??? 摘? 要: 通過引用一個(gè)電信局域網(wǎng)中電磁干擾的解決實(shí)例,研究了電信局域網(wǎng)中電磁兼容的原理,介紹抑制電磁干擾的一般方法。?

??? 關(guān)鍵詞: 電磁兼容(EMC)? 干擾成因? 抑制方法

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??? 電磁兼容EMC(Electromagnetic compatibility)是在研究電磁干擾EMI(Electromagnetic Interference)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的學(xué)科。隨著各種電子設(shè)備的日益廣泛應(yīng)用,電磁兼容控制技術(shù)的研究已經(jīng)成為一門新興研究課題,。移動(dòng)通信近十年的迅速發(fā)展,各種無線新設(shè)備的不斷采用,使電磁干擾發(fā)生的頻率與危害亦隨之加大,。本文結(jié)合深圳移動(dòng)通信公司的電磁干擾實(shí)例談?wù)勲姶偶嫒菘刂萍夹g(shù)在電信局域網(wǎng)中的應(yīng)用。?

1 電信局域網(wǎng)中電磁兼容控制技術(shù)的應(yīng)用?

1.1 電磁兼容的有關(guān)概念?

??? 電磁兼容是指處在同一電磁環(huán)境中的某設(shè)備,不會(huì)因其他設(shè)備的電磁發(fā)射而導(dǎo)致使用降級(jí),同時(shí)也不會(huì)因?yàn)樵撛O(shè)備的電磁發(fā)射,使得同一電磁環(huán)境中的其他設(shè)備導(dǎo)致使用降級(jí)。?

??? 電磁兼容是在研究電磁干擾的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的學(xué)科。電子設(shè)備的使用必然會(huì)帶來電磁干擾,而電磁兼容性的目的就是使在同一環(huán)境中的電子設(shè)備相互兼容,協(xié)調(diào)使用,使得各個(gè)電子設(shè)備的電磁發(fā)射限制在合理的范圍內(nèi)而不致影響其功能,同時(shí)又使各個(gè)設(shè)備具有較強(qiáng)的抗干擾能力,功能得到充分發(fā)揮。?

1.2 電磁干擾的來源?

??? 構(gòu)成電磁干擾必須具有三要素,即干擾源,、干擾傳播途徑和敏感設(shè)備。干擾源的分類按照干擾形式區(qū)分,可分為自然干擾源和人為干擾源;按照來源區(qū)分,可以分為內(nèi)部干擾和外部干擾。?

??? 內(nèi)部干擾指電子設(shè)備內(nèi)部器件間的相互干擾,包括電源線通過設(shè)備的干擾或者是電源線,、地線,、傳輸線相互耦合而產(chǎn)生的干擾,同時(shí)亦包括系統(tǒng)器件的發(fā)熱或耦合等原因而對(duì)其他器件造成的干擾。?

??? 外部干擾是電子設(shè)備或系統(tǒng)外的因素對(duì)系統(tǒng)所造成的電磁干擾,包括電源線的絕緣漏電而造成的干擾或者是空間電磁波造成的干擾等,此外還包括電網(wǎng)變壓器的電磁干擾以及由溫度引起的電磁干擾等,。?

??? 電磁干擾的傳遞途徑可以以漏電或者耦合形式通過絕緣介質(zhì)(包括空氣等)來傳播,可分為傳導(dǎo)傳輸方式和輻射傳輸方式,在耦合方式上可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩種方式,。具體干擾傳播形式與干擾源的頻率和被干擾物的形狀有關(guān)。?

2 電磁干擾實(shí)例?

??? 深圳移動(dòng)通信公司的移動(dòng)客戶中心是我省較早投入使用的客戶系統(tǒng),。在進(jìn)行擴(kuò)容工程后,采用了華為公司移動(dòng)客戶平臺(tái)系統(tǒng),在新的系統(tǒng)投入使用后,發(fā)現(xiàn)原有的18個(gè)座席發(fā)生嚴(yán)重的雜音,。其布局如圖1所示,此18個(gè)座席與其余座席有如下的區(qū)別:?

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??? (1)兩排座席間有三組電源線通過,同時(shí)與信號(hào)線的距離較近;?

??? (2)此18個(gè)座席是由一臺(tái)6kVA的SANTAK的UPS供電,同時(shí)其余座席由有油機(jī)保證的市電直接供電。?

??? 經(jīng)過分析判斷,可能產(chǎn)生干擾的原因如下:?

??? (1)UPS的交流380V進(jìn)線電纜的電磁場(chǎng)由空間耦合而對(duì)座席的信號(hào)線所產(chǎn)生的電磁干擾;?

??? (2)UPS的交流220V出線電纜的電磁場(chǎng)由空間耦合而對(duì)座席的信號(hào)線所產(chǎn)生的電磁干擾;?

