范學(xué)東

摘 要：DF100 kW PSM短波發(fā)射機(jī)是我國短波廣播事業(yè)中的重要機(jī)型，其工作載波頻率在3.2～26.1 MHz。由于其在高頻頻率的范圍內(nèi)工作，且機(jī)箱中有各種變壓器、電源和電路板，所以，在發(fā)射機(jī)工作的過程中會(huì)產(chǎn)生許多高頻率的電磁輻射。主要分析了發(fā)射機(jī)在抗電磁干擾方面所采取的措施，并且將這些措施應(yīng)用在其他高頻設(shè)備中也具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電磁干擾；磁環(huán)；穿心電容；濾波器

中圖分類號(hào)：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.070

電磁干擾一直是電氣行業(yè)面臨的一個(gè)重要問題，在設(shè)備工作的過程中，它無處不在，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行。怎樣有效抑制電磁干擾，在工作中采取相應(yīng)的解決措施，是涉及電磁干擾行業(yè)人員必備的基礎(chǔ)技能。DF100 kW PSM短波發(fā)射機(jī)在我國短波廣播事業(yè)的發(fā)展中占有非常重要的地位。這類發(fā)射機(jī)在全國分布范圍很廣，其工作頻率都在高頻內(nèi)，因此，會(huì)產(chǎn)生很多較強(qiáng)的電磁干擾。如果不能有效處理這些電磁輻射，很可能會(huì)使得發(fā)射機(jī)的表值出現(xiàn)異常，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)不到技術(shù)的要求，不能進(jìn)行正常的調(diào)諧。所以，相關(guān)工作人員就發(fā)射機(jī)在抗高頻方面提出了很多措施，而這些措施同樣可以應(yīng)用于其他存在電磁干擾的工作領(lǐng)域，它們能有效解決絕大部分高頻電磁干擾問題。

1 電磁干擾

電磁干擾是干擾電纜中的信號(hào)，并有效降低信號(hào)完好性的電子噪聲。電磁干擾的傳播方式一般分為2種，即傳導(dǎo)耦合方式和輻射耦合方式。

根據(jù)電磁干擾產(chǎn)生的方式，抗電磁干擾的基本措施可以分為4種：①通過屏蔽層抑制輻射干擾；②通過磁環(huán)抑制傳導(dǎo)干擾；③通過穿心電容抑制傳導(dǎo)干擾；④通過低通濾波器抑制高頻干擾。

下面結(jié)合DF100 kW PSM發(fā)射機(jī)的工作，簡(jiǎn)要分析這4種抗電磁干擾方式。

1.1 通過屏蔽層抑制輻射干擾

金屬箱體屏蔽是抑制電磁干擾最重要且有效的手段，它主要是針對(duì)輻射的電磁干擾進(jìn)行屏蔽抑制。電磁屏蔽按其屏蔽原理可分為以下3種：①電場(chǎng)屏蔽。它可以分為靜電屏蔽和交變電場(chǎng)屏蔽。②磁場(chǎng)屏蔽。它包含低頻磁場(chǎng)屏蔽和高頻磁場(chǎng)屏蔽。③電磁場(chǎng)屏蔽。它是前兩種的總和。在DF100 kW PSM發(fā)射機(jī)一單元機(jī)箱中有各種變壓器、整流模塊和電路板，當(dāng)其工作時(shí)，會(huì)使一單元機(jī)箱中的電磁頻譜變得很復(fù)雜，單位體積內(nèi)電磁功率密度會(huì)很大。如果不能有效處理這些電磁輻射，發(fā)射機(jī)就不能正常工作。在一單元中，功率表、反射功率表和自動(dòng)增益控制器件采用金屬殼屏蔽方式屏蔽、隔離外界的輻射。發(fā)射機(jī)的一、二、三單元機(jī)箱都是獨(dú)立的金屬箱體，這在很大程度上防止了各單元之間相互干擾的可能。

屏蔽抑制是一種雙向抑制技術(shù)，既可以限制內(nèi)部輻射的電磁能量泄漏，又可以防止外部輻射干擾進(jìn)入。要想達(dá)到此效果，在選擇了具體的屏蔽抑制干擾措施后，金屬外殼就必須接地，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁干擾的雙向抑制。

1.2 通過磁環(huán)抑制傳導(dǎo)干擾

對(duì)于無線信號(hào)，其頻率越高就越容易產(chǎn)生輻射。如果信號(hào)線沒有金屬屏蔽網(wǎng)層，那么，這些信號(hào)線就等同于天線，發(fā)射和接收周圍電磁環(huán)境中各種雜亂的高頻信號(hào)；如果這些信號(hào)疊加在有用的傳輸信號(hào)上，就有可能會(huì)改變?cè)瓉韨鬏數(shù)挠杏眯盘?hào)，在自動(dòng)控制時(shí)就可能會(huì)產(chǎn)生有誤的操作動(dòng)作。

磁環(huán)又名鐵氧體磁環(huán)，其作用相當(dāng)于低通濾波器，它能較好地解決電源線、信號(hào)線和連接器的高頻干擾抑制問題，是電子電路中常用的抗干擾元件。它對(duì)高頻噪聲有很好的抑制作用，生活中最常見的就是將其應(yīng)用在顯示器的連接線上。

