通信鏈路電磁干擾防護(hù)研究

胡芳芳+楊永增

摘 要 電磁干擾對(duì)通信鏈路具有較強(qiáng)的干擾性，強(qiáng)烈的電磁干擾容易造成通信串音、阻塞、中斷甚至損壞通信設(shè)備。本文對(duì)通信鏈路上的不同電磁干擾源進(jìn)行梳理和分析，提出通信電磁干擾防護(hù)的策略和方法。

關(guān)鍵詞 通訊鏈路；電磁干擾；防護(hù)

中圖分類號(hào) TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2017）188-0054-02

現(xiàn)在，人類已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，信息通信的安全穩(wěn)定越來(lái)越受到重視。現(xiàn)今由于大量的電力、電氣設(shè)備的廣泛應(yīng)用，其工作過(guò)程中不可避免的會(huì)對(duì)周圍的空間產(chǎn)生大量的電磁輻射，形成通信鏈路的干擾源。因此尋求通信鏈路電磁干擾防護(hù)的方法變得非常重要。通過(guò)有效的電磁干擾防護(hù)，可以很大程度上提高通信鏈路的電磁兼容性和穩(wěn)定性[1]。

1 通信鏈路中的幾種電磁干擾源

1.1 靜電干擾

靜電指帶電體周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度大于介質(zhì)的絕緣擊穿場(chǎng)時(shí)，因介質(zhì)電離而使帶電體電荷消失的現(xiàn)象。靜電發(fā)生過(guò)程具有電壓高、能量低、時(shí)間短的特點(diǎn)。其電壓通常在數(shù)千伏到上萬(wàn)伏。由于超高的電壓，很容易對(duì)電子器件造成絕緣擊穿，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生巨大損害。尤其在電子通信系統(tǒng)中，信息記錄媒體在高速運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的靜電對(duì)地放電產(chǎn)生噪聲，會(huì)破壞通信設(shè)備的磁記錄，對(duì)通信設(shè)備產(chǎn)生危害。

1.2 電力干擾

電力網(wǎng)通常為交流網(wǎng)絡(luò)，在電力開(kāi)關(guān)投切的過(guò)程中會(huì)引起強(qiáng)大的電流脈沖，會(huì)對(duì)外輻射大量電磁波，形成干擾源；大容量負(fù)荷的投入和切出也會(huì)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，產(chǎn)生大量電磁輻射；電網(wǎng)三相電壓瞬間失衡時(shí)會(huì)導(dǎo)致電壓波形畸變，產(chǎn)生高次諧波，會(huì)嚴(yán)重影響通信線路。

1.3 機(jī)房?jī)?nèi)部干擾

由于通信設(shè)備采用大量的電子開(kāi)關(guān)，而且開(kāi)關(guān)開(kāi)斷頻率很快，會(huì)引發(fā)快速脈沖電流變化，尤其是規(guī)模很大的通信機(jī)房，通信設(shè)備本身產(chǎn)生的電磁干擾要引起足夠的重視。

1.4 自然環(huán)境干擾

很多自然現(xiàn)象都會(huì)對(duì)通信鏈路產(chǎn)生干擾，如雷電、太陽(yáng)黑子和耀斑，這些干擾源能量強(qiáng)大，而且有很強(qiáng)的不確定性。尤其是雷電發(fā)生概率很大，能量很高，通常電壓在上億伏以上，電流達(dá)到幾千安培，破壞程度很大。

2 電磁干擾防護(hù)的方法

2.1 良好接地

電磁波作為一種能量，在傳輸過(guò)程中，不會(huì)憑空產(chǎn)生和消失。通信設(shè)備良好的接地可以有效的將電磁波釋放到大地中去，是通信鏈路中防護(hù)電磁干擾的最首要的措施。一般接地要求接地電阻盡量小，使電磁能量釋放時(shí)間短，電荷迅速轉(zhuǎn)移到大地中，有效保護(hù)通信設(shè)備和線路不受

