基于分级筛选的数字调制信号电磁干扰预测的功率谱包络建模

《IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility》：Power Spectral Envelope Modeling for Graded-Screening-Based EMI Prediction of Digitally Modulated Signals

　　

摘要：

基于干扰裕度（IM）的分级筛选（GS）在工程实践中被广泛用于设备间电磁干扰预测（EMIP），并且已在模拟调制场景中得到了充分确立。然而，数字调制信号的功率谱表现出显著的形态特征和准周期波动。当直接应用传统的功率谱阈值判据时，可能会引入明显的频谱波纹，导致筛选结果不稳定，并降低预测的准确性和重复性。为解决此问题，本文研究了代表性的数字调制方案，包括振幅键控（ASK）、相移键控（PSK）和频移键控（FSK），并提出了一种基于功率谱包络（PSE）的建模与应用方法。所提出的方法通过约束包络形态和带外能量滚降行为对 PSE 进行参数化，并利用遗传算法优化模型参数。此外，建立统一的数据库准入判据来评估拟合包络的有效性和稳定性，从而构建数字信号的 PSE 模型数据库。随后，所得到的数据库被用于 GS 频率筛选阶段，以细化和加强 IM 评估。以采用上述调制方案的通信设备作为测试对象，进行了仿真和实验验证。与易感性测试结果相比，所提出的方法在 ±3dB 误差范围内的预测准确率不低于 84.81%，在 ±6dB 范围内的预测准确率不低于 91.84%，展示了其在基本数字调制设置下基于 GS 的 EMIP 的工程适用性。