機車無線通信設備電磁兼容設計要點

王朋+李學沖

摘 要 在電磁兼容設計研究中，通過對現有4139C機車綜合無線通信設備（以下簡稱4139C）電磁兼容試驗過程及結果做分析總結，為以后相關產品的電磁兼容設計在基礎和關鍵點上提供一些可實施的設計思考方向。

【關鍵詞】干擾 騷擾 屏蔽 濾波 可靠接地

1 概述

機車無線通信設備電磁兼容設計試驗分析以4139C電磁兼容試驗為例進行展開。目的是通過4139C電磁兼容試驗積累的經驗，使大家對電磁兼容設計有一個較實際的認識，為以后相關產品電磁兼容設計提供參考。

2 4139C電快速瞬變脈沖群抗干擾試驗

4139C電快速瞬變脈沖群抗干擾試驗過程記錄如下：

設備組成（主機）+（MMI）+（送受話器）+揚聲器

電源線脈沖群測試：

±2000V脈沖群MMI出現屏幕抖動現象，送受話器聽筒中有嗒嗒聲。

控制電纜脈沖群測試：

±2000V脈沖群MMI出現屏幕抖動現象，送受話器聽筒中有嗒嗒聲。使用蛇皮控制電纜后屏抖消失，有嗒嗒聲。

措施及效果：MMI接地線加粗、主機接地更改為A、B子架串接接地后，電源線脈沖群試驗屏抖消失，送受話器聽筒中有嗒嗒聲。控制電纜脈沖群試驗屏抖減輕，送受話器聽筒中有嗒嗒聲。繼續增加措施，主機B子架電源輸入增加濾波器、MMI輸出輸入接口處均增加三端濾波電容后不良現象均消失。

結論及分析：當接地不好，干擾信號到達殼體后瞬間積存，無法實現快速良好泄放到大地，導致設備的薄弱環節受到干擾。電源線和信號線增加濾波措施也是十分必要的。如MMI端增加濾波電容、主機B子架電源入位置增加濾波器后阻斷干擾信號進入設備的通路，從而MMI屏抖消失。

3 電源線傳導騷擾、空間輻射騷擾

電源線傳導騷擾：電源線的傳導騷擾，150K—500K超標（正線、負線）。輻射騷擾：80M、140—150M水平和垂直方向超標。傳導騷擾措施：在原有基礎上電源線入前端增加3級濾波器。電源線的傳導騷擾，通過。試驗曲線如圖1所示。（正負線）

輻射騷擾措施：B子架電源入殼體內部增加3級濾波器后80M和140M—150M水平和垂直方向超標。使用探測頭對整體設備進行輻射測試：整體設備均存在干擾。

更換MMI（顯示屏裝配導電膜）現象一致，MMI屏幕干擾有所減輕（效果不明顯），去除MMI控制電纜后除A、B連接電源電纜有干擾外所有干擾均消失，更換A、B連接電源電纜為屏蔽電纜后所有干擾消失，去除送受話器和揚聲器連接后從新連接MMI控制電纜后干擾存在，但有所減輕。打開MMI后蓋后對MMI內部探頭測試，發現MMI工控機和液晶屏連接電纜（扁平）對測試設備輻射干擾嚴重。裝好MMI后重新連接送受話器和揚聲器干擾恢復。經過上述試驗分析初步認為MMI內部輻射信號通過對外連接器串入外接電纜中，對主機造成影響，主機體現出的輻射信號并非主機自身產生。

使用導電布將MMI（顯示屏未裝配導電膜）包裹，對設備各單元逐一進行探頭測試，主機整體干擾較以前測試結果有所減輕。在MMI端送受話器插座前端焊接三端1000Pf電容后測試送受話器通過。去除導電布開蓋檢查液晶屏導電處理方式并將后蓋縫隙用導電布粘貼后合攏進行發射測試均安全通過。去除手柄連接通過更可靠。所以，斷定MMI為干擾源。

干擾頻率為工控機工作頻率的倍數，因此斷定干擾主要存在于工控機和液晶屏（干擾頻率可以看出）。

更改測試方式增加所有措施，主機電源入加濾波器、MMI（縫隙導電處理、對外接口焊接三端濾波電容）、揚聲器、送受話器（螺旋線加磁環）、各連接電纜均使用屏蔽纜，安全通過測試。再去除任何一項措施測試結果均惡化。

4 結論

電源線傳導騷擾與電源濾波關系密切。4139C內置電源濾波電路不起作用，主要原因是濾波電路與電源電路同在一個殼體內，使騷擾信號在濾波器前端通過空間輻射對電源進行二次干擾，使用印制板固定孔接地不可靠。最佳效果為電源濾波電路與電源電路應獨立，且電源濾波電路使用導電良好的殼體密封，固定在設備殼體上。濾波器必須放在電源入的前端，濾波器接地必須良好（濾波器中的共模電容只有在接地時才能起濾波作用，特別是π型濾波器接地不良時，相當于電容和電感并聯，完全失去了濾波作用）。

參考文獻

[1]Clayton R.Paul著，聞映紅譯.電磁兼容導論[M].機械工業出版社，2006.

[2]郭銀景.電磁兼容原理及應用教程[M].北京：清華大學出版社，2004.

作者簡介

王朋（1976-），男，山東省泰安市人。天津大學機械學院2013級工業設計碩士在讀，國家級設計中心副主任，高級工程師。研究方向為產品設計。

李學沖（1981-），男，天津市人。天津大學機械學院2013級工業設計碩士在讀，結構工程師，結構設計高級工程師。研究方向為結構設計。

作者單位

天津七一二通信廣播股份有限公司國家級工業設計中心 天津市 300462