于海通

摘 要：短波電臺(tái)作為一種遠(yuǎn)程通信設(shè)備，可以直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，因此廣泛運(yùn)用于飛機(jī)通信系統(tǒng)中。由于短波電臺(tái)需要通過(guò)大功率設(shè)計(jì)保證遠(yuǎn)距離通信，因此可能會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾，使通信系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)作等問(wèn)題，對(duì)于機(jī)內(nèi)通話設(shè)備的電磁干擾，要通過(guò)各種試驗(yàn)確定耦合途徑，再根據(jù)干擾源和耦合途徑采取相應(yīng)的抗干擾措施，最大限度降低電磁干擾對(duì)機(jī)內(nèi)通話設(shè)備產(chǎn)生的不良影響。

關(guān)鍵詞：短波電臺(tái)；機(jī)內(nèi)通話設(shè)備；電磁干擾；耦合途徑

中圖分類號(hào)：TN924 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）03-0181-02

Abstract： As a kind of remote communication equipment， shortwave radio is widely used in aircraft communication system because it can directly carry out long-distance communication. Because shortwave radio station needs to ensure long-distance communication through high-power design， it may produce large electromagnetic interference， making the communication system misoperate. For the electromagnetic interference of the intra-aircraft communications equipment， it is necessary to determine the coupling path through various tests， and then take appropriate anti-interference measures according to the interference source and coupling way， so as to minimize the adverse effects of electromagnetic interference upon the internal communication equipment.

Keywords： shortwave radio station； intra-aircraft communications equipment； electromagnetic interference； coupling approach

引言

飛機(jī)通信系統(tǒng)是一種技術(shù)性、系統(tǒng)性極強(qiáng)的設(shè)備，各種設(shè)備都在不斷進(jìn)入通信系統(tǒng)中，也因此產(chǎn)生了各種電磁干擾現(xiàn)象，較大地影響了一些機(jī)載設(shè)備的正常運(yùn)行和功能發(fā)揮。在裝備機(jī)載設(shè)備時(shí)，電磁兼容始終是一個(gè)需要不斷提升和徹底貫徹的設(shè)計(jì)原則，由于電磁干擾復(fù)雜性和隱蔽性都很強(qiáng)，因此很難在機(jī)載設(shè)備中及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種干擾問(wèn)題，要消除這種干擾問(wèn)題，就需要針對(duì)干擾源采取相應(yīng)措施。

1 干擾源分析

1.1 電磁干擾

電磁干擾即某個(gè)器件、設(shè)備或者系統(tǒng)性能的降低所引起的電磁現(xiàn)象。電磁干擾源一般來(lái)自于能夠形成電磁干擾的元器件、設(shè)備、系統(tǒng)或者自然現(xiàn)象，而耦合途徑則是能夠?qū)⑦@些干擾源耦合至敏感設(shè)備，并導(dǎo)致這些設(shè)備出現(xiàn)響應(yīng)問(wèn)題的各種媒介，而干擾導(dǎo)致的后果就出現(xiàn)在各種敏感設(shè)備上，通過(guò)電磁干擾的干擾源、耦合途徑以及敏感設(shè)備這三大要素對(duì)短波電臺(tái)干擾機(jī)內(nèi)通話設(shè)備的問(wèn)題進(jìn)行分析，首先確定干擾源來(lái)自于短波電臺(tái)，敏感設(shè)備則是機(jī)內(nèi)通話設(shè)備，耦合途徑包括了天線、音頻信號(hào)線和電源線。

1.2 電源線傳導(dǎo)干擾

短波電臺(tái)在飛機(jī)上的話音部分會(huì)和通話設(shè)備發(fā)生交聯(lián)，而電源部分則會(huì)和系統(tǒng)電源發(fā)生交聯(lián)，數(shù)據(jù)部分則由數(shù)傳終端進(jìn)行交聯(lián)。在這些獨(dú)立的交聯(lián)中，要發(fā)現(xiàn)電磁干擾信號(hào)進(jìn)入機(jī)內(nèi)通話設(shè)備的途徑，就需要考慮空間輻射和線間傳導(dǎo)兩種耦合通道。機(jī)內(nèi)通話設(shè)備的耦合通道包括了天線、音頻信號(hào)線與電源線等，天線產(chǎn)生的空間輻射與話音信號(hào)線的干擾都可以忽略不計(jì)，能夠?qū)C(jī)內(nèi)通話設(shè)備產(chǎn)生較強(qiáng)干擾的通道在于電耗線的傳導(dǎo)。當(dāng)短波電臺(tái)僅和機(jī)內(nèi)通話設(shè)備通過(guò)電源線發(fā)生交流時(shí)，在獨(dú)立向短波電臺(tái)和機(jī)內(nèi)通話設(shè)備供電時(shí)，機(jī)內(nèi)通話設(shè)備在接收信號(hào)和不工作的狀態(tài)下，都不會(huì)有干擾現(xiàn)象出現(xiàn)，由此可見(jiàn)，電源線間傳導(dǎo)是導(dǎo)致短波電臺(tái)與機(jī)內(nèi)通話設(shè)備產(chǎn)生干擾信號(hào)的重要原因之一。

