徐麗瓊

（國家廣播電視總局726 臺，云南 宣威 655400）

0 引言

電子、電氣機(jī)械設(shè)備在一定程度上為人們的高質(zhì)量生產(chǎn)生活提供了便利，但與此同時(shí)，嚴(yán)重的電磁干擾問題也極大影響了設(shè)備的正常運(yùn)行，造成環(huán)境污染。通過分析實(shí)際情況可知，各類電子設(shè)備在轉(zhuǎn)化電磁能量期間將產(chǎn)生寬頻段、高密度的電磁信號，使得當(dāng)前的電磁環(huán)境愈加復(fù)雜。受到高頻電磁波的影響，不僅會使得精密電子設(shè)備運(yùn)行異常，同時(shí)也會對人們的生命健康造成影響，進(jìn)一步導(dǎo)致各類安全事故的發(fā)生，由此，為有效抑制電磁干擾問題，相關(guān)技術(shù)人員需要將增強(qiáng)電磁兼容性作為主要的工作內(nèi)容，以達(dá)到優(yōu)化現(xiàn)有電磁環(huán)境的目的。

1 電磁干擾來源

1.1 內(nèi)部源

（1）電源和電路。電源及電路的不穩(wěn)定、高頻噪聲等均可能對各類精密電子儀器造成較為嚴(yán)重的電磁干擾，因此相關(guān)技術(shù)人員需要注意以下要點(diǎn)：需引進(jìn)高質(zhì)量電源濾波器，排除電源中的高頻波紋及噪聲，保障電源的使用穩(wěn)定性。同時(shí)，也可以利用合理鋪設(shè)地線的方式可有效降低地回路及共模干擾，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的電磁干擾問題，應(yīng)盡量選擇短而粗的地線，在實(shí)際布設(shè)地線時(shí)嚴(yán)禁與信號線或共用地線交叉。另外，可設(shè)計(jì)分段電源線路，實(shí)現(xiàn)不同電路及模塊的單獨(dú)供電，避免出現(xiàn)互擾問題，強(qiáng)化電源系統(tǒng)的抗干擾能力。

（2）電線和布線。不合理的線路布局將引發(fā)電磁串?dāng)_問題，由此，相關(guān)技術(shù)人員可采取以下措施：可分離現(xiàn)有信號線路，將不同功能的線路進(jìn)行分類，避免出現(xiàn)互擾問題。也可以選擇具有電磁屏蔽能力的線材，有效抵御外部電磁場的干擾，尤其是在傳輸高頻電子信號期間。另外，完善的低阻抗接地系統(tǒng)可將各類干擾信號傳輸至地面，避免其對機(jī)房、電子設(shè)備等造成影響。

1.2 外部源

（1）無線電頻譜干擾。無線電頻譜設(shè)備在使用期間將產(chǎn)生大量的干擾信號，影響機(jī)房及電子設(shè)備的運(yùn)行。相關(guān)技術(shù)人員可利用濾波器對某一頻段的干擾信號進(jìn)行濾除，保障電子設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)也可以依據(jù)現(xiàn)場電磁環(huán)境適當(dāng)調(diào)整機(jī)房及設(shè)備的工作頻段，或在現(xiàn)有電子設(shè)備中融入抗干擾編碼、差分信號傳輸、抗干擾濾波器等多樣化技術(shù)手段，防止出現(xiàn)頻率沖突干擾等問題。

（2）電力線路干擾。電流的變化將導(dǎo)致周圍的電磁場發(fā)生改變，進(jìn)而對電子設(shè)備造成影響，相關(guān)人員可使用電源濾波器減少高頻噪聲，或采用屏蔽電源線、隔離電源等方式避免電子設(shè)備受到電力線路的干擾。

（3）雷電干擾。雷電產(chǎn)生的強(qiáng)力電磁脈沖會導(dǎo)致電子設(shè)備異常運(yùn)行或直接損壞，技術(shù)人員可依據(jù)不同的使用需要選擇適當(dāng)?shù)谋芾籽b置，將過電壓導(dǎo)入大地，進(jìn)而構(gòu)建完整的接地系統(tǒng)，避免機(jī)房及電子設(shè)備受到雷電影響[1]。

2 電磁干擾對電子裝置造成的危害

2.1 圖像顯示系統(tǒng)方面

在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，字母數(shù)字讀出器、雷達(dá)顯示器、圖示、電視、傳真等圖像顯示設(shè)備將出現(xiàn)畫面模糊不清或卡頓、雪花等問題。輕微干擾下，畫面質(zhì)量、清晰度、分辨率降低，導(dǎo)致實(shí)際情境與畫面內(nèi)容差距較大，若是干擾程度較大，將導(dǎo)致相關(guān)人員無法判讀畫面，達(dá)不到預(yù)計(jì)的顯示效果。

