中波发射台高频干扰机制及抗干扰措施

厦门广播电视集团发射中心 蔡乃军

中波发射台存在着很强的高频干扰，现机房发射机均为DAM、PDM固态机，信号传输、控制设备等都是低压电子设备，如果不解决干扰问题，将影响着发射设备的安全播出。本文对中波广播发射台存在的干扰进行分析，并对实际电路进行详细分析，提出解决方案，希望中波发射台技术人员可以从中得到启发。

1 中波发射台设备受干扰的原因分析

电磁干扰（EMI）的产生必须同时具备干扰源、干扰传播途径、被干扰设备等要素。三个要素缺少任何一项干扰都不会产生。

1.1 干扰源

指产生干扰的元件、设备或者信号。对于中波发射台来说，干扰源主要是高频辐射干扰。

1.2 干扰途径及方式

指从干扰源传播到被干扰设备的通路或介质。通常的干扰路径一般是通过导线（传导）和空间（辐射）传播的。由于进入设备的干扰路径不同，其干扰的形式及产生的影响也就不同，例如辐射干扰、耦合干扰、共地或共电源干扰和传导干扰等等。传播干扰途径也可能几种同时存在，例如由接地导线引入的干扰，可能同时有辐射干扰（接地线比较长且细的）、耦合干扰（接入线长且与其他大脉冲电流的导线靠得太近）、共地干扰（系统接地不良或接地系统不合理）。

1.3 被干扰设备

指容易被干扰的对象。例如：较长的输入引线部件，单片机，数字集成IC，A/D、D/A转换器，逻辑控制电路等。

2 解决高频干扰的办法

针对不同的干扰途径、干扰的方式、被干扰设备，应当采取不同的抗干扰措施。具体来说，就是要抑制干扰源、切断干扰传播的路径、提高元器件或设备的抗干扰能力等。

2.1 抑制干扰源

在不影响原电路功能的前提，尽可能的减小干扰源的电压变化率和电流变化率。减小干扰源的电压变化率主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。例如采用RC串联电路并接在继电器 接点两端做为火花抑制电路，电路一般选择几kΩ到几十KΩ的电阻，电容大约选择0.01uF左右，这样可以减小电火花的影响；在带电机的电路中加滤波电路，电容和电感的引线尽量短；在紧靠集成电路电源引脚处并接一个0.01μF～0.1μF高频电容下地，用来减小电源引入的对集成电路的干扰影响；在可控硅电路中，为了减小噪声严重时击穿可控硅，在其两端并接RC抑制电路。

减小干扰源的电流变化率则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。例如在继电器线圈两端加续流二极管，消除当断开线圈时，继电器线圈产生的反电动势干扰。对于高频电容的接线，应尽量接近电源端并选择粗短型的，否则等于增大了电容的等效串联电阻，这样会影响滤波效果。还有导线连接时折角应有点弧度，不能为直角，这样可以减少高频噪声辐射干扰。（隋晓红.数字电路的抗干扰设计[J].煤矿机电,2004(3):23-25）

最后，对干扰源进行良好的屏蔽与接地处理，可以大大减小其向外辐射和传导的强度。

2.2 切断干扰路径

当高频干扰源的噪声和有用信号的频带是不一样的，可以通过接入滤波器的办法来切断高频干扰源的传播。良好的屏蔽与接地措施，也是阻断辐射型干扰的有效办法。

电源作为所有设备的公共连接，同时也是干扰噪声传播的公共通道，其危害是巨大的。因此，应该在每台设备的交流输入口加装电源滤波器，以隔断电网与设备之间的相互干扰与冲击。

在接收端电路的关键节点上，使用对地低阻抗设计，有利于大幅度降低辐射型干扰信号的幅度，提高信噪比。

2.3 提高元器件和设备的抗干扰性能

常见措施有：（1）使用带屏蔽层的电缆，且用平衡传输方式来传输信号，把存在的干扰信号化为共模干扰并去除；（2）在电路中，集成电路的闲置端在不改变系统逻辑的情况下不要悬空，应接地或接电源；（3）电源线和地线要贴地或贴机壳，尽量避免架空，且尽量粗短。除了减小电阻、减小电磁耦合外，也是要降低对地高频电抗；（4）集成电路器件直接焊在电路板上，尽量少用IC座；（5）特别敏感的器件可以考虑加装屏蔽盒，并对所有进出端加装滤波抗干扰电路。（隋晓红.数字电路的抗干扰设计[J].煤矿机电,2004(3):23-25）

