浅析机房中的电磁干扰问题

浅析机房中的电磁干扰问题

赵鹏通信一团技术室

摘要：介绍了电磁骚扰的途径，分析了电磁骚扰信号的干扰机理及抑制干扰的方法，结合实际提出了提高抗干扰能力的对策。

关键词：电磁骚扰敏感设备干扰途径抑制干扰

1．前言

在长期的科研试验任务中，工作在第一线的广大科技人员都有这样的体会：有时某个通信或测控设备工作不稳定，做了大量工作也没有把问题的原因搞清楚。最后，把地线改接一个位置，或是把引线重新整理，或是把设备（机箱）挪动一个地方，问题解决了。像这类问题无不与电磁兼容有关。电磁兼容是生产电子设备、建设机房时必须考虑的因素之一，考虑不周，高频电磁辐射不仅会对长期工作在机房人员的身体健康造成危害，而且电磁信号也会通过传导、感应、辐射等方式对敏感部位或敏感设备形成干扰，影响系统工作不稳定，给工作人员造成很大的麻烦。本文结合我部实际，对电磁干扰问题进行简要分析。

2．产生干扰的原因及电磁骚扰的途径

电磁干扰是机房中产生干扰现象的主要方式。干扰现象的产生，主要是因为干扰源产生的干扰信号通过某种途径对敏感设备感应了骚扰信号。因此，干扰源、干扰途径、敏感设备是干扰现象产生的必要条件。就其干扰途径而言，有如下几种。

2.1传导耦合

传导是骚扰源与敏感设备之间的主要骚扰耦合途径之一。传导骚扰可以通过电源线、信号线、互连线、接地导体等进行耦合。电源线不够粗，整流器不稳；信号线、互连线，过长，屏蔽不好；设备接地不良，地阻过大等都会造成骚扰信号的传导。

2.2共阻耦合

当两个以上不同电路的电流流过公共电阻时，就

出现共阻抗耦合。在电源线和接地导体上传播的骚扰电流，通常都是通过共阻抗耦合进入敏感电路的。如图1。共阻耦合有并联共阻耦合和串联共阻耦合两种（如图2），电源电路属于并联共阻，地阻对于各单元电路来说一般属于串联共阻。对于共阻耦合，骚扰电压U n 与干扰源电压U i 及公共阻抗Z g 成正比：

U n ∝U i Z g

2.3 感应耦合

感应耦合是导体之间以及某些部件（变压器、继电器、电感器等）之间的主要骚扰耦合方式之一。感应耦合分电感应耦合和磁感应耦合两种。

电感应耦合。属于容性耦合，即导线与导线之间，元件与元件之间，设备与设备之间由于彼此相邻，容易形成分布电容。干扰信号通过电容耦合对敏感电路形成噪声电压。噪声电压与干扰源电压及耦合电容大小成正比。

U n ∝j ωC U i

磁感应耦合。属于电感性耦

合，当变化的电流产生磁通时，

使源电路与另一电路（敏感电路）通过磁场链环，结果出现磁

感应耦合。噪声电压与互感的大

小及干扰源电流强度有关。

U n ∝j ωMI i ~

2.4辐射耦合

某个电路的机壳或电缆引线也许就是一个“天线”，向空间辐射磁场，同时又耦合信号，对于敏感电路形成干扰。辐射耦合的主要途径有：天线—天线，天线—电缆，天线—机壳，电缆—机壳，机壳—机壳，电缆—电缆。形成的干扰电压大小与辐射电磁场的强度成正比。

U n∝E

从上述耦合途径看，形成干扰的主要原因有：一、电源传导或地线共阻耦合；

二、分布参数引入的电耦合和磁耦合；三、空间电磁场辐射耦合。

3．提高设备抗电磁骚扰能力的方法

3.1 抑制干扰输入

提高设备的抗干扰能力，首先防止骚扰信号进入设备内部。减少干扰信号进入设备内部的幅度可采取以下措施：

（1）.在电源端增加衰减网络1或合用网络1、2来抑制干扰，若电源线布线合理，只须网络1级联（2级或3级）即可达到抗干扰要求。电源滤波器电感量一般

为35mH，电容值是Array

0.1μF。布局

时网络要紧靠电源线

与基板接口且排列要

紧凑以减小分布参数

引起的感应场干扰。若效果不理想可在电源线的入口处使用网络1或增加网络2，减少电源线的感应干扰。

（2）对于机器内部或外部引线，要尽可能加大引线间距，减小引线自身宽度，减小引线并行长度或将引线靠近大地。这样都可以减小引线的耦合电容、互感系数。从而减小感应耦合干扰。

（3）某些设备的群路放大器具有可以进行调整的调谐回路和AGC电压，对于处理故障更换器件后的群路放大器，要调整适当。调整时，不要以为调谐回路通带越宽越好，AGC电压越高越好。调谐回路越宽增加了带外噪声进入系统的机会；AGC 调整电压过高，放大器容易进入非线性工作区域。

