基于共享数据库的空间电磁环境监测方法与系统

提出一种基于共享数据库技术的空间电磁环境监测系统方案,设计机载现场可编程门阵列(FPGA)核心频谱采集分析模块,开发信号传输链路、数据处理及系统显示控制软件。基于共享数据库技术,利用无人机(UAV)机载信号采集模块,将测量到的空间频谱数据和地理位置信息实时回传;终端显示控制系统将监测数据分别以频谱图和辐射热图的方式,在数字地图上对所测空间区域电磁频谱分布实时直观显示,将电磁频谱监测从地面扩展到三维空间。试验证明,本系统可高效灵活地监测空间频谱的实时变化情况,为频谱管理、空间电磁环境实时监测以及发射源侦测定位提供重要的技术支撑。     

嵌入式ADC电磁敏感度的温度效应分析与实验

模数转换器(ADC)在测控系统中应用广泛,针对嵌入式ADC复杂环境下的电磁敏感性问题,通过理论分析和实验测量研究了环境温度对其电磁敏感度的影响。结合ADC结构与特性,分析了射频信号对ADC的干扰机制,指出了环境温度对干扰信号作用下的金属氧化物半导体(MOS)漏电流的影响。在不同温度下,测量、分析了电磁干扰下各部分电路参数的变化情况。并在10 MHz~1 GHz频率范围、-10~80 ℃温度范围内测量了ADC电磁敏感度的温度效应。结果表明,变化的环境温度会通过影响MOS晶体管的迁移率,改变其在电磁干扰下的响应,造成ADC电磁敏感度随环境温度变化发生显著漂移。     

基于空域相关滤波法的计算机视频线缆传导泄漏信号分析与重建

针对计算机视频线缆（VGA接口线缆,DVI接口线缆）传导发射泄漏信号侦测与重建的问题,在小波变换的基础上提出了基于空域相关滤波的视频泄漏信号去噪方法.首先设计实验系统采集两种典型视频线缆的泄漏信号;然后对泄漏信号进行小波分解,并用空域相关法提取红信号;最后通过边缘检测实现原始视频信号的重建,分析了不同信噪比对信号重建率的影响.实验结果表明,空域相关滤波法能够有效抑制噪声,提高微弱泄漏信号的重建质量,在处理传导泄漏信号中具有重要应用价值.     

数字逻辑电路GPIO电磁抗扰度的热应力效应分析

针对集成电路（integrate circuit,IC）在复杂环境中的电磁抗扰度漂移问题,研究了环境热应力对典型数字逻辑集成电路通用输入/输出（general purpose input output,GPIO）端口电磁抗扰度的影响.分析典型FPGA GPIO电气拓扑结构及电磁-热耦合应力对其内部金属氧化物（metal-oxide-semiconductor,MOS）敏感器件的干扰机理,基于集成电路电磁传导抗扰度模型（integrate circuit immunity model-conducted immunity,ICIM-CI）,将环境热应力干扰因素引入GPIO电磁抗扰预测分析中,建立传导抗扰度-热效应仿真预测模型（ICIM-CI-temperature,ICIM-CI-T）,设计基于电磁干扰直接功率注入（direct power injection,DPI）与热应力耦合的抗扰度测试平台,仿真与测试得到了对应的抗扰度阈值变化曲线.结果表明,在10 MHz~1 GHz频率范围内,模型仿真与测试结果一致性好.在环境热应力从20℃变化到100℃过程中,当频率小于200 MHz时,GPIO电磁抗扰度基本不受热应力影响;在200~700 MHz频段内,GPIO电磁抗扰度随着热应力干扰的增加而降低,其中300 MHz和600 MHz频点处的抗扰度阈值下降4 dBmw,也是该FPGA需要重点防护的频段.     