2.2 靈敏電子設(shè)備方面

在強(qiáng)烈的電磁干擾影響下，音頻處理器、光譜機(jī)等各類靈敏電子設(shè)備將出現(xiàn)過載問題，實(shí)際工作效能較低，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致器件被直接燒毀。通常情況下，硅晶體管基極與發(fā)射極的反向擊穿電壓在5V 以下，但隨著溫度的增高，其擊穿概率會相應(yīng)提高。同時(shí)，在電磁干擾的影響下，將出現(xiàn)尖峰電壓，可能會造成晶體管短路，或在射頻電磁的影響下出現(xiàn)晶體管二次擊穿損壞等問題。

2.3 采樣檢測和自動控制系統(tǒng)方面

采樣、監(jiān)控設(shè)備受到電磁干擾將出現(xiàn)異常運(yùn)行問題，部分監(jiān)測工作受影響。如電磁干擾將增大數(shù)字系統(tǒng)的誤碼率，數(shù)據(jù)信息的精確性降低，甚至直接出現(xiàn)信息丟失等情況；指針式儀表系統(tǒng)則會在復(fù)雜的電磁環(huán)境下出現(xiàn)指針亂擺、指示錯誤等問題，嚴(yán)重影響系統(tǒng)功能；自動控制系統(tǒng)在強(qiáng)電磁影響下會出現(xiàn)失控、誤控等情況，降低系統(tǒng)可靠性，威脅設(shè)備使用安全。

2.4 廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)方面

在機(jī)房中，除了大量的電子設(shè)備，還有電源設(shè)備、集成線路、傳輸導(dǎo)線和模塊式電路板，制冷設(shè)備，電燈等等，會產(chǎn)生大量的電磁干擾，加之空間小，設(shè)備多、功率密度高、配電復(fù)雜、電磁干擾源多、敏感器件多，這樣容易造成機(jī)房內(nèi)部電磁干擾問題異常突出，機(jī)器設(shè)備故障率很高，隔三差五就有設(shè)備損壞。同時(shí)受到電磁及地線干擾噪音的影響，在音頻信號傳輸?shù)桨l(fā)射機(jī)的過程中，經(jīng)常會有雜音，干擾等情況，影響信號質(zhì)量[2]。由此，相關(guān)技術(shù)人員可通過降低音頻信號的輸入阻抗、增加高頻陶瓷電容、調(diào)整PCB 信號線布局、增加屏蔽罩等方式隔絕電磁信號的干擾，或利用獨(dú)立走線、單點(diǎn)接地、隔離電源、電源機(jī)箱屏蔽罩、增加音頻隔離芯片等方式避免受到地線干擾噪音的影響，保證音頻信號傳輸質(zhì)量。

3 電磁干擾的抑制措施

3.1 接地

接地是現(xiàn)階段抑制干擾與噪聲最常見手段之一，接地電不一定為大地電位，也能是一個等電位面或位點(diǎn)。從實(shí)際情況來看，常見的接地方式有單點(diǎn)、多點(diǎn)、混合3 種接地形式。其中，單點(diǎn)接地就是以電路系統(tǒng)中的某一點(diǎn)作為基準(zhǔn)參考點(diǎn)，使得其他各類信號的地線均與該點(diǎn)相連，可在低頻時(shí)避免地阻抗對設(shè)備的運(yùn)行造成干擾，但需注意該接地方式并不適用于高頻電磁環(huán)境下，否則將可能導(dǎo)致單元間干擾。多點(diǎn)接地則是將各子系統(tǒng)的接地點(diǎn)連接到附近的接地線或接地面上，此時(shí)應(yīng)注意避免總接地線過長。與單點(diǎn)接地法相比，多點(diǎn)接地法的電路較為簡單，且在一定程度上減少了高頻駐波，但需注意，地線回路數(shù)量的增加將導(dǎo)致低電平信號出現(xiàn)干擾問題?；旌辖拥胤椒ㄖ饕峭ㄟ^連接高頻接地點(diǎn)、旁路電容及接地平面實(shí)現(xiàn)的，利用此方式應(yīng)盡量避免旁路電容與引線電感出現(xiàn)諧振問題。相關(guān)技術(shù)人員可依據(jù)實(shí)際使用需要靈活選擇不同的接地方式。

在實(shí)際開展接地作業(yè)過程中，相關(guān)人員應(yīng)注意以下4 點(diǎn)：①盡量縮短地線接入長度，避免電路回路面積增加，造成電磁干擾加強(qiáng)。同時(shí)應(yīng)避免地線與電源線、信號線呈現(xiàn)平行或交叉的接入狀態(tài)，防止出現(xiàn)耦合、共模、地回路干擾等情況。②應(yīng)依據(jù)電流容量確定地線寬度，確保其滿足地線的導(dǎo)電要求，防止出現(xiàn)地線電壓升高的情況，削弱地線的抗干擾能力。③接地電阻作為保障地線安全使用的關(guān)鍵指標(biāo)，需小于現(xiàn)有地線電阻。相關(guān)技術(shù)人員可利用調(diào)整接地電極深埋程度、改變接地電極材料及數(shù)量等方式減小接地電阻數(shù)值。另外也需要保證接地電位始終處于平衡狀態(tài)，防止出現(xiàn)共模干擾。④應(yīng)確保信號線與公共地線相互獨(dú)立，避免對設(shè)備儀表造成耦合干擾?？衫梅謱印⒎蛛x布線的模式，劃分為不同的功能模塊，嚴(yán)禁出現(xiàn)交叉問題[3]。