2 解決對(duì)策

2.1 電源分離

短波電臺(tái)電磁干擾的其中一個(gè)原因就是電源線通過(guò)傳導(dǎo)形成的干擾，這也是形成電磁干擾的主要耦合通道之一。因此，將兩種設(shè)備實(shí)行分別供電是最簡(jiǎn)單的解決方法。當(dāng)短波電臺(tái)處于數(shù)傳狀態(tài)發(fā)射時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的功率，內(nèi)部電路在檢波時(shí)會(huì)對(duì)射頻包絡(luò)信號(hào)形成干擾信號(hào)，因此短波電臺(tái)要使用獨(dú)立的電源，由于飛機(jī)上的通信系統(tǒng)的電源已經(jīng)全部完成了工作分配，使電源分離存在很大的難度，在開(kāi)始為系統(tǒng)分配電源的工作中，是沒(méi)有可行性的。因此，可以通過(guò)AC-DC電源模塊解決線間傳導(dǎo)干擾。

AC-DC電源模塊核心就是運(yùn)用電源模塊組合而成的AC/DC變換器。三相115V交流電源通過(guò)整流濾波器轉(zhuǎn)換為高壓直流電源，通過(guò)一定kHz的高頻開(kāi)關(guān)后再次發(fā)生變換，變換器會(huì)將第二次變換后的直流電源變換成穩(wěn)定的28V低壓直流電源，輸出電壓由抗干擾共模濾波器后，就會(huì)向短波電臺(tái)供電。主變換器的模塊能夠輸出高功率，使輸出電流能夠滿足短波電臺(tái)用電要求，并且預(yù)留一定的富余，確保供電的可靠性，還能夠降低過(guò)流保護(hù)點(diǎn)，使用電設(shè)備和電源單元更加安全。

AC-DC變換器轉(zhuǎn)換電源后，供給到短波電臺(tái)的電源，不會(huì)再與機(jī)內(nèi)通話設(shè)備出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，也不會(huì)干擾機(jī)上的高壓交流電源，較好地滿足了兩種設(shè)備的使用需求。這種方法的缺點(diǎn)在于AC-DC電源模塊為了滿足短波電臺(tái)在發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的較大電流，需要設(shè)計(jì)為大重量和大尺寸的模塊，使用較不方便，因此，這種抗干擾方法適用于兩種設(shè)備之間的重量和尺寸都有富余的情況下，使電源單元能夠有效安裝。endprint

2.2 EMI電源濾波器設(shè)計(jì)

EMI電源濾波器是為了避免電源線干擾機(jī)內(nèi)通話設(shè)備而使用的技術(shù)，還能避免設(shè)備對(duì)電源線形成干擾。電源濾波器具有雙向抗干擾功能，在避免系統(tǒng)電源對(duì)設(shè)備形成干擾信號(hào)、避免影響設(shè)備運(yùn)行的同時(shí)，還能夠避免用電設(shè)備對(duì)系統(tǒng)中其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。

短波電臺(tái)和數(shù)傳終端發(fā)生交聯(lián)時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)是一種多路合成的音頻信號(hào)，頻率范圍約為300Hz-3kHz，對(duì)于低頻信號(hào)需要適當(dāng)使用阻流圈與大電容組合為一條新的濾波電路，從而提升抑制能力，并增加濾波階數(shù)。EMI電源濾波器能夠抑制30dB的干擾信號(hào)，消除機(jī)內(nèi)通話設(shè)備的干擾現(xiàn)象，但無(wú)法抑制電源干擾信號(hào)，要同時(shí)抑制兩種干擾信號(hào)，需要增加成本。

EMI電源濾波器重量與尺寸僅為AC-DC電源單元的20%以下，裝機(jī)可行性更高。加載EMI電源濾波器，有效解決了短波電臺(tái)在數(shù)傳發(fā)射狀態(tài)時(shí)對(duì)于機(jī)內(nèi)通話設(shè)備的干擾，也不會(huì)影響機(jī)內(nèi)其他通電設(shè)備的正常工作，有很好的電磁兼容效果。

