[发明专利]具有仿生抗扰特性的简并电路及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于仿生概念、以抗扰和容错运行为特征的电路，具体地说是一种具有仿生抗扰特性的简并电路及其设计方法。

背景技术

电磁干扰就是不希望的电压和电流对设备的性能产生影响的过程，这些电压和电流可以通过传导或电磁场辐射方式，对受害设备产生不期望的影响。形成电磁干扰必须同时具备三个因素：(1)电磁干扰源，即“发射器”；(2)对此种类型的干扰能量敏感的“接收器”；(3)把能量从干扰源耦合到接收器上，并使系统性能明显恶化的媒质，或称耦合通道。

所谓“发射器”是指电磁能量源，而“接收器”是指对电磁能量产生响应的设备。

根据干扰源的不同，电磁干扰源可分为自然干扰源和人为干扰源。自然干扰源包括自然界中的雷雨、闪电所产生的天电噪声，太阳黑子爆炸和活动所产生的噪声，以及银河系的宇宙噪声等。人为干扰源是由机电或其它人工装置所产生的随机或特定的电磁干扰，它包括各种无线电发射机，工业、科学和医用射频设备，架空输电线、高压设备和电力牵引系统，机电车辆和内燃机，电动机、家用电器、照明器具及类似设备，信息技术设备，以及静电放电和电磁脉冲等多种手段和设施。

根据干扰的传播途径的不同，电磁干扰可分为传导干扰和辐射干扰。沿导线传输的电磁干扰称为传导干扰。电子系统内各设备之间或电子设备内各单元电路之间存在各种连线，这样就有可能使一个设备(或单元电路)的电磁能量沿着这类导线传输到其它设备和单元电路中，从而造成干扰。辐射干扰是指通过空间传播的电磁干扰。干扰源的电路、输入输出信号电路和控制电路等导线在一定条件下都可构成辐射天线或接收天线。若干扰源的外壳流过高频电流时，则此外壳本身也成为辐射天线或接收天线。

电磁干扰对人类具有很大的危害性，主要表现在以下几方面：

(1)对电子系统和设备的危害：强烈的电磁干扰可能使灵敏的电子设备因过载而损坏。一般硅晶体管发射极与基极间的反向击穿电压为2～5V，很易损坏，而且其反向击穿电压随温度升高而下降。电磁干扰引起的尖峰电压能使发射结和集电结中某点杂质浓度增加，导致晶体管击穿或内部短路。在强射频电磁场下工作的晶体管会吸收足够的能量，使结温超过允许温升而导致损坏。

(2)对武器装备的危害：现代的无线电发射机和雷达能产生很强的电磁辐射场。这种辐射场能引起装在武器装备系统中的灵敏电子引爆装置失控而过早启动；对制导导弹会导致偏离飞行弹道和增大距离误差；对飞机而言，则会引起操作系统失稳、航向不准、高度显示出错、雷达天线跟踪位置偏移等。

(3)电磁场对人体的危害：电磁辐射一旦进入人体细胞组织就要引起生物效应，即局部热效应和非热效应。热效应取决于辐射峰值功率，同时还与频率有关。在1～3GHz范围内热效应最为严重，生物效应吸收的能量可达到入射能量的20％～100％。而在其它频率范围内，生物效应吸收的能量为入射能量的40％左右。不同频率的电磁辐射对人体的危害程度并不一样。对低于1GHz的辐射，皮肤组织感觉迟钝，能量渗透性强，易产生深部组织受热而损伤。对1～3GHz的辐射，人体表面组织和深部组织都会吸收能量，如眼球和内组织极易损伤。电磁场的热效应可使人体温度升高，人体超过正常体温时，新陈代谢和氧气的需要量很快增加，例如温度升高。

随着电磁干扰现象的日趋严重，电路抗扰与防护的问题日渐突出。传统的屏蔽、滤波、接地、使用瞬态抑制和钝感器件、单纯的冗余结构设计以及电磁防护材料等防护手段，因其各自固有的局限性，已经难以满足信息化设备在目前复杂电磁场环境下较高的可靠性要求。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种具有仿生抗扰特性的简并电路，以解决现有电路结构存在的抗电磁干扰性较差的问题。

本发明的目的之二就是提供一种具有仿生抗扰特性简并电路的设计方法，以形成新的抗扰电路和新的电磁防护模式。

本发明的目的之一是这样实现的：一种具有仿生抗扰特性的简并电路，包括有：用于提供输入信号的输入端，与所述输入端相接、用于对所述输入信号进行处理并产生输出信号的处理电路，以及与所述处理电路相接、用于将输出信号对外输出的输出端；

所述处理电路是由若干个节点电路单元构成，所述处理电路中各节点电路单元之间的连接关系以及所述处理电路与所述输入端和所述输出端之间的连接关系构成该简并电路所对应的网络拓扑，所述网络拓扑是根据简并电路有待实现的目标功能真值表以及所述节点电路单元的功能，并在多目标适应度函数和简并特征评价体系的约束下演化生成；