弱电工程设计、施工、培训、运维一站式服务商
全国服务热线: 021-52045910

24小时热线:13122207030

大功率电台下弱电的系统防干扰与实践-傅河忠


摘要:现代电台多由大功率的发射机来完成发射任务。电台附属设备本身往往并不是集中采购的,而是搭配使用的,并没有考虑到电磁波的干扰特性。此外,现代信息通讯发展迅速,越来越需要弱电监控、安防等辅助设施,这些辅助设施暴露在强干扰的环境中,就可能使通信受到干扰,影响正常工作。本文对大功率电台工作干扰条件下设备的干扰与防护进行分析,以供参考。

image

关键词:电台;电磁兼容;弱电;电磁波;通信干扰;计算机


弱电是现代信息发展的载体,弱电系统需要实现的是控制、通信等功能,所以其传递信息的过程要满足如下的特性:保真度、传输速度、传输可靠性等。在电台的应用环境中,不仅生活中常见的高频电灯整流器、启动器能产生干扰,大功率发射机的干扰更加明显,这就给电网和弱电设备带来了广谱的电磁干扰,这些频谱涵盖了若干万的Hz到兆Hz,这些干扰会导致系统运行的异常,所以必须对其进行处理。


1.电磁干扰的定义与分类


为了实现对电磁干扰的屏蔽和预防,那么对其进行研究也是必不可少的。电磁干扰也是干扰的一种,对电子系统的正常运行会产生很多不良影响。电磁干扰指由于电磁的噪音,使得正常工作电子设备的稳定工作状态受到影响,导致电流或者电压的变化,从而影响到电子设备的运行品质。需要注意的是能够产生电磁干扰的,一般都是变化的电场或者磁场,稳定的运行装置如恒定的电流电压,并不会产生过多的电磁干扰。从工作环境来看,电台要实现信号的发射而其所依赖的载波就是变化的电磁波,正是非常敏感的干扰源,很容易通过电压或者电流传导、辐射到其它弱电设备。


就电磁设备干扰的传播方式来看,能够把其划分为辐射干扰、传导干扰两种。前者是干扰信号经过空间的耦合,传递到另外一个电路网络或者设备,后者是经过导电的介质以及公共电源线产生干扰。就电台的情况来说,部分是通过电源传播的,因为一个电度表内电力线对信号的传导是无法杜绝的。但是电台工作环境,更明显的是无线辐射效应。从干扰的来源看,电磁的干扰可能出自系统内部也可能来自系统外部,虽然电台系统在设计上已经考虑到了内部的干扰并采取了相应措施,但是对于协同工作的设备(非集中采购的)来讲,其它弱电设备仍然比较容易受到影响,这属于外部干扰。该干扰性质恶劣,很难估计强弱,所以在一开始就应该予以考虑到并进行预防。


2.应对电磁干扰的方案


一般来说,解决弱电系统中的电磁干扰,办法多种多样。这类问题通常被称为电磁兼容性问题。所谓电磁兼容,就是在有限的空间内,统一的电磁工作环境下,电子设备、电子系统,包括强电弱电系统都能互不干扰地完成自己的工作。电台弱电系统组成复杂,一般包括计算机数据网络、闭路电视系统、楼宇设备自控系统等。也就是说在整个电台系统中,不仅包括与电台直接相关的系统,还需要监控、计算机、音响,以及其它很多电子设备包括计算机设备、数据库设备、通信设备等协同工作。这些弱电系统很难完美地达到电磁兼容,其工作状况很容易受到干扰。应该采用多种方案尽量减少系统受到的干扰。普通的抗干扰措施在针对特定原因时可能有较好的效果,但是在电台系统中,既有外部原因,也有内部原因,既有电源耦合,也有伴随着系统的电磁辐射。提高弱电系统的抗干扰性能只有采用多方面的综合抑制措施才能获得满意效果。这就需要从系统的电子设备、信号传输线路、电源回路特性等几个方面来处理,以达到兼容效果。而且应用到弱电系统中,不仅在后期的安装中需加以注意,在前期的设备定制、采购,弱电系统的结构设计上也应该提前布局。


3.详细应对措施


3.1弱电设备的外部壳体处理


对于弱电设备,在采购或者应用时,应该注意金属屏蔽层的使用,也就是使弱电具有金属绝缘壳体。可以在机箱的柜子里贴上一层金属材料或者直接使用金属壳体,以便实现对电磁场的屏蔽,无论是外面的电场还是磁场都不会再干涉内部系统的运行。针对塑料外壳则可以喷涂上一层金属膜体实现屏蔽。绝对的屏蔽当然是无法做到的,因为不可避免地需要开槽、打眼之类,导致设备内外依然存在通路。这时需要控制通风孔、走线孔等的大小,最好能够满足<λ/20的要求;对于连接的缝隙也需要注意这点,接缝处可以用导电的衬垫,通风口用波导管,如果是大屏幕的显示窗口则可以使用屏蔽效果良好的玻璃制品。最好在前期设备采购时考虑到这些,否则就要在装修、电气改造过程中加以弥补。


如果有能力在设备定制时实现电磁干扰的控制,效果会更好,比如在系统设备里面电路板间可以采用厚度超过0.7mm的镀锌铁板以达到电磁隔离效果。且铁板与外壳之间应进行良好的连接,连接线最好选择银线。为了能够抵抗电台大功率的干扰,设备输入输出的部分,可以使用能消除雷电影响的抗电涌抑制器、高低频滤波器、光电耦合器等电路。当然这需要在设备定制时就予以考虑,争取厂家的合作,价格上也需要做出相应的调整。


