大功率電臺下弱電的系統防干擾與實踐

摘 要:現代電臺多由大功率的發射機來完成發射任務。電臺附屬設備本身往往并不是集中采購的，而是搭配使用的，并沒有考慮到電磁波的干擾特性。此外，現代信息通訊發展迅速，越來越需要弱電監控、安防等輔助設施，這些輔助設施暴露在強干擾的環境中，就可能使通信受到干擾，影響正常工作。本文對大功率電臺工作干擾條件下設備的干擾與防護進行分析，以供參考。

弱電是現代信息發展的載體，弱電系統需要實現的是控制、通信等功能，所以其傳遞信息的過程要滿足如下的特性:保真度、傳輸速度、傳輸可靠性等。在電臺的應用環境中，不僅生活中常見的高頻電燈整流器、啟動器能產生干擾，大功率發射機的干擾更加明顯，這就給電網和弱電設備帶來了廣譜的電磁干擾，這些頻譜涵蓋了若干萬的Hz到兆Hz，這些干擾會導致系統運行的異常，所以必須對其進行處理。

1　電磁干擾的定義與分類

為了實現對電磁干擾的屏蔽和預防，那么對其進行研究也是必不可少的。電磁干擾也是干擾的一種，對電子系統的正常運行會產生很多不良影響。電磁干擾指由于電磁的噪音，使得正常工作電子設備的穩定工作狀態受到影響，導致電流或者電壓的變化，從而影響到電子設備的運行品質。需要注意的是能夠產生電磁干擾的，一般都是變化的電場或者磁場，穩定的運行裝置如恒定的電流電壓，并不會產生過多的電磁干擾。從工作環境來看，電臺要實現信號的發射，而其所依賴的載波就是變化的電磁波，正是非常敏感的干擾源，很容易通過電壓或者電流傳導、輻射到其它弱電設備。

就電磁設備干擾的傳播方式來看，能夠把其劃分為輻射干擾、傳導干擾兩種。前者是干擾信號經過空間的耦合，傳遞到另外一個電路網絡或者設備，后者是經過導電的介質以及公共電源線產生干擾。就電臺的情況來說，部分是通過電源傳播的，因為一個電度表內電力線對信號的傳導是無法杜絕的。但是電臺工作環境，更明顯的是無線輻射效應。從干擾的來源看，電磁的干擾可能出自系統內部也可能來自系統外部，雖然電臺系統在設計上已經考慮到了內部的干擾并采取了相應措施，但是對于協同工作的設備（非集中采購的）來講，其它弱電設備仍然比較容易受到影響，這屬于外部干擾。該干擾性質惡劣，很難估計強弱，所以在一開始就應該予以考慮到并進行預防。

2　應對電磁干擾的方案

一般來說，解決弱電系統中的電磁干擾，辦法多種多樣。這類問題通常被稱為電磁兼容性問題。所謂電磁兼容，就是在有限的空間內，統一的電磁工作環境下，電子設備、電子系統，包括強電弱電系統都能互不干擾地完成自己的工作。電臺弱電系統組成復雜，一般包括計算機數據網絡、閉路電視系統、樓宇設備自控系統等。也就是說在整個電臺系統中，不僅包括與電臺直接相關的系統，還需要監控、計算機、音響，以及其它很多電子設備包括計算機設備、數據庫設備、通信設備等協同工作。這些弱電系統很難完美地達到電磁兼容，其工作狀況很容易受到干擾。應該采用多種方案盡量減少系統受到的干擾。普通的抗干擾措施在針對特定原因時可能有較好的效果，但是在電臺系統中，既有外部原因，也有內部原因，既有電源耦合，也有伴隨著系統的電磁輻射。提高弱電系統的抗干擾性能只有采用多方面的綜合抑制措施才能獲得滿意效果。這就需要從系統的電子設備、信號傳輸線路、電源回路特性等幾個方面來處理，以達到兼容效果。而且應用到弱電系統中，不僅在后期的安裝中需加以注意，在前期的設備定制、采購，弱電系統的結構設計上也應該提前布局。

3　詳細應對措施

3.1 弱電設備的外部殼體處理

對于弱電設備，在采購或者應用時，應該注意金屬屏蔽層的使用，也就是使弱電具有金屬絕緣殼體。可以在機箱的柜子里貼上一層金屬材料或者直接使用金屬殼體，以便實現對電磁場的屏蔽，無論是外面的電場還是磁場都不會再干涉內部系統的運行。針對塑料外殼則可以噴涂上一層金屬膜體實現屏蔽。絕對的屏蔽當然是無法做到的，因為不可避免地需要開槽、打眼之類，導致設備內外依然存在通路。這時需要控制通風孔、走線孔等的大小，最好能夠滿足<λ/20的要求；對于連接的縫隙也需要注意這點，接縫處可以用導電的襯墊，通風口用波導管，如果是大屏幕的顯示窗口則可以使用屏蔽效果良好的玻璃制品。最好在前期設備采購時考慮到這些，否則就要在裝修、電氣改造過程中加以彌補。

