短波监测机房传导性耦合干扰防护研究

2021-07-04陈钰羽周凌霄

数字通信世界 2021年6期

陈钰羽，周凌霄

（国家无线电监测中心云南监测站，云南昆明 650000）

0 引言

短波监测站是国家监测中心短波监测网的重要组成，良好的机房电磁环境是监测质量的重要保障，随着监测站短波机房监测设备及用电设备的增加，短波监测机房用电环境愈加复杂，对短波无线电监测系统形成潜在干扰威胁，可能直接对监测系统形成电磁干扰，严重的情况下，甚至可能会导致产生错误的监测结果。对无线电监测站监测机房进行科学合理的分析和改善，能有效减少无线电监测机房传导性耦合干扰存在的可能性，以免接收机因受到传导干扰导致其性能呈现恶化趋势，保证机房内的设备能够良好运行。

1 传导性耦合干扰

无论复杂还是简单的通信系统，电磁干扰的发生都需要满足电磁干扰的基本条件：电磁干扰源、干扰传播途径和敏感设备[1]，理论上将这三个基本条件称为电磁干扰三要素，其关系如图1所示。

图1 电磁干扰基本要素

电磁干扰的传播途径分为两种：一种是辐射性耦合，另一种是传导性耦合。本文主要考虑从避免传导性耦合的角度，提出机房电磁干扰的防护措施。图2为电磁干扰传播途径的分类梳理图。

图2 电磁干扰传播途径分类

传导性耦合：电磁干扰通过导线、电阻、电容及电感而耦合至敏感设备。传导性耦合根据其不同的耦合原理分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合。下面对三个不同种类的传导性耦合进行具体分析：

（1）电路性传导耦合：等效电路的模型如图3所示，我们可以看出，当I1、I 2同时经过公共的电阻Z12时，电路左侧的回路电流I1会在Z12上形成电压影响右侧的电路回路，同理右侧的回路电流I 2会在Z12上形成的电压就会影响到左侧电路回路，这就是最简单的电路性传导耦合的电路模型。

图3 电路性耦合电路的一般模型

（2）电容性耦合：由于不同导体之间总是存在着杂散分布的电容（这种电容也称为分布电容）而引起的耦合效应。在图4的简要电路模型中，线路中的分布式电容C的存在可以等效为电阻R，这种电容性耦合的存在使得系统出现干扰电压，若经过层层叠加放大，则会形成干扰信号。

图4 电感性耦合

（3）电感性耦合：一个电路形成的磁路交链，影响了另一个线路的电动势。大体等效电路图如图5所示。

图5 电容性耦合等效电路

对于短波机房而言，监测设备同外界接触的部分只有电源和馈线，因此，机房的传导干扰防护主要在于电路性耦合防护；对于电容性耦合和电感性耦合，这主要取决于设备自身的电磁兼容性设计，目前的监测设备都有这方面的设计，电容性耦合和电感性耦合发射的几率不大，从外部也很难对此进行防护。

2 传导干扰抑制方法

（1）对于传导性辐射干扰，一般采取的抑制方式是在电路或系统上加装滤波器，滤波器的加装是抑制传导性辐射的重要手段。电源滤波器是一种对供电电路进行频段隔离的设备，可以使需要的频率通过，而衰减其他不需要的频率成分。从短波机房的传导性辐射防护的角度出发，所选用的电源滤波器需重点过滤短波频段的频率成分。

（2）确保短波监测设备的接地良好[2]。设备接地是设备安全使用的必然要求，同时可以防止各种设备、电路在设备运行时产生相互干扰，提高设备的电磁兼容性。短波监测设备接地的含义有如下两个：一个是指监测设备和地相连，另外一个是指设备的零电位参考点。作为监测机房，需要定时检查设备的接地情况，包括接地是否良好接触，接地的电阻是否满足系统设计的要求。

3 防护方案

为了有效降低短波监测机房的传导干扰，减少机房内设备被传导性辐射干扰的可能性，提高机房抗传导性辐射能力。我们在机房强电总线入口处加装电源滤波器[3]，在设备间电源线连接处增加电源隔离插座。这种做法可有效抑制传导性干扰通过电源线传入机房，消除电源电路和交换电路的传导性辐射干扰。

（1）在监测机房、网络机房的供电线路前端加装电源滤波器。具体安装如图6所示。

图6 电源滤波器

电源滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路，其本质上是一个阻抗适配网络。又可以称为EMI电源滤波器，一端连接电源，另外一端是负载。理论上负载的阻抗越大，对传导干性耦合干扰的衰减效果就越好。在挑选适用的电源滤波器时，需要综合考虑滤波器的性能，选择适用的电源滤波器，使其能够更好地适应短波监测机房。

根据机房重点防护要求，我们选用了过滤HF频段的滤波器，除了选择正确的滤波器外，安装滤波器也需注意以下事项：

①滤波器的安装尽量靠近设备机房，以减少滤波器后端导线的长度，这样可减少新的干扰信号通过后端导线耦合进入线路系统内。②保证滤波器的接地良好，且和设备的接地电平一致，如果两者接地电平不一致，则会构成电路回路，引入不必要的干扰信号。③接入接出电源滤波器的电线应使用双绞线，不能存在其他的电磁耦合路径。④接入线和接出线之间应保持一定的距离，以免发生不必要的耦合。