽材料
4.1.3 纤维类复合材料
4.1.4 金属化织物
4.2 信息设备的电磁干扰分析
4.2.1 辐射干扰
4.2.2 传导干扰
4.2.3 抑制传导干扰的数字滤波器技术
4.2.4 数字滤波器的类型及实现
4.3 屏蔽技术的理论分析
4.3.1 屏蔽理论
4.3.2 电子设备外壳屏蔽材料的分析
4.3.3 电子设备外壳屏蔽效能的理论分析
4.4 屏蔽效能的仿真试验与EMC实际检测
4.4.1 屏蔽效能的仿真试验
4.4.2 屏蔽效能的EMC实际检测
4.5 本章小结
第五章 雷电闪击与地面电场的关系研究
5.1 地面电场
5.1.1 地球表面电场的计算
5.1.2 地球表面电场的计算模型
5.2 雷电期间环境电场的变化
5.2.1 雷电期间大气电场的变化
5.2.2 雷电期间地面电场的变化
5.3 雷电期间地面电场的变化规律
5.3.1 雷电活动期间地面电场的测量实验
5.3.2 地面临界电场概念的提出
5.4 地面临界电场在雷电预警中的应用
5.4.1 空间触发电场与地面临界电场的分析
5.4.2 地面临界电场的影响因素分析
5.4.3 地面临界电场在基站雷电预测中的应用
5.5 本章小结
第六章 智能型防雷电源与雷电保护检测装置的研究
6.1 WLAN基站供电特性的分析
6.1.1 供电方式的分析
6.1.2 WLAN基站供电方式的改进
6.2 WLAN基站智能型防雷电源的设计
6.2.1 防雷电源的检测报警系统
6.2.2 防雷电源的控制电路系统
6.3 防雷电源的电磁兼容设计
6.3.1 电路板（PCB）板的干扰分析与设计
6.3.2 防雷电源的屏蔽与接地设计
6.3.3 智能型防雷电源样机的试制
6.4 智能型雷保护检测装置研究与开发
6.4.1 雷电保护检测装置的研究背景
6.4.2 智能型雷电保护检测装置的设计
6.4.3 工作原理与电路设计
6.4.4 主要模块电路的组成与控制程序模块
6.4.5 雷电保护检测装置样机的制作
6.5 智能型防雷电源与雷电保护检测装置的应用试验
6.6 本章小结
总结与展望
1. 本文的研究工作总结
2. 下一步研究工作展望
参考文献:
附录一：论文中主要英文缩略词汇表
附录二：攻读博士学位期间取得的专利、发表的论文
附录三：攻读博士期间取得的科研成果、承担的科研项目
致谢
发布时间: 2006-10-30
参考文献
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