通信设备的电磁兼容性及设计分析

通信设备的电磁兼容性及设计分析

1.陆军航空兵学院学员八队北京101123;2.陆军航空兵学院飞行理论系北京101123

3.陆军航空兵学院北京101123

摘要:通信科学技术的不断发展,促使专家学者研究出了较多的通信电子设备,在通信控制设备内,微处理器与逻辑电路芯片的实际运行速度也逐步加快,高密度电子组装还赢得了相关人士的高度认可,正在朝轻薄短小与高能化前进。随即形成的电磁骚扰导致电磁环境渐渐恶化。在复杂繁琐的电磁环境下,各单元设备不仅要能抵抗外来干扰,而且形成的电磁骚扰也不允许超出标准值,以免干扰设备的基本运转。在本文中,笔者将重点探究电磁兼容性设计内容。

关键词:通信设备;电磁兼容性;设计

通信网络设备应具备一定的电磁发射水平与优良的抗干扰能力,尤其是在雷击浪涌和静电放电等工程中应符合标准规范。为实现通信网络设备的稳定运转,一定要符合电磁兼容性标准。而本文以通信设备为研究对象,首先介绍其电磁兼容性,然后研究接地设计和屏蔽设计,最后探讨电磁兼容性设计。

一、通信设备电磁兼容性

电磁兼容性主要包含两层含义,具体是设备或系统自身的电磁发射不会对别的设备及系统功能产生不良影响,且本设备或系统现有的抗干扰能力能够让本设备与系统免遭不良影响。对各个可能引发装置及系统功能削弱或对生命与无生命活性的物质产生损害的一种电磁现象即电磁骚扰。电磁骚扰所引发的设备与传输通道性能削弱的是电磁干扰。为降低电磁干扰可从调控干扰源和断开干扰传播路径、增强抗扰性能方面着手,采取屏蔽与接地等不同方法。

在社会生产生活中随处都能遇到电磁骚扰,但受变电站强电磁作用下的设备,其面临的电磁干扰非常严重。变电站内部的通信设备因其发信支路在功率发送状态下,非常容易出现电磁骚扰。其收信之路在弱信号检测条件下,也极有可能被干扰,进而导致设备性能下降。此点决定电力通信设备和别的自动化设备相比,其电磁兼容性标准更加严苛。

电力通信设备为电力系统的主要组成部分,我们在研究电磁兼容内容时,不允许将其看作和整体无关联的电子设备,相反,应联系系统电磁环境有效整合、综合思量。我们旨在通过设备兼容性的探讨来增强电磁干扰抵抗能力,并减小不良干扰,以此来增加系统运行的有效性。但设备自身的抗干扰性能并非可无限度增强,不管从技术层面,还是从经济层面而言,都不现实。站在电力系统这一大环境下而言,只有深入剖析干扰源和干扰耦合途径,科学评判与设备相对应的电磁环境,方可面向其干扰性能给出科学的标准,同时,基于此,探讨增强抗干扰能力和控制干扰的问题。

二、接地设计

对通信设备而言,旨在通过接地于设备内部打造一个等位面,以此来充当电路和设备自身的标准电位面,一般将其看成零电位,但接地面并非所有的地方都是零,务必要考量接地导体阻,尽可能保证越小越好。

经由接地能够控制电磁噪声,减小干扰。在具体的应用过程,通信设备主要包含悬浮地接地与单点接地等多种接地方式。在常规施工过程,接地线对应的截面积超出了机内别的连线,主要包含下述原因:

其一,地线是安全地线,待设备内部某一元器件发生损坏引发短路问题时,地线上应具有适宜的短路压降,为此,这规定地线截面积应适宜。

其二,杂散电流传导。例如,对于同轴电缆而言,当传输较小频率信号时,对应屏蔽层并非回流线,其地线主要用于回流线,上述杂散电流通常较小,然而,因杂散电流压降极有可能引发传导干扰,所以,在设计过程应选取大面积地线,且地线截面积通常大于别的导线。

其三,当设计考虑不全面时,将分系统与系统地线看成电路回流线,虽然这并不提倡,但若出现差错,地线需要能承受相应的回流线电流。

在对信号地系统进行设计时,首先应明确地电流通路,然后,因所有的载流导体均具有压降,一定要剖析该压降对和信号地相连的别的电路性能所产生的影响,大多选取单点接地与多点接地。

对于通信设备而言,其机柜接地主要包含信号地线、不良噪声地线和金属件地线等不同类型,需分组敷设,具体见图-1。

系统由不同的单元设备构成,因此,地线需分开敷设。其信号地利用3mm厚度大小的紫铜板制作成汇流条,并在汇流条上布设接线焊头,每一个单元的地线能够就近焊接。而伺服与配电控制单元自身的地线需接入安全地。每一个整件外壳及机架将和安全地直接连接,待整机设备包含高低电平信号时需独立接线,以免出现不良干扰。

三、屏蔽设计

屏蔽能够控制电磁骚扰的进一步传播,反射同时引导场源所形成的电磁能流,让它不留至空间防护区,保障关键电路。为做好屏蔽,应遵守下述原则:首先明确辐射源,落实频率范围,然后参照各个频段的代表性泄漏结构,得到控制要素,选择适宜的屏蔽材料,科学设计屏蔽壳体,且屏蔽壳体开孔需选取小的圆孔。

对于屏蔽材料,尽可能挑选导电性优良的材料,可以选用金属,然而,除应考量导电性以外,还应权衡磁场分量,无论高导磁率,还是高导电率均较为重要。其中应用最多的屏蔽技术有涂层技术和涂层代用技术。

为保障电磁屏蔽,应做好两项工作,其一,确保屏蔽体具有导电连续性;其二,不允许出现贯穿机箱的导体。对于某具体的机箱,上述两点不便于实现。在屏蔽门上能够应用一定的填料,然而,除了门还应在屏蔽设计过程考量其他因素,例如,盖板和显示窗等,并采取合理的措施。

图-2电源线滤波器的基本原理图

在通信系统中,其通信控制设备选取屏蔽、接地与应用性能优良的电源线滤波器等不同方法,可全面控制干扰。对应设备机箱底板与盖板选取1.2mm厚度大小的钢板进行加工,在底板和盖板固定部位的底板孔中布设压铆螺母。于盖板和底板接触表面粘附青铜指形簧片,而面板主要利用铝板来加工完成,在面板中间部位设计适宜的操作面板,并在面板中装设接插件与电源开关,待拉出小面板以后,能够对内进行开机与插盘处理,在小面板两边粘附指形簧片,以此来进行评比。于机箱轴流风机与通风孔部位增设通风波导,于机箱后方的电缆插座法兰部位设置导电衬垫。

在电源输入端布设性能优良的电源线滤波器,对应的电路原理如图-2所示。

在电源插座与滤波器之间选取进行导电氧化处理操作的屏蔽铝罩,并将其罩住。在机箱后面板布设接地柱,能够和机架地线有效相连。另外,经由电磁兼容性测量发现,其电源线传导发射符合基于额定电源电压是28V的设备与分系统所提出的极限值标准。

结语:

综上可知,对电力通信设备而言,其电磁兼容性在电网运行过程占据着决定性的位置,对应性能优劣还关乎着电网的日常运行。但现下的电力通信并未形成特定的、合理的兼容性标准。为此,我们应加强相关研究,在具体的设计过程,务必要依照各干扰源的基本性质和设备所处的外在环境,与工程师协商一起采取有效的措施,进而获得理想的设计方案。

参考文献:

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