??? (3)18個(gè)座席的接地不好,使得諧波及漏電流的濾除不好,從而產(chǎn)生干擾;?

??? (4)座席終端存在內(nèi)部干擾,使電磁干擾難以避免;?

??? (5)UPS輸出本身存在大量音頻段諧波分量,發(fā)生干擾;?

??? (6)信號(hào)線等級(jí)及屏蔽達(dá)不到要求,使得空間電磁波對(duì)設(shè)備干擾不可避免,。?

??? 針對(duì)上述可能的干擾原因,對(duì)座席終端進(jìn)行了如下的試驗(yàn):?

??? (1)將UPS的進(jìn)線380V電纜供電切斷,同時(shí)以電池供給座席終端,測(cè)試此18個(gè)座席的干擾情況依舊;?

??? (2)在UPS 380V交流進(jìn)線與220V交流出線正常供電情況下,將此18個(gè)座席由其他市電引來而非由UPS來供電,結(jié)果發(fā)現(xiàn)無雜音;?

??? (3)將其他正常座席的終端移至此18個(gè)座席,結(jié)果發(fā)現(xiàn)雜音情況依舊;同時(shí),將此18個(gè)座席終端移至其他的座席位置,雜音不存在,。?

??? 由上述的試驗(yàn)可見,干擾的發(fā)生是和電源緊密相關(guān)的,和座席終端或者音頻電路無關(guān);同時(shí)與380V電纜的電磁干擾關(guān)系亦不大。由此可見,干擾的發(fā)生與UPS電源緊密相關(guān),因此又進(jìn)行UPS輸出端的傳導(dǎo)干擾實(shí)驗(yàn),。

??? 以HP8591 EMC分析儀進(jìn)行諧波分析,從干擾頻譜圖可以看出,UPS輸出端的頻率干擾在101dBuV,。而根據(jù)華為公司提供的標(biāo)準(zhǔn),在900kHz時(shí)的限制值應(yīng)為79dBuV。這樣,干擾值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了輸出的限制值,。由此可見,UPS的輸出干擾是產(chǎn)生雜音的主要來源,。?

??? 控制電磁干擾通常采用控制干擾源和電磁屏蔽兩種方法。針對(duì)上述實(shí)例可以得出:采用濾波抑制的方法是最直接有效的方法,。?

??? 為此,采用常州堅(jiān)利廠DL-20T1EMI專用低通濾波器來解決此問題,其濾波范圍在幾十kHz～幾十MHz,。將這2個(gè)低通濾波器分別加在UPS的輸出端,如圖1所示,經(jīng)過測(cè)試后,證實(shí)雜音消失,干擾問題得以解決。?

3 電磁兼容控制的一般方法?

??? 電磁兼容的控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)的設(shè)計(jì),、研制,、規(guī)劃等各個(gè)方面加以考慮,具體可以采取組織管理措施與技術(shù)措施兩方面的方法。組織管理包括頻率管理及時(shí)間空間分離等方面的原則,。由于本文主要討論電信局域網(wǎng)中的電磁干擾抑制問題,故只從技術(shù)的角度針對(duì)上述具體問題加以闡述,。電信局域網(wǎng)中電磁兼容的技術(shù)措施,可以分為抑制和疏導(dǎo)電磁干擾兩大類。?

3.1 電信局域網(wǎng)中抑制電磁干擾的措施?

??? (1) 接地?

??? 接地是為了給電路系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一良好的電位參考點(diǎn),同時(shí)可為高頻電流,、靜電及雷電電流提供電氣泄放通路以保證設(shè)備安全。在電信局域網(wǎng)中可以采取下列幾種接地方法:?

??? ·根據(jù)機(jī)房的不同條件和具體設(shè)備的要求而選擇單點(diǎn)接地,、多點(diǎn)接地以及混合接地,。單點(diǎn)接地是指電氣系統(tǒng)中只存在一個(gè)接地點(diǎn),其他設(shè)備的接地均直接連到這一點(diǎn)上;多點(diǎn)接地是指將同一系統(tǒng)的不同接地點(diǎn)均連接到同一個(gè)接地面上。此外,為了防止高頻干擾,尚有混合接地等,。一般而言,在電信局域網(wǎng)中系統(tǒng)應(yīng)以單點(diǎn)接地為好,這是為了使系統(tǒng)電位統(tǒng)一,同時(shí)不致于在接地回路中形成“環(huán)流”,。但是具體的設(shè)備不同,接地方式亦不同。?

??? ·為了抑制電磁干擾可以將鎧裝電纜的屏蔽層兩端接地,使得漏電流得到泄放,同時(shí)使整個(gè)接地回路的電位相同,。?

??? · 在電纜槽及其它電力引入體上進(jìn)行連續(xù)接地,以形成統(tǒng)一的接地電位,。?

??? (2)屏蔽?