損壞[2]。

在接地技術(shù)中，接地地線存在一定的阻抗，主要有電阻和電感兩部分。接地阻抗的電感部分對(duì)高頻通信設(shè)備產(chǎn)生影響，電阻對(duì)低頻通信設(shè)備產(chǎn)生影響，因此可以采用多點(diǎn)接地方法減少電感的影響，采用加大地線橫截面積的方法來(lái)減少接地線電阻值[3]。

2.2 屏蔽保護(hù)

屏蔽是利用導(dǎo)電材料阻擋和削弱交變電磁場(chǎng)向指定區(qū)域穿透。電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對(duì)電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo)作用，與屏蔽結(jié)構(gòu)表面和屏蔽體內(nèi)部感應(yīng)的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關(guān)。在通信領(lǐng)域，根據(jù)通信設(shè)備機(jī)房弱電系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以將屏蔽體分配在通信設(shè)備、機(jī)房建筑和通信線路管道中。

2.2.1 通信設(shè)備屏蔽

在通信設(shè)備的屏蔽設(shè)計(jì)中，需要滿足兩個(gè)條件。一個(gè)是屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性，第二個(gè)是不能有導(dǎo)體直接穿過(guò)屏蔽體。

一般的機(jī)箱會(huì)有很多開(kāi)孔，如通風(fēng)口，顯示窗等，由于這些部件會(huì)導(dǎo)致機(jī)殼導(dǎo)電連續(xù)性下降，屏蔽體效能很低。通常情況下，屏蔽機(jī)箱的各個(gè)部分并不是完全接觸的，不可避免會(huì)產(chǎn)生縫隙，縫隙是造成屏蔽機(jī)箱屏蔽功能下降的主要原因，縫隙的阻抗直接決定了箱體屏蔽效能，阻抗越小，屏蔽效果越好。在機(jī)箱縫隙中，有接觸部分和非接觸部分，類似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，接觸部分相當(dāng)于電阻，而非接觸的空隙部分相當(dāng)于電容，整個(gè)縫隙相當(dāng)于很多電容和電阻的并聯(lián)。在低頻時(shí)，呈現(xiàn)直流特性，電阻分量起主要作用。高頻時(shí)，呈現(xiàn)交流特性，電容分量起主要作用。兩種阻抗形成電磁泄漏，導(dǎo)致機(jī)箱屏蔽效能下降。根據(jù)上述原理，可以利用以下措施減小縫隙電磁泄漏。

1）增加接觸面的重合面積。

2）使用盡量多的螺釘緊固安裝設(shè)備，提高導(dǎo)電性。

3）保持箱體表面清潔，可減少接觸電阻。

4）利用電磁密封墊，盡量消除縫隙的非接

觸點(diǎn)。

穿過(guò)機(jī)箱的導(dǎo)體對(duì)屏蔽效能的損害也很嚴(yán)重，可以采用以下方式處理：

1）利用帶屏蔽層導(dǎo)線，與機(jī)殼相連接，相當(dāng)于將屏蔽體延伸到導(dǎo)線端部。

2）對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行濾波處理，降低導(dǎo)線高頻成分。

此外，機(jī)柜可采用集中擺放策略，使接地排盡可能靠近機(jī)柜，保證接地系統(tǒng)良好。

2.2.2 機(jī)房建筑防雷和屏蔽

機(jī)房的建筑材料一般為鋼筋混凝土和金屬框架，具有一定的導(dǎo)電性，這為電磁傳遞提供了一個(gè)良好的載體。如在發(fā)生雷擊時(shí)，雷電的能量可通過(guò)建筑傳播到室內(nèi)中。一般防雷擊的方法有安裝避雷針、避雷天線、避雷感應(yīng)器等，這些設(shè)備連接接地裝置，深埋入大地中，能夠?qū)⒗讚舢a(chǎn)生的大量能量快速引導(dǎo)到地下。此外，在通信設(shè)備機(jī)房裝修時(shí)，地面應(yīng)該進(jìn)行防靜電處理，墻壁采用防靜電鋁塑板，機(jī)房地板采用導(dǎo)電性高的金屬靜電地板，形成屏蔽防護(hù)網(wǎng)，具有很好的屏蔽效果。