3.2 切断干扰途径

对于干扰信号容易进入机内的部分，采取一些有效方法，阻断其机内的传播途径来抑制干扰。

（1）减小基板引线分布参数，降低线间不必要的信号耦合及共阻所产生的干扰。同一信号处理电路的元件排列要紧凑，铜箔引线尽量短，必要时铜箔引线周围以地线与其它铜箔相隔离。避免不同信号线并行或可能有干扰信号的引线并行，必要时可减小自身宽度并在两条平等线间以地相隔。这些，在每个单独设备和机箱中，厂家在设计中都已经（但也有不合理的）有所考虑，在维修设备时，要尽量避改变其原电路和引线原来的排列结构。如有确实不合理的地方，也可以适当改进，以提高电路或设备的抗干扰性能为最终目的。

各设备或各机箱的接地应各自独立星型连接，减小重合点，避免共阻耦合。在实际中很难实现的情况下，可采用树状接地方式。每套设备的总地接于树的主干，各机箱可接在树的分枝上。

（2）减小电源输出阻抗。在直流电源输出端都有大容量电解电容并联高频旁路电容，进行电源退耦，在易于产生干扰或工作电流较大的信号处理电路上也要有退耦电路，且要靠近退耦的电路。

（3）减小空间电磁场感应。在一个机房内，大信号、强信号电路也许就是干扰源，小信号、弱信号处理单元也许就是敏感设备。在实际工作中，要尽可能使易产生干扰信号的干扰源远离易受感应的敏感设备，减小感应场强干扰。对易受感应的引线、部位使用屏蔽线或屏蔽盒进行静电及电磁屏蔽。屏蔽线要接地良好，设备地线要接触良好。

3.3 提高敏感体抗干扰能力

有效地提高敏感体的抗干扰能力，也是阻断电磁干扰的有效方法之一。可以参考如下几个方面。

(1)减小易受干扰部位的阻抗，以减小感应电压。如：长的低频信号线可在两端加高频旁路电容，避免感应高频干扰信号。

(2)信号采用平衡输入/输出方式，减小向外辐射和抵消外部干扰的影响。例如：时统B码的传输，采用TTL方式，就是平衡方式。

(3)限制信号通带宽度，加大带外吸收，以减小无用信号的干扰。

(4)加大有用信号输入幅度，提高信噪比。例如：数传、时统等在接收设备充许收电平的情况下，可适当提高发端的发电平，可以提高外部抗干扰能力。

(5)新增设备时，要选用技术先进，抗干扰能力强的设备。一般集成度高的设备要比集成度低的设备抗干扰能力强。

4．干扰问题分析与对策

某次试验任务中，某雷达站终端B机传输数据到中心计算机时，有短时间出现错误的现象。挪动B机对中心机的调制解调器位置时，问题有所改善。现场观察，B机与Modem连接线是排线而且较长。从问题现象分析，应是电磁干扰造成的。试想机房设备比较多，空间电磁干扰比较复杂，机房外还有连续波大功率的雷达发射天线，发射机上高压、下高压或某种突发信号都会形成电磁辐射，对Modem时钟、载波等敏感部位产生干扰。造成不同步或终端认为两端Modem没有连通，从而出现短暂的数据错误。

根据上述分析，可采取如下对策：一是缩短Modem与终端机之间的连线，尽量把Modem放置在靠近终端机输出线端。二是把Modem与终端机的连线进行电磁屏蔽，并把屏蔽层与地端相连。在可能的情况下，连线不采用排线，每根连线都采用屏蔽线，然后再把全部的连线屏蔽起来，这样做可以减小线与线之间的串扰和抵抗外间电磁场干扰，最大限度地减少静电干扰与辐射干扰。

5．结束语

研究电磁干扰，了解电磁兼容知识，对于机房工作具有一定的指导作用。在机房设备布置、布线方面，要在兼顾美观、操作方便的情况下，主要考虑电磁兼容性；技术人员维修设备或进行技术改造时，要更换元件，调整机内引线，改动电路，也要根据电磁兼容的原则，使机内引线和扎线合理，电路、元件也要设置紧凑合理，避免靠近敏感元件引起干扰；在新进设备时，也可以利用电磁兼容原理，定性估价设备的抗干扰性能。根据信号干扰机理，在设备安装使用中，应该注意以下几点：（1）设备安装布局要合理；

（2）信号线与电源线和低频线与高频信号线布线要分开20cm以上，并尽量缩短平行布线长度；

（3）地线接线要合理，并定期对各种地线进行技术维护；

（4）遵循阻抗匹配连线原则。

由于目前测试设备昂贵，测试方法复杂，在实际工作中很难利用测试的方法来判断电磁骚扰对敏感设备造成的干扰。掌握一定的电磁兼容知识，对于我们每个技

术干部来说，是非常重要的。

参考文献

1 陈可方。彩电电磁兼容性能中的抗扰度设计。电视技术，2002（10）。

2 白同云，吕晓德。电磁兼容设计。北京邮电大学出版社，2001.3。