3.2弱电系统的电源配置


电源系统是系统工作动力的来源,通常直接取自家用电源或者等。电源的稳定是关乎到弱电系统平稳运行的关键性因素。但是电源部分并不是足够稳定的,因为通过电源构成了信号传播的回路,使得高频的干扰信号有可能通过能量通路造成内部干扰。而且除了受到电台普通的干扰外,系统受到电源的干扰,也可能来自于电源切断引发的欠电压,以及电士电力电子设备所带来的电磁干扰。


电源变压器尽量应用双层屏蔽,这指的是第一层屏蔽层接机柜,同时第二层屏蔽层接弱电系统机壳,而且应该保证机壳与机柜绝缘。除此以外比较好的配置处理方法是采用电磁干扰滤波器,这是抑制电磁干扰的设备,能够比较有效地去除电源线路里面的噪音。电磁干扰滤波器是通过选择性地阻栏或分流有害的高频信号来发挥作用的。应用该设备,可以减弱要进人或离开受保护电子器件的有害噪声信号,那么弱电系统的电磁兼容性也会得到改善。


3.3计算机系统的网络抗干扰


弱电系统中,大多数系统都跟计算机系统藕合到了一起。这也是当前信息技术发展的必要趋势,那么如何保证计算机网络通信的可靠就成了需要重点考虑的问题。应该在系统设计上,充分考虑到电台的干扰特性,网络在层次设计上设计成抗干扰的方式,这是最根本、最有效的措施。以楼宇自控系统为例,最好设计成分布式控制系统,而且最好能够将系统划分为现场设备、控制系统和操作管理三部分,组成三级的结构。这样整个计算机网络系统,经过操作站、控制站以及网络信号的通信实现系统通信。


在整个系统结构上,网络结构应该布置成树型或总线型,这样做的好处是,当某个节点受到了干扰,其它节点很难受到影响。网络中的分支接口最好能使用T型连接器,这样做能够实现结构上的独立特性,从而达到抗干扰的目的。对于最容易受到干扰的通信线缆,即使受到电磁干扰,也能减少对电路网络计算机系统的影响。


3.4传输信号线的设置与处理


传输线路是比较敏感的,传输信号线的处理主要包括线路的布线,以及信号衰减的抑制两个方面。信号衰减存在如下的特性:通信电缆长度增加1米,就会使信号强度降低0.8分贝,如果应用分支器,那么信号会降低14分贝,电缆接头也会导致降低1分贝。知道了它们的特性,就应该尽量减少布线距离,减少这些降低信号强度物品的使用。同时避免与电源线离得过近,线路平行时保持距离,实在需要交叉时应尽量做到线路互相垂直。保护好信号线的屏蔽层,以防止电台干扰信号的影响。同时注意电台里面弱电系统实现综合布线时,如果测控器件至总控制室距离比较远,那么即使昂贵也应该应用双绞线作为信号传输线路。两对双绞线长距离平行铺设时,每隔一段距离应做一次位置交叉来抑制噪声。


4总结


本文对电台的弱电抗干扰进行了分析与探讨,主要针对弱电系统的敏感部分进行了探索,很多方法不仅是在后期的电气改造、布线时才应该注意,在前期设备采购以及设备定制时就应该考虑到。当然不仅如此,除了应该注意电台对弱电的干扰,还需要注意信号之间的干扰,通过合理设置发射机功率、降低互调干扰等措施来保证。电磁的兼容性是一个非常重要的问题,必须结合实际,根据当前设备的使用情况、使用环境进行综合测试与配置,处理时将理论结合经验,才能达到较好的效果。


参考文献:


【1】大卫·韦·斯顿.电磁兼容原理与应用【M】北京:机械工业出版社,2006.


【2】周开基,赵刚.电磁兼容性原理【M】哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2004


【3】王东生.雷电防护及等电位接地的探讨与应用【J】。安防科技,2007,(2)


【4】刘智勇.电力电子装置传导分析及抑制技术研究【D】武汉:华中科技大学,2005.


【5】周志敏,纪爱华电磁兼容技术【M】北京:电子工业出版社,2007


【6】王志升.大功率电磁炉电控系统设计与实现【D】武汉:武汉理工大学,2008.

全心服务内容

网络综合布线
网络综合布线

为办公室电脑、各类智能设备提供高速稳定的千兆有线网络连接服务

无线网络覆盖
无线网络覆盖

适用于办公室、酒店、公寓、仓库、商业环境智能WiFi网络覆盖搭建

AI智能高清监控
AI智能高清监控

基于AI智能新一代数字高清监控系统,相比传统安防系统更加智能化

智能楼宇对讲
智能楼宇对讲

新建小区、老旧小区改造、智能化公寓,结合APP应用更方便更智能

数字多媒体系统
数字多媒体系统

工厂、酒店、会议室多场景数字多媒体系统,会议、影音更灵活便捷

人脸识别门禁道闸
人脸识别门禁道闸

基于人脸识别技术,办公室、门禁、考勤、通道闸机等多种应用场景

联系我们

021-52045910/13122207030

上海市金沙江西路1075号万达商务广场8号楼3楼

周一到周五 8:00 - 18:00