2.2.3 通信電纜的屏蔽

通常，通信電纜外部有管道保護(hù)，要在保護(hù)管兩端做好接地措施，與等電位帶相連接，盡量減少感應(yīng)雷擊的侵入，通信電纜埋地深度應(yīng)在15m以上。各種線纜均要采用屏蔽措施，如硬金屬導(dǎo)管、金屬軟管、金屬絲網(wǎng)、棧橋均可以運(yùn)用于通信線纜的屏蔽。在采取為減少屏蔽芯線的感應(yīng)電壓，在屏蔽層僅一端做等電位連接處理的情況下，應(yīng)采取絕緣隔開(kāi)的雙層屏蔽，外屏蔽層應(yīng)該在兩端做等電位連接處理。

2.3 防強(qiáng)電干擾

當(dāng)通信線路受到強(qiáng)電線路的感應(yīng)影響時(shí)，可以通過(guò)采用金屬護(hù)套電纜或者將電纜穿入鋼管內(nèi)的方法解決磁耦合，將電纜對(duì)地絕緣解決阻性耦合。最直接的方法是在通信線路的建設(shè)過(guò)程中避開(kāi)強(qiáng)電設(shè)備，通信線路和電力線路分別布線。在強(qiáng)電設(shè)備本身電磁輻射抑制策略中，可以采取縮短故障跳閘時(shí)間，降低變電站接地阻值的方式。

2.4 通信電源干擾的防護(hù)

通信開(kāi)關(guān)電源內(nèi)電子器件多，開(kāi)關(guān)開(kāi)斷頻率高，在大型機(jī)房?jī)?nèi)，會(huì)產(chǎn)生較大的電磁輻射，影響信號(hào)的傳輸。常用的降低電源電磁輻射有無(wú)源濾波技術(shù)、一次整流電路加入功率因數(shù)校正網(wǎng)絡(luò)法、增加光電隔離器、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)、LSA系列浪涌吸收器以及擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)。利用上述方法，可有效降低通信設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的電磁輻射。

2.5 靜電的防護(hù)

一般靜電防護(hù)主要以抑制靜電荷產(chǎn)生和積累，并快速消除已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷為原則，主要有以下幾種辦法。

1）控制機(jī)房的溫濕度，由于靜電在干燥的環(huán)境中很容易產(chǎn)生，因此機(jī)房需要配備空調(diào)系統(tǒng)，將機(jī)房溫度控制在18℃～28℃，相對(duì)濕度在50%～70%以上。

2）控制機(jī)房?jī)?nèi)塵埃數(shù)量。

3）防止人體帶電，在通信機(jī)房防靜電工作區(qū)的工作人員需要佩戴防靜電腕帶，穿著防靜電服裝，和防靜電工作鞋等。

4）設(shè)備機(jī)殼、工作臺(tái)良好的接地可以有效的防止靜電荷產(chǎn)生，需要建立靜電接地系統(tǒng)，防止靜電對(duì)敏感通信設(shè)備的損害。

3 結(jié)論

隨著通信系統(tǒng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其性能要求也在不斷的提高，由于復(fù)雜的電磁環(huán)境對(duì)通信系統(tǒng)鏈路會(huì)產(chǎn)生各種各樣不同程度的干擾。因此，為保證通信的安全穩(wěn)定，提高通信鏈路的抗干擾能力非常重要。本文分析了幾種常見(jiàn)的通信干擾源，分析了不同干擾源的特點(diǎn)，并有針對(duì)性的提出了針對(duì)不同干擾源防護(hù)的技術(shù)解決方案。

參考文獻(xiàn)

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[3]孫婷.電子通信設(shè)備接地問(wèn)題分析[J].遼寧師專學(xué)報(bào)，2014（4）：19-20.

作者簡(jiǎn)介：胡芳芳，工程師，研究方向?yàn)橥ㄐ殴こ獭?/p>

楊永增，助理工程師，研究方向?yàn)橥ㄐ殴こ獭?