??? 屏蔽的目的就是限制設(shè)備內(nèi)部的輻射泄漏出該區(qū)域,同時(shí)亦防止外來輻射進(jìn)入該區(qū)域。電信網(wǎng)中的屏蔽主要指電磁屏蔽,即防止交變電磁場(chǎng)對(duì)電信設(shè)備的影響。對(duì)于電信局域網(wǎng)中的屏蔽,應(yīng)當(dāng)考慮的不僅是電纜的進(jìn)線屏蔽,同時(shí)也應(yīng)對(duì)信號(hào)線的屏蔽做出要求,不同場(chǎng)合信號(hào)線的選擇也是解決電磁干擾的重要方面,。在選擇信號(hào)線纜材料時(shí),應(yīng)先根據(jù)用戶要求及環(huán)境情況考慮傳輸能力和抗干擾能力,再考慮線纜的經(jīng)濟(jì)因素,。表1中列出了目前常用線纜的抗干擾能力的參考值。?

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??? 上述各種電纜價(jià)格依次增高,具體選用的方式應(yīng)符合《信息技術(shù)設(shè)備抗干擾度限值和測(cè)量方法》(GB/T17618-1998,idt:CISPIR24:1997)中的有關(guān)規(guī)定,根據(jù)選用等級(jí)分別選用上述的幾種纜線系統(tǒng)及相應(yīng)屏蔽設(shè)備,。?

對(duì)于一個(gè)屏蔽系統(tǒng),良好的接地是達(dá)到屏蔽效果的基礎(chǔ),同時(shí)要求屏蔽體的兩端接地,并保持屏蔽的連續(xù)性,。對(duì)于屏蔽系統(tǒng)的地阻要求小于1Ω。?

??? 電信局域網(wǎng)的屏蔽除做好上述措施外,在設(shè)計(jì)及布線施工中亦應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行,因?yàn)樾盘?hào)纜線和電力線的距離與干擾的程度有很大關(guān)系,。具體要求可以參考有關(guān)規(guī)范,。?

3.2 電信局域網(wǎng)中疏導(dǎo)電磁干擾的措施?

??? 電力引入線路中,非工頻成分所占比重往往較大,有時(shí)甚至接近或超過工頻成分,這是一個(gè)重要的干擾源。這樣,抑制疏導(dǎo)非工作頻率的電氣成分便成為一個(gè)重要的工作,因?yàn)檫@直接影響系統(tǒng)中干擾的大小,。濾波就是抑制疏導(dǎo)其他非工作頻率成分,從而達(dá)到控制電磁兼容的目的,。?

??? 濾波通常用濾波器的方式來進(jìn)行,濾波器分為信號(hào)選擇濾波器和電磁干擾濾波器兩大類。在電信局域網(wǎng)中電源線往往是電磁干擾出入電子設(shè)備的主要途徑,因此,這里就電源EMI濾波器的情況加以說明:電源線上的干擾模式有差模干擾和共模干擾兩種方式,。一般,火線與零線間的干擾為差模干擾,通常在200Hz以下的干擾成份中占主導(dǎo)成份;而火線與地線,零線與地線間的干擾為共模干擾,通常在1MHz的干擾成份中占主要成份,。因而不同的濾波器抑制上述兩種干擾的能力也不同。濾波器抑制共模干擾和差模干擾的能力通常以共模插入損耗和差模插入損耗來衡量,。應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)未安裝濾波器時(shí)的干擾波形來選擇濾波器的基本參數(shù),然后根據(jù)應(yīng)用的溫度范圍,、通流量、環(huán)境條件等方面對(duì)濾波器進(jìn)行選擇,上例中對(duì)電源濾波器的選擇便是一個(gè)明顯的例子,。?

3.3? 電信局域網(wǎng)中控制電磁兼容的其他方法?

??? 電信局域網(wǎng)中控制電磁兼容的方式除了上述方法外,尚有頻率管理,、電氣隔離等方法。同時(shí),在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),、設(shè)備選型時(shí)就應(yīng)考慮電磁兼容的問題,做到在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段就能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電磁兼容的情況,從而實(shí)現(xiàn)電磁兼容控制上的防患于未然,。?

??? 電磁兼容的解決是一個(gè)綜合性的問題。電信局域網(wǎng)中由于設(shè)備眾多,電磁兼容性問題成為必須要考慮的一個(gè)重要方面;同時(shí)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,使得無線網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的更新?lián)Q代速度大大加快,這樣就更增加了電磁干擾發(fā)生的可能性,。針對(duì)這種情況,在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)之初就應(yīng)將電磁兼容的控制問題作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面加以考慮,同時(shí)加強(qiáng)與各個(gè)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的協(xié)作,共同謀求以最簡(jiǎn)捷的方法解決電磁干擾問題,。?

參考文獻(xiàn)?

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