中波發射臺高頻干擾機制及抗干擾措施

廈門廣播電視集團發射中心 蔡乃軍

中波發射臺存在著很強的高頻干擾，現機房發射機均為DAM、PDM固態機，信號傳輸、控制設備等都是低壓電子設備，如果不解決干擾問題，將影響著發射設備的安全播出。本文對中波廣播發射臺存在的干擾進行分析，并對實際電路進行詳細分析，提出解決方案，希望中波發射臺技術人員可以從中得到啟發。

1 中波發射臺設備受干擾的原因分析

電磁干擾（EMI）的產生必須同時具備干擾源、干擾傳播途徑、被干擾設備等要素。三個要素缺少任何一項干擾都不會產生。

1.1 干擾源

指產生干擾的元件、設備或者信號。對于中波發射臺來說，干擾源主要是高頻輻射干擾。

1.2 干擾途徑及方式

指從干擾源傳播到被干擾設備的通路或介質。通常的干擾路徑一般是通過導線（傳導）和空間（輻射）傳播的。由于進入設備的干擾路徑不同，其干擾的形式及產生的影響也就不同，例如輻射干擾、耦合干擾、共地或共電源干擾和傳導干擾等等。傳播干擾途徑也可能幾種同時存在，例如由接地導線引入的干擾，可能同時有輻射干擾（接地線比較長且細的）、耦合干擾（接入線長且與其他大脈沖電流的導線靠得太近）、共地干擾（系統接地不良或接地系統不合理）。

1.3 被干擾設備

指容易被干擾的對象。例如：較長的輸入引線部件，單片機，數字集成IC，A/D、D/A轉換器，邏輯控制電路等。

2 解決高頻干擾的辦法

針對不同的干擾途徑、干擾的方式、被干擾設備，應當采取不同的抗干擾措施。具體來說，就是要抑制干擾源、切斷干擾傳播的路徑、提高元器件或設備的抗干擾能力等。

2.1 抑制干擾源

在不影響原電路功能的前提，盡可能的減小干擾源的電壓變化率和電流變化率。減小干擾源的電壓變化率主要是通過在干擾源兩端并聯電容來實現。例如采用RC串聯電路并接在繼電器 接點兩端做為火花抑制電路，電路一般選擇幾kΩ到幾十KΩ的電阻，電容大約選擇0.01uF左右，這樣可以減小電火花的影響；在帶電機的電路中加濾波電路，電容和電感的引線盡量短；在緊靠集成電路電源引腳處并接一個0.01μF～0.1μF高頻電容下地，用來減小電源引入的對集成電路的干擾影響；在可控硅電路中，為了減小噪聲嚴重時擊穿可控硅，在其兩端并接RC抑制電路。

減小干擾源的電流變化率則是在干擾源回路串聯電感或電阻以及增加續流二極管來實現。例如在繼電器線圈兩端加續流二極管，消除當斷開線圈時，繼電器線圈產生的反電動勢干擾。對于高頻電容的接線，應盡量接近電源端并選擇粗短型的，否則等于增大了電容的等效串聯電阻，這樣會影響濾波效果。還有導線連接時折角應有點弧度，不能為直角，這樣可以減少高頻噪聲輻射干擾。（隋曉紅.數字電路的抗干擾設計[J].煤礦機電,2004(3):23-25）

最后，對干擾源進行良好的屏蔽與接地處理，可以大大減小其向外輻射和傳導的強度。

2.2 切斷干擾路徑

當高頻干擾源的噪聲和有用信號的頻帶是不一樣的，可以通過接入濾波器的辦法來切斷高頻干擾源的傳播。良好的屏蔽與接地措施，也是阻斷輻射型干擾的有效辦法。

電源作為所有設備的公共連接，同時也是干擾噪聲傳播的公共通道，其危害是巨大的。因此，應該在每臺設備的交流輸入口加裝電源濾波器，以隔斷電網與設備之間的相互干擾與沖擊。

在接收端電路的關鍵節點上，使用對地低阻抗設計，有利于大幅度降低輻射型干擾信號的幅度，提高信噪比。

2.3 提高元器件和設備的抗干擾性能

常見措施有：（1）使用帶屏蔽層的電纜，且用平衡傳輸方式來傳輸信號，把存在的干擾信號化為共模干擾并去除；（2）在電路中，集成電路的閑置端在不改變系統邏輯的情況下不要懸空，應接地或接電源；（3）電源線和地線要貼地或貼機殼，盡量避免架空，且盡量粗短。除了減小電阻、減小電磁耦合外，也是要降低對地高頻電抗；（4）集成電路器件直接焊在電路板上，盡量少用IC座；（5）特別敏感的器件可以考慮加裝屏蔽盒，并對所有進出端加裝濾波抗干擾電路。（隋曉紅.數字電路的抗干擾設計[J].煤礦機電,2004(3):23-25）

