陳 偉，梁富強

（中國通信建設(shè)第三工程局有限公司，湖北 武漢 430022）

0 引 言

近年來，隨著電子通信技術(shù)的集成化、專業(yè)化以及信息化發(fā)展，有線通信設(shè)備成為人們生活中不可或缺的工具，其性能會因受到空間電磁場的干擾而難以正常運行，從而出現(xiàn)故障或者降低信號傳輸效率，嚴重時還會出現(xiàn)消失的現(xiàn)象，由此人們逐漸加強了對電磁場的認識。為了全面提升有線通信設(shè)備的抗干擾功能，需要分析和研究空間電磁場對有線通信設(shè)備的影響，鑒于此，文章分析了空間電磁場在有線通信設(shè)備運行中的作用，為有線通信設(shè)備抗干擾能力的提升提供了有效保障。

1 空間電磁場在有線通信設(shè)備運行中的作用

1.1 明確空間電磁場干擾邊界條件

在分析空間電磁場與有線通信設(shè)備之前，先要明確空間電磁場所具備的干擾邊界條件，并得出有線通信設(shè)備的入射形式。在有線通信設(shè)備傳輸中，先要明確傳輸過程中的兩個端點，以此為基礎(chǔ)得出各個分量的時域表達式，即：

式中，V(0,t)為分量時域，是指從開始到t時刻的通信；E(x,0)為截止到t時刻分量的頻域。根據(jù)式（1）了解到分量時域與頻域之間存在必然關(guān)系，由逆傅里葉變換能夠求出某一分量的頻域，進而將V(0,t)的時域表達式列舉出來。在實際運行中，先要明確空間電磁場的入射方式，將其設(shè)定為高斯脈沖，從而確定電磁場與平行傳輸線平面是否保持垂直狀態(tài)。一般來說，如果入射波寬度為3 dB，那么傳輸線上各個分量時域的數(shù)值相等[1,2]。

1.2 構(gòu)建空間電磁場長線耦合模型

空間電磁場長線耦合模型在構(gòu)建中常采用傳輸線的方式，基于Maxwell方程，通過分布集總參數(shù)的方式得出分析結(jié)果，從而提高了分析的精準度。在Maxwell方程求解之前，需要將有線通信設(shè)備傳輸感應(yīng)電壓進行轉(zhuǎn)化，一部分為入射電壓，另一部分為散射電壓。將入射電壓作為空間電磁場的激勵源，為了促使終端附近電流的及時響應(yīng)，在實際運行的過程中僅計算設(shè)備傳輸線上終端響應(yīng)參數(shù)。在長線耦合模型構(gòu)建的過程中，設(shè)有線通信設(shè)備的傳輸線長度相等，半徑為r，那么各個傳輸線之間的距離與半徑距離相比要大，如果各個傳輸線的距離設(shè)為1，則r＜1，求出空間電磁場長線耦合模型的表達式為：

式中，V(z)為長線耦合模型的響應(yīng)參數(shù)；V′(z)為傳輸線的切向電場差；I為電流；R為金屬材料的電導(dǎo)率[3]。根據(jù)式（2）可直接求出傳輸線分布集的總參數(shù)，并計算出傳輸線上的電感、電容等相關(guān)表達式。但是有線通信設(shè)備中導(dǎo)線的材質(zhì)不同，因此電阻率也存在一定的區(qū)別，在實際計算的過程中要充分考慮到不同導(dǎo)線材質(zhì)的電阻率，其計算公式為：

式中，R為金屬材料的電阻率；σ為電導(dǎo)率；δ為趨膚深度。根據(jù)式（3）能夠計算出傳輸導(dǎo)線金屬材料的電阻率，并將計算出來的數(shù)值直接代入到長線耦合模型的公式中，從而計算出有線通信設(shè)備的時域差分[4]。

1.3 有線通信設(shè)備時域有限差分計算

在導(dǎo)線差分計算的過程中，需要先分析空間電磁場在運行過程中對設(shè)備導(dǎo)向分解所造成的電壓和電流影響，進而明確設(shè)備異常導(dǎo)線的定位，從而完成計算，公式為：

式中，C為有限差值；x為時域差分信息；y為一個數(shù)據(jù)行為迭代周期?？梢詫⒔Y(jié)果0帶入式（4），計算出有限差值，并對結(jié)果進行離散處理。為了確保結(jié)果具備離散性，還要界定參數(shù)y所滿足的條件，即：

式中，Vz表示長線耦合模型的響應(yīng)參數(shù)；v為空間介質(zhì)中電磁波的傳播速度。

2 實驗及干擾分析

一旦導(dǎo)線的有功傳輸導(dǎo)向被識別，那么將會計算導(dǎo)向與周圍導(dǎo)向的距離，并判斷其導(dǎo)線外部是否存在絕緣層。本次計算過程中將最終差分結(jié)果帶入到有線通信設(shè)備的時域有限差分中進行分析，判斷其是否對有線通信設(shè)備產(chǎn)生了干擾[5]。按照標準，阻值選為750 Ω，線纜橫截面半徑為2.5 mm，傳輸線路長度為25 cm。根據(jù)上述提出的方法將兩條導(dǎo)線距離設(shè)置為1.5 cm、3 cm、4.5 cm、6 cm，將入射波峰值場強設(shè)置為15 V/m，結(jié)合內(nèi)容繪制入射電場幅度變化情況，如圖1所示。