如果有能力在設備定制時實現電磁干擾的控制，效果會更好，比如在系統設備里面電路板間可以采用厚度超過0.7mm的鍍鋅鐵板以達到電磁隔離效果。且鐵板與外殼之間應進行良好的連接，連接線最好選擇銀線。為了能夠抵抗電臺大功率的干擾，設備輸入輸出的部分，可以使用能消除雷電影響的抗電涌抑制器(SPD)、高低頻濾波器、光電耦合器等電路。當然這需要在設備定制時就予以考慮，爭取廠家的合作，價格上也需要做出相應的調整。

3.2 弱電系統的電源配置

電源系統是系統工作動力的來源，通常直接取自家用電源或者ups等。電源的穩定是關乎到弱電系統平穩運行的關鍵性因素。但是電源部分并不是足夠穩定的，因為通過電源構成了信號傳播的回路，使得高頻的干擾信號有可能通過能量通路造成內部干擾。而且除了受到電臺普通的干擾外，系統受到電源的干擾，也可能來自于電源切斷引發的欠電壓，以及電臺電力電子設備所帶來的電磁干擾。

電源變壓器盡量應用雙層屏蔽，這指的是第一層屏蔽層接機柜，同時第二層屏蔽層接弱電系統機殼，而且應該保證機殼與機柜絕緣。除此以外比較好的配置處理方法是采用電磁干擾濾波器，這是抑制電磁干擾的設備，能夠比較有效地去除電源線路里面的噪音。電磁干擾濾波器是通過選擇性地阻攔或分流有害的高頻信號來發揮作用的。應用該設備，可以減弱要進入或離開受保護電子器件的有害噪聲信號，那么弱電系統的電磁兼容性也會得到改善。

3.3 計算機系統的網絡抗干擾

弱電系統中，大多數系統都跟計算機系統耦合到了一起。這也是當前信息技術發展的必要趨勢，那么如何保證計算機網絡通信的可靠就成了需要重點考慮的問題。應該在系統設計上，充分考慮到電臺的干擾特性，網絡在層次設計上設計成抗干擾的方式，這是最根本、最有效的措施。以樓宇自控系統為例，最好設計成分布式控制系統，而且最好能夠將系統劃分為現場設備、控制系統和操作管理三部分，組成三級的結構。這樣整個計算機網絡系統，經過操作站、控制站以及網絡信號的通信實現系統通信。

在整個系統結構上，網絡結構應該布置成樹型或總線型，這樣做的好處是，當某個節點受到了干擾，其它節點很難受到影響。網絡中的分支接口最好能使用T型連接器，這樣做能夠實現結構上的獨立特性，從而達到抗干擾的目的。對于最容易受到干擾的通信線纜，即使受到電磁干擾，也能減少對電路網絡計算機系統的影響。

3.4 傳輸信號線的設置與處理

傳輸線路是比較敏感的，傳輸信號線的處理主要包括線路的布線，以及信號衰減的抑制兩個方面。信號衰減存在如下的特性:通信電纜長度增加1 米，就會使信號強度降低0.8分貝，如果應用分支器，那么信號會降低14分貝，電纜接頭也會導致降低1分貝。知道了它們的特性，就應該盡量減少布線距離，減少這些降低信號強度物品的使用。同時避免與電源線離得過近，線路平行時保持距離，實在需要交叉時應盡量做到線路互相垂直。保護好信號線的屏蔽層，以防止電臺干擾信號的影響。同時注意電臺里面弱電系統實現綜合布線時，如果測控器件至總控制室距離比較遠，那么即使昂貴也應該應用雙絞線作為信號傳輸線路。兩對雙絞線長距離平行鋪設時，每隔一段距離應做一次位置交叉來抑制噪聲。

4　總結

本文對電臺的弱電抗干擾進行了分析與探討，主要針對弱電系統的敏感部分進行了探索，很多方法不僅是在后期的電氣改造、布線時才應該注意，在前期設備采購以及設備定制時就應該考慮到。當然不僅如此，除了應該注意電臺對弱電的干擾，還需要注意信號之間的干擾，通過合理設置發射機功率、降低互調干擾等措施來保證。電磁的兼容性是一個非常重要的問題，必須結合實際，根據當前設備的使用情況、使用環境進行綜合測試與配置，處理時將理論結合經驗，才能達到較好的效果。