下面通过几个实例来说明具体的抗干扰措施。

3 实例分析及解决办法

3.1 故障案例1

上海明珠生产的DAM10KW机，经常出现驻波故障报警亮红灯，而且是经常网络和负载驻波一起报警。报警控制电路如图1所示。

图1 报警控制电路图

图2 一阶RC滤波器性能

故障检测信号经R7输入到比较器N1，该信号幅度达到设定值（由R15调整设定）以上时，输出低电平报警。

经仔细研究发现，电路中的故障检测信号连接到R7之前，有一段较长的引线，可能引入了本台发射的中波高频信号干扰。用示波器观察，果然发现R7左边输入的信号波形中，除了其本身的直流成分外，叠加了幅度为几百毫伏的调幅波，峰值随着调制音频变化着，因此N1会输出误报警信息。示波器波形如图3所示：

图3 示波器波形

故障分析与解决：

图1所示的信号输入回路中，R7、R10与C17组成的一阶RC滤波，理应可以滤除中波频率的干扰。

回顾一阶RC滤波器性能，如图2所示。

设RC滤波器的输入信号周期为T，频率为f，则f=1/T

由图2中右边所示的传输幅频特性曲线A(f)可知，当T》2πτ时，A(f)≈1，基本上没有衰减效果；而当T《2πτ时，A(f)≈0，有很好的衰减效果。

本例中，考虑的是中波高频信号的干扰，中波广播频段为0.535MHz～1.605MHz，平均频率约1MHz，周期约T≈1us。

原电路图1中，R7为24Ω，C17为2nF，R10应与R7并联后作为RC滤波器的”R”，本例中因为R10》R7，故忽略R10的影响。此电路的RC时间常数τ=0.048μs，2πτ=0.3us《T，因此A(f)→1，造成干扰信号就很容易通过。

于是将原来故障检测来的输入电阻R7由原来的24Ω换成51Ω，将滤波电容C17加大到220nF，RC时间常数τ=11.2μs，2πτ≈70us》T，因此A(f)→0，干扰信号就被阻挡，不能通过。

3.2 故障案例2

DAM10KW机经常出现欠激励故障，刚开始怀疑是A17射频激励板故障，经检查激励板输出正常，后经电路分析，判断可能是原电路（图4）也是由于信号端受中波高频干扰引起的，于是并接了一个电阻R1和电容C1，组成τ=50us的一阶RC滤波器，增加抗高频干扰能力（图5），故障排除。

图4 原电路图

图5

3.3 故障案例3

上海3KW PDM机每次关机时，出现功放故障亮红灯，需人工复位后正常，经电路分析，判断可能是由于关机瞬间在故障信号监测端口产生了一个尖脉冲干扰所造成，该干扰信号脉冲触发功放检测电路，使得控制板U1B输出高电平，造成功放亮红灯。电路改造为如图6，并接一个电容C1(虚线处)下地，组成由R174、R175和C1构成的RC滤波器，τ≈47us，有效滤除了关机瞬间干扰脉冲。

图6 电路改造图

3.4 故障案例4

2014年新机房搬迁时，综合监视屏幕墙的显示图像，在发射机开机后有很强的中波网纹干扰，发射机关机后消失，如图7所示：

经现场检查研究后发现，机房接地母线的线排宽度只有3cm，且监测视频信号源是VGA模拟信号，而且从视频信号源到屏幕墙的长度达20米，这些可能是造成网纹干扰的原因。

改进措施是把接地铜皮原宽3cm改为20cm，而且将VGA线缆的路径改成更加直接，原长度20米缩短到10米。改进后图像质量大大改善，如图8所示。

图7

图8

究其原因，主要是因为机房内部存在较强的中波高频信号干扰，VGA线缆虽然带外屏蔽层，但毕竟是不平衡传输的同轴方式，长度太长了天线接收效应也更明显；同时高频接地改善了以后使干扰信号的幅度进一步降低了。（何连成.信号传输的干扰机制和抗干扰措施[C]//2007全国广播电视技术论文集2,2007）

4 结语

工作中，常会遇到的一些“软故障”现象——时好时坏难于确定故障部位，这类现象除接触不良外，很大可能是存在高频干扰，不妨可以按照本文所提供的思路去分析解决。