2.3 機(jī)房的干擾因素屏蔽處理

短波發(fā)射臺(tái)的機(jī)房一般具備了15-20dB的自然屏蔽功能，機(jī)房使用的鋼筋數(shù)量是屏蔽功能的決定性因素，使用較多數(shù)量的鋼筋，并且用網(wǎng)狀形式布置鋼筋時(shí)，屏蔽效果更好，短波發(fā)射臺(tái)由于其內(nèi)場(chǎng)磁場(chǎng)較高，因此機(jī)房一般無(wú)法滿足抗干擾需求。要排除短波發(fā)射臺(tái)的機(jī)房干擾因素，需要從三方面著手：

首先要解決機(jī)房建筑物的自然屏蔽問(wèn)題，可以在機(jī)房 外面罩一層金屬網(wǎng)，使電磁投射效果降低，確保機(jī)房裝置能夠發(fā)揮更好的屏蔽功能。屏蔽網(wǎng)材料可以選拔強(qiáng)導(dǎo)電性能的銅或鋁。短波發(fā)射臺(tái)機(jī)房屏蔽是為了避免產(chǎn)生調(diào)頻電磁波，根據(jù)具體情況，考慮到各種材質(zhì)的屏蔽效果，銅的可行性更高，在焊接施工時(shí)，可操作性更強(qiáng)。將銅金屬網(wǎng)布置在機(jī)房的兩層采光玻璃窗之間，并將金屬網(wǎng)和機(jī)房墻體本身的屏蔽銅焊接到一塊，既能夠解決機(jī)房采光問(wèn)題，還能夠起到更好的屏蔽效果。

其次，要注意接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。短波發(fā)射臺(tái)機(jī)房的接地系統(tǒng)可以由交流地、靜電地、直流地、防雷地以及屏蔽地共同組成。通過(guò)聯(lián)合接地的模式，能夠更好地構(gòu)建屏蔽效果良好的接地系統(tǒng)。采用合適的接地設(shè)備與等電位形成一個(gè)連接網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而組成聯(lián)合接地模式。這種接地網(wǎng)絡(luò)有均壓和等電位功能，可以減少不同接地裝置以及不同系統(tǒng)產(chǎn)生的電位差的問(wèn)題，短波發(fā)射臺(tái)機(jī)房通過(guò)封閉性能優(yōu)良的接地系統(tǒng)，就會(huì)使通過(guò)的電流在地電位中出現(xiàn)不同的變化，變化后的電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)等電位面，而等電位不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)，極大地降低了高頻輻射與干擾，使發(fā)射臺(tái)運(yùn)行更為穩(wěn)定。為了確保接地系統(tǒng)更好的屏蔽作用，要使用銅排連接等電位連接的接地端子板，將銅排引出機(jī)房建筑，一端連接到電源設(shè)備端，另一端則連接到機(jī)房靜電地板下面，提高等電位連接效果。

再次，要注意布線系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)。布線系統(tǒng)要選拔抗干擾性能更強(qiáng)的電纜。通過(guò)UTP電纜接收電磁干擾，利用其平衡特性并逐步抵消電磁干擾。但這種電纜會(huì)影響周邊環(huán)境，因此抗干擾性能較差。FTP電纜則集中了UTP電纜的平衡特性，并且施工更為靈活，還具備了STP電纜的屏蔽性能，有效地集成了平衡性、屏蔽性以及可行性。將一到兩層的鋁箱加在四對(duì)雙絞線外，就能夠反射并吸收一些電磁干擾，從而使外部電磁干擾能夠在電纜中得到有效的預(yù)防，并通過(guò)有效的平衡性能抵消電磁干擾，也就避免了這些干擾信號(hào)進(jìn)一步輻射到其他設(shè)備中，使其他設(shè)備能夠正常運(yùn)行，極大地提升了抗干擾性。SFTP電纜是一種抗干擾性能更強(qiáng)的電纜，主要是將一層鍍錫銅的金屬網(wǎng)加在FTP電纜外面，并將PVC防護(hù)套加在最外層，最大限度提升了抗干擾性能，還能保護(hù)內(nèi)部信號(hào)的強(qiáng)度。

3 結(jié)束語(yǔ)

飛機(jī)的電磁兼容設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的工作，從設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就要分析電磁兼容的各種問(wèn)題，要對(duì)電磁干擾現(xiàn)象進(jìn)行提前的預(yù)測(cè)，采取有效措施進(jìn)行預(yù)防、抑制與保護(hù)，使電磁兼容能夠以更小的代價(jià)和更高的收益得到解決?？紤]到電磁干擾的復(fù)雜性與隱蔽性，在設(shè)計(jì)電磁兼容時(shí)，要充分認(rèn)識(shí)到這一工作的難度，能夠根據(jù)不同情況采取合適的措施，還要考慮到可行性、經(jīng)濟(jì)性等，最大限度降低電磁干擾的影響。

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