[发明专利]基于磁阻传感器监测节点的电磁兼容性实现方法

说明书

技术领域

本发明是基于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks：WSN）技术在交通流量监测电路电磁兼容性的设计方案，该发明为解决交通道路复杂电磁环境下，机动车磁信号采集的完整性、传输的可靠行提供重要的解决方案，该发明属于电磁兼容（EMC）性设计领域。

背景技术

电磁能在现代科学中得到了广泛的利用,尤其在广播、电视、通信、导航、雷达、遥测遥感以及计算机等领域得到了迅速的发展。然而，伴随电磁兼容能的利用，也带来和产生了各种电磁干扰问题。各个频段的电磁场以及电磁能量，通过辐射和传导的途径，以场合电流（电压）的形式，影响工作着的敏感电子设备，使其无法正常工作。而且，同生态环境的污染一样，随着科学技术的发展，电磁环境的污染也越来越严重，它不仅对电子产品的安全与可靠产生危害，还会对人类及生态环境产生不良影响。

电磁环境的不断恶化，引起人们的重视，特别是20世纪80年代以来，许多发达国家进行了大量的理论研究和实验工作。进而提出了如何使电子设备或系统在其所处的电磁环境中，能够正常运行，同时也对在该环境中工作的其他设备或系统不引人不能承受的电磁干扰的新课题。

随着芯片技术的不断改进和芯片制造工艺的不断进步，而且其的封装技术不断提高，设计芯片的体积向微型化发展，芯片器件的功能不断完善，引脚数目不断增加这些诸多因素使得在电路的印刷电路板（PCB）板上的元器件密集，信号线错综复杂、信号传输密度高。在电路板上的元器件微型化、高密度布置、间隔越来越小，在器件间、信号线之间的电磁感应和电磁干扰越发严重。电子设备的信号完整性受到越来越严重的挑战，设备的信号完整性直接影响到设备的功效，电磁干扰严重可以使设备报废，在PCB的设计上必须充分考虑其上的信号完整性，涉及到针对元器件的电磁特性、板材特性、元器件布局、信号线走线、接地等的设计。因此，PCB的电磁兼容设计已成为电磁兼容的研究重点。

在磁阻传感器探测机动车磁信号，并将探测信号通过无线通信射频模块发射的电路中，在申请专利：《基于磁阻传感器和智蜂网络的智能车流量监控方法》中，涉及的“车流量监测节点”所处的环境为露天的路，有多种磁信号覆盖：手机通信、广播及其他电子设备所产生的磁信号，受到各种外在、内部电磁信号的干扰的可能性，对“车流量监测节点”设备的信号完整性造成干扰，所以对此设备的电磁兼容研究，意义重大。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于磁阻传感器的机动车流量监测节点的电磁兼容性设实现法，用来解决城市交通道路上存在的负责电磁环境下，车流量监测节点所采集的信号完整性、信号传输完整性的问题。通过对车流量监测节点的电磁兼容设计使得其所采集的信号准确、完整，进一步使得差分运算放大器对信号的运算误差降低，并在信号传输时使得传输线中的信号噪音进一步减小，为无线发射模块提供较准确的发送数据。

技术方案：本发明是在车流量监测节点的基础上进一步实现提高车流量监测节点的监测信号的可靠性。使用电磁兼容性设计，由麦克斯韦方程、传输线理论特性等电磁理论，分析车流量监控节点电路的电磁特性，解决大气噪声、太阳噪声、静电放电噪声、架空输电线、高压设备、射频设备的电磁干扰噪声。使车流量监控节点基于地磁场信号对机动车磁信号的监测稳定、可靠、准确。电磁干扰必须考虑三要素：干扰源、传输途径、敏感体。在针对车流量监测节点中，电磁干扰源主要是大气噪声、太阳噪声、静电放电以及交通道路上的架空输电线、高压设备、射频设备。传输途径主要是：通过空间辐射的辐射发射，和通过导线传导的传导发射。 其中的传输线的分布参数以及电流传输方式的影响尤为显著。敏感体中主要是车流量监测节点中的磁阻传感器、差分运算放大器、场效应管以及模数转换器。见图 1。

节点中的芯片器件使用空间宽裕，使用3-W原则对PCB进行布线，减小走线间耦合，并将模拟元器件和数字元器件分隔在不同的板层进一步防止不同宽带域之间的相互耦合，降低两者的干扰。针对车流量监控节点的工作频率的高低混合电路，对接地的策略，使用混合接地，系统内的电源采用单点接地，射频信号使用多点接地，对于直流，电容是开路的——电路为单点接地；对于射频信号，电容为导通——电路为多点接地。见图 3。