下面通過幾個實例來說明具體的抗干擾措施。

3 實例分析及解決辦法

3.1 故障案例1

上海明珠生產的DAM10KW機，經常出現駐波故障報警亮紅燈，而且是經常網絡和負載駐波一起報警。報警控制電路如圖1所示。

圖1 報警控制電路圖

圖2 一階RC濾波器性能

故障檢測信號經R7輸入到比較器N1，該信號幅度達到設定值（由R15調整設定）以上時，輸出低電平報警。

經仔細研究發現，電路中的故障檢測信號連接到R7之前，有一段較長的引線，可能引入了本臺發射的中波高頻信號干擾。用示波器觀察，果然發現R7左邊輸入的信號波形中，除了其本身的直流成分外，疊加了幅度為幾百毫伏的調幅波，峰值隨著調制音頻變化著，因此N1會輸出誤報警信息。示波器波形如圖3所示：

圖3 示波器波形

故障分析與解決：

圖1所示的信號輸入回路中，R7、R10與C17組成的一階RC濾波，理應可以濾除中波頻率的干擾。

回顧一階RC濾波器性能，如圖2所示。

設RC濾波器的輸入信號周期為T，頻率為f，則f=1/T

由圖2中右邊所示的傳輸幅頻特性曲線A(f)可知，當T》2πτ時，A(f)≈1，基本上沒有衰減效果；而當T《2πτ時，A(f)≈0，有很好的衰減效果。

本例中，考慮的是中波高頻信號的干擾，中波廣播頻段為0.535MHz～1.605MHz，平均頻率約1MHz，周期約T≈1us。

原電路圖1中，R7為24Ω，C17為2nF，R10應與R7并聯后作為RC濾波器的”R”，本例中因為R10》R7，故忽略R10的影響。此電路的RC時間常數τ=0.048μs，2πτ=0.3us《T，因此A(f)→1，造成干擾信號就很容易通過。

于是將原來故障檢測來的輸入電阻R7由原來的24Ω換成51Ω，將濾波電容C17加大到220nF，RC時間常數τ=11.2μs，2πτ≈70us》T，因此A(f)→0，干擾信號就被阻擋，不能通過。

3.2 故障案例2

DAM10KW機經常出現欠激勵故障，剛開始懷疑是A17射頻激勵板故障，經檢查激勵板輸出正常，后經電路分析，判斷可能是原電路（圖4）也是由于信號端受中波高頻干擾引起的，于是并接了一個電阻R1和電容C1，組成τ=50us的一階RC濾波器，增加抗高頻干擾能力（圖5），故障排除。

圖4 原電路圖

圖5

3.3 故障案例3

上海3KW PDM機每次關機時，出現功放故障亮紅燈，需人工復位后正常，經電路分析，判斷可能是由于關機瞬間在故障信號監測端口產生了一個尖脈沖干擾所造成，該干擾信號脈沖觸發功放檢測電路，使得控制板U1B輸出高電平，造成功放亮紅燈。電路改造為如圖6，并接一個電容C1(虛線處)下地，組成由R174、R175和C1構成的RC濾波器，τ≈47us，有效濾除了關機瞬間干擾脈沖。

圖6 電路改造圖

3.4 故障案例4

2014年新機房搬遷時，綜合監視屏幕墻的顯示圖像，在發射機開機后有很強的中波網紋干擾，發射機關機后消失，如圖7所示：

經現場檢查研究后發現，機房接地母線的線排寬度只有3cm，且監測視頻信號源是VGA模擬信號，而且從視頻信號源到屏幕墻的長度達20米，這些可能是造成網紋干擾的原因。

改進措施是把接地銅皮原寬3cm改為20cm，而且將VGA線纜的路徑改成更加直接，原長度20米縮短到10米。改進后圖像質量大大改善，如圖8所示。

圖7

圖8

究其原因，主要是因為機房內部存在較強的中波高頻信號干擾，VGA線纜雖然帶外屏蔽層，但畢竟是不平衡傳輸的同軸方式，長度太長了天線接收效應也更明顯；同時高頻接地改善了以后使干擾信號的幅度進一步降低了。（何連成.信號傳輸的干擾機制和抗干擾措施[C]//2007全國廣播電視技術論文集2,2007）

4 結語

工作中，常會遇到的一些“軟故障”現象——時好時壞難于確定故障部位，這類現象除接觸不良外，很大可能是存在高頻干擾，不妨可以按照本文所提供的思路去分析解決。