嵌入式ADC电磁敏感度的温度效应分析与实验

模数转换器(ADC)在测控系统中应用广泛,针对嵌入式ADC复杂环境下的电磁敏感性问题,通过理论分析和实验测量研究了环境温度对其电磁敏感度的影响。结合ADC结构与特性,分析了射频信号对ADC的干扰机制,指出了环境温度对干扰信号作用下的金属氧化物半导体(MOS)漏电流的影响。在不同温度下,测量、分析了电磁干扰下各部分电路参数的变化情况。并在10 MHz~1 GHz频率范围、-10~80 ℃温度范围内测量了ADC电磁敏感度的温度效应。结果表明,变化的环境温度会通过影响MOS晶体管的迁移率,改变其在电磁干扰下的响应,造成ADC电磁敏感度随环境温度变化发生显著漂移。     

基于PSO-SVM方法的电源线传导泄漏信号识别与还原

针对显示器电源线传导泄漏信号中红信号识别的难题,该文提出基于粒子群(PSO)算法优化支持向量机(SVM)的识别方法。首先对传导泄漏信号进行滤波预处理并分段,然后利用粒子群-支持向量机(PSO-SVM)对传导泄漏信号进行训练、分类并与SVM分类性能进行对比,最后应用PSO-SVM实现了显示图像的还原。结果表明此算法可以准确实现电源线传导泄漏信号中红信号的识别,且识别率明显高于SVM分类器。     

基于供电网络传导耦合的FPGA电磁敏感特性分析

针对电磁干扰(EMI)导致电子系统关键功能单元行为失效或安全问题,研究基于供电网络传导耦合的核心可编程集成电路(IC)电磁敏感(EMS)特性。分析典型FPGA供电网络的拓扑结构及其EMI传导耦合机理,设计基于EMI直接功率注入法的敏感度测试平台,测试受试芯片供电网络EMI传导耦合时典型功能单元的EMS特性,获取输入输出端口(IO)、逻辑单元(LE)、内部锁相环电路(PLL)等功能单元的敏感度阈值,给出LE冗余设计对相应电路EMS特性的影响规律。结果表明,在10 MHz~1 GHz干扰频率范围内,供电网络EMI敏感度由高到低依次为PLL,LE,IO,且IC地网络EMI敏感度高2~7 dBmW,LE冗余设计能有效改善逻辑功能单元电磁敏感度。     

基于深度学习的电磁信号调制识别方法

电磁信号调制识别是电磁信息安全领域的重要技术基础。该文针对无线衰落造成电磁信号调制识别准确率低的问题,研究比较了基于深度学习的无线衰落信道电磁信号的调制识别方法。通过Matlab仿真生成同向正交(IQ)电磁信号数据,比较分析了AlexNet、VGGNet、ResNet和DenseNet四类神经网络模型的信号调制识别准确率,得到适合应用于无线衰落信道电磁信号调制识别的模型。结果表明,DenseNet神经网络对信号调制识别的准确率最好,达到82.10%。本研究为电磁信号调制识别在电磁信息安全等领域的应用提供重要参考。     

FPGA片内PLL电磁抗扰度的热应力效应测试分析

针对集成电路(IC)在复杂物理环境中的电磁抗扰度漂移问题,研究了环境热应力对基于供电网络传导耦合的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)内嵌锁相环(PLL)电路电磁抗扰度的影响。分析典型FPGA片内PLL的功能原理及电磁干扰机理;将环境热应力干扰因素引入PLL电磁抗扰度测试研究中,设计基于电磁干扰直接功率注入(DPI)与热应力耦合的抗扰度测试平台;测试分析了在20～110℃热应力范围内,电磁干扰分别通过1.2 V、2.5 V和IC地电源网络注入片内PLL时,其电磁抗扰度特性变化。结果表明,当片内PLL功能单元受到不同注入路径的电磁干扰时,其在不同频段的电磁抗扰度变化趋势基本一致;考虑热应力因素影响时,片内PLL的电磁抗扰度特性会发生明显漂移,且当锁相环的2.5 V工作电压受到电磁-热复合应力干扰时,PLL的电磁抗扰度最弱,热应力干扰因素加剧了其抗扰度的漂移。