圖1 入射電場波形

通過圖1中的數(shù)據(jù)可以看出，在0～18 ns，空間電磁場進入到有線通信設(shè)備的入射電場幅度在不斷上升，直至18 ns時，入射電場的幅度達到了峰值，而在此之后，空間電磁場的入射電場幅度開始呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，直至通信完成后，入射電場的輻射趨于0。在上述基礎(chǔ)上測量有線通信設(shè)備在不同通信傳輸線路長度下的負載感應(yīng)電壓，結(jié)果如圖2所示。

圖2 有線通信設(shè)備在不同傳輸線路長度下的負載端電壓 變化

圖2中，A表示傳輸線路長度為10 cm的負載感應(yīng)電壓曲線；B表示傳輸線路長度為20 cm的負載感應(yīng)電壓曲線；C表示傳輸線路長度為30 cm的負載感應(yīng)電壓曲線；D表示傳輸線路長度為40 cm的負載感應(yīng)電壓曲線。

通過上述實驗充分證實了空間電磁場的入射場強與有線通信設(shè)備之間存在一定的關(guān)系。在有線通信設(shè)備實際運行的過程中，傳輸線路對外界空間電磁場的耦合強度主要取決于入射波的強度以及入射波的方向[6]。

3 空間電磁場對有線通信設(shè)備的干擾策略

通過全面分析空間電磁場對有線通信設(shè)備的干擾，進一步提升有線通信設(shè)備的抗干擾性，可以圍繞以下幾個方面開展。首先是電磁場同頻干擾的控制策略，為了進一步保障有線通信設(shè)備的運行質(zhì)量，要加強對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重視程度，尤其是在有線通信設(shè)備切入網(wǎng)點選擇中要保證科學性和合理性，確保其覆蓋范圍不在電磁場的干擾區(qū)域內(nèi)，以此不斷提升整體的信號傳輸率，另外還要嚴格把控電磁場的同頻干擾[7]。其次是調(diào)整有線通信設(shè)備的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用過程中將參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)，提高其抗干擾能力。例如，在有線通信設(shè)備實際運行的過程中，可以改變設(shè)備中的信息傳輸器，實現(xiàn)無線和有線的結(jié)合，從而確保在一定的空間范圍內(nèi)能夠接收到設(shè)備的信號，又能夠減少電磁場的干擾。除此之外還可以調(diào)整有線通信設(shè)備的參數(shù)，阻斷信號器，規(guī)避電磁場出現(xiàn)干擾的情況。最后是不斷改進和完善現(xiàn)有的有線通信設(shè)備。一般來說，有線通信設(shè)備分為5個板塊，分別是信息透明封裝、信息跨平臺、信息發(fā)送、功能模塊設(shè)計以及空中安全設(shè)計。在改進和完善的過程中，一方面要根據(jù)具體的干擾情況合理選擇空間電磁場的功能模塊，從而避免因功能模塊造成的干擾，促進信號接收效率的提升[8,9]。另一方面要進一步強化有線通信設(shè)備的擴展性，電子信息內(nèi)部的傳輸控制服務(wù)是有線通信設(shè)備運行的核心，利用傳輸技術(shù)能夠細分電子信息內(nèi)部的交換協(xié)議，對模塊進行分解，確保了區(qū)域的獨立性。交換協(xié)議是指標識信息的外封包裝，傳輸協(xié)議則是按照標準完成解析的要求，通過有線通信設(shè)備擴展性的延伸能夠有效提升有線通信設(shè)備的抗干擾能力，從而降低電磁場的干擾，提高信號傳輸?shù)男蔥10]。

4 結(jié) 論

空間電磁場對于有線通信設(shè)備具有較強的干擾，當空間電磁場的入射強度不斷增加時，有線通信設(shè)備負載端的感應(yīng)電壓會表現(xiàn)出線性的增漲變化趨勢。鑒于此，本文先是分析了空間電磁場的基本特點，針對空間電磁場的主要影響因素和干擾特性進行了深入分析，為有線通信設(shè)備抗干擾能力的提升提供了思路和方法，并開展實驗檢測，證實了有線通信設(shè)備抗干擾策略的有效性，進一步促進有線通信設(shè)備的抗干擾能力，減少空間電磁場對有線通信設(shè)備的影響。除此之外，在后續(xù)研究中也會進一步論證空間電磁場對有線通信設(shè)備的影響，旨在能夠從根本上解決干擾問題，為有線通信設(shè)備性能的提升提供有效途徑，奠定堅實的基礎(chǔ)。