鐵氧體是一種利用高導(dǎo)磁性材料滲合其他金屬混合制成的。其工作特性主要表現(xiàn)在低頻段，鐵氧體抗干擾磁心呈現(xiàn)出非常低的感性阻抗值，不影響數(shù)據(jù)線或信號(hào)線上有用信號(hào)的傳輸；而在高頻段，從10 MHz左右開始，阻抗增大，其感抗分量仍然較小，但電阻性分量卻迅速增加，當(dāng)有高頻能量穿過磁性材料時(shí)，電阻性分量就會(huì)把這些能量轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，使高頻電磁干擾信號(hào)衰減，而對(duì)低頻有用信號(hào)的阻抗可以忽略，因?yàn)樗挥绊戨娐分姓Ｐ盘?hào)的傳輸。尤其是在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，采用這種簡(jiǎn)單、有效的方式會(huì)在很大程度上減少在硬件上設(shè)計(jì)濾波電路的工作。

在實(shí)際工作過程中，要根據(jù)電磁干擾的頻率特點(diǎn)調(diào)整信號(hào)線在磁環(huán)上的匝數(shù)。繞在磁環(huán)上的匝數(shù)越多，對(duì)頻率較低的干擾抑制效果就越好，而對(duì)頻率較高的噪聲抑制作用就較弱。通常情況下，當(dāng)干擾信號(hào)的頻帶較寬時(shí)，可在電纜上套2個(gè)磁環(huán)，每個(gè)磁環(huán)繞不同的匝數(shù)，這樣就可以在抑制高頻干擾的同時(shí)也抑制低頻干擾。

1.3 通過穿心電容抑制傳導(dǎo)干擾

穿心電容包括三端電容、2個(gè)引腳和1個(gè)接地端。2個(gè)引腳之間與普通電容的接法一致，但是，其有接地端并且接地端面積比較大，接地端安裝方式有焊接式和壓接接觸式。正是因?yàn)榻拥囟说拇嬖冢?，穿心電容接地電感非常小，引線電感也非常小，輸入和輸出端被接地端金屬板隔離，并消除了高頻耦合，使穿心電容具有接近理想電容的濾波效果。在DF100 kW PSM發(fā)射機(jī)中，為高末電子管柵極、簾柵極供電時(shí)，采用了穿心電容，它能有效濾除高頻環(huán)境中的電磁干擾，為電子管各極供電提供了穩(wěn)定的電源保障。

1.4 通過低通濾波器抑制高頻干擾

低通濾波器容許低于截止頻率的信號(hào)通過，但是，高于截止頻率的信號(hào)不能通過電子濾波裝置。最簡(jiǎn)單的濾波器為RC濾波器。

無源RC低通濾波器的組成元件為電阻R和電容，它是一階系統(tǒng)。無源RC低通濾波器如圖1所示。由于電阻R與頻率無關(guān)，RC低通濾波器比LC低通濾波器在設(shè)計(jì)和器件選材方面

要簡(jiǎn)單，所以，它不適用于大功率輸出，僅能應(yīng)用在弱信號(hào)處理和微小功率應(yīng)用方面。同樣，RC低通濾波器可以進(jìn)行級(jí)聯(lián)，由此組成多階系統(tǒng)。如果在使用過程中要達(dá)到濾波效果，就要求前級(jí)輸出的阻抗要足夠小，而后級(jí)輸入的阻抗足夠大。組建有源RC濾波器時(shí)，需要增加放大器。

圖1 無源RC低通濾波器 圖2 低通濾波電路輸出信號(hào)

振幅與頻率的關(guān)系

DF100 kW PSM發(fā)射機(jī)中采用的是無源LC濾波器，感抗是隨著頻率的增加而增加的，而容抗隨著頻率的增加而減小，如圖2所示。因此，LC低通濾波器串臂接電感，并臂接電容，而高通濾波器的電容、電感的接法相反。該發(fā)射機(jī)采用的是LC低通濾波器，可對(duì)主要次諧波（3，5，7）構(gòu)成低阻抗旁路。無源LC電路不易集成，通常用在電源整流后的濾波電路中。在發(fā)射機(jī)的電子管屏極高壓供電中使用，能夠有效地濾除電源上的階梯波形，使波形更加平滑。當(dāng)濾波器主要用于濾除電壓紋波或諧波時(shí)，采用串聯(lián)方式；當(dāng)濾波器主要用于濾除電流諧波時(shí)，采用并聯(lián)的方式。發(fā)射機(jī)中無源LC濾波器既有串聯(lián)又有并聯(lián)。這樣做，可以同時(shí)對(duì)電壓和電流進(jìn)行濾波。

2 結(jié)束語

在DF100 kW PSM發(fā)射機(jī)工作過程中，采用了大量的防電磁干擾措施，這使得發(fā)射機(jī)能夠在復(fù)雜的環(huán)境中穩(wěn)定工作。本文主要了解了發(fā)射機(jī)中抗電磁干擾元器件的工作原理，對(duì)發(fā)射機(jī)的日常維護(hù)工作有很大的幫助。

〔編輯：白潔〕