3.2 屏蔽

屏蔽實(shí)際上就是利用導(dǎo)電或磁導(dǎo)材料將靈敏電子器件或區(qū)域單獨(dú)封閉起來，以滿足控制電磁波、電場、磁場的要求，避免各區(qū)域相互感應(yīng)，削弱或阻斷電磁的傳播。屏蔽可對輻射耦合干擾有較為明顯的抑制效果，不僅可控制、吸收、抵消內(nèi)部干擾電磁場，避免其向外發(fā)散，同時(shí)也可防止外部電磁場對內(nèi)部造成輻射干擾。

在實(shí)際開展接地作業(yè)期間，相關(guān)人員應(yīng)注意以下3點(diǎn)：①選擇適當(dāng)?shù)钠帘尾牧?。?dāng)前常用的材料包含金屬屏蔽膜、金屬屏蔽箱、導(dǎo)電涂料等，需要參考儀表設(shè)備的使用要求及屏蔽材料的磁導(dǎo)性、導(dǎo)電性、耐久性、信號衰減性等因素，保證設(shè)備有序運(yùn)作。②設(shè)計(jì)合理的屏蔽結(jié)構(gòu)，應(yīng)參考設(shè)備儀器的使用功能及干擾源特點(diǎn)，盡量選擇封閉形式，避免出現(xiàn)電磁泄露等問題。為有效避免高頻電磁的干擾，可設(shè)計(jì)屏蔽殼、屏蔽罩等裝置避免電磁波擴(kuò)散。③綜合使用屏蔽及地線方法，以此可形成低阻抗電阻回路，使得干擾信號流向地線，極大提高設(shè)備儀表的抗干擾能力[4]。

3.3 濾波

濾波實(shí)際上就是壓縮信號回路的干擾頻譜以達(dá)到抗干擾目的。利用電磁干擾濾波器可將信號頻譜中的干擾信號識別并過濾掉，有效降低傳導(dǎo)干擾電平。通常情況下，相較于有用信號源，噪聲源發(fā)出的信號頻譜更寬，因此在設(shè)備接收信號時(shí)也將接收干擾信號，對設(shè)備儀器的正常使用、控制造成影響。當(dāng)前常使用的濾波器主要分為低通、高通、帶通、帶阻四種類型，可有選擇性地阻斷特定區(qū)間范圍內(nèi)的頻率信號，極大提高接受系統(tǒng)的信噪比。除了使用硬件濾波器，技術(shù)人員也可使用濾波軟件，通過相應(yīng)算法對采集到的離散信號進(jìn)行分離，提取并濾除諧波成分。

濾波器的具體的使用方式如下。為防止輸入信號中的高頻噪聲對后續(xù)電路造成干擾，需將濾波器接在信號輸入端，排除超過系統(tǒng)工作范圍的信號頻率。若是使用低通濾波器，可有效排除高于使用標(biāo)準(zhǔn)頻率的信號，若是使用高通濾波器，可有效排除低于使用標(biāo)準(zhǔn)頻率的信號；為有效過濾輸出信號中的雜散諧波，保證信號輸出質(zhì)量，也可將濾波器接在信號輸出端，排除超過系統(tǒng)運(yùn)行范圍的信號頻率。若是使用低通濾波器，可有效排除高于系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)頻率的諧波信號，若是使用高通濾波器，可有效排除低于系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)頻率的直流偏置信號及低頻噪聲。由此，技術(shù)人員可依據(jù)濾波器的設(shè)計(jì)特性及系統(tǒng)使用要求合理選擇不同頻率標(biāo)準(zhǔn)及濾波能力的濾波器設(shè)備[5]。

4 常用防干擾措施分類總結(jié)

4.1 電源方面

電源方面的防電磁干擾措施如下：①電源變壓器應(yīng)加隔離，外殼須接地良好。單相AC 控制線建議采用絞線，直流導(dǎo)線建議使用絞線來配線。②開關(guān)式電源供應(yīng)器加裝隔離罩以防輻射性干擾。③交流電磁接觸器線圈、電磁閥，皆須聯(lián)結(jié)火花消除器，且火花消除器距離負(fù)載側(cè)愈近愈好。④濾波器選用π 型或T 型來抑制寬波段噪聲，陶鐵磁體材質(zhì)可抑制射頻噪聲。⑤電源線兩端采隔離接地的方式，防止接地回路形成共同阻抗耦合將噪聲耦合至信號線。⑥電源及大電流導(dǎo)線緊貼電氣箱的底部，并沿著邊角布線。

4.2 信號方面

首先，輸入信號線與輸出線盡量分開，避免同在一個接頭上，如不能避免時(shí)應(yīng)將輸入與輸出信號錯開，以免相互干擾。其次，傳輸信號的線路采用穿管的方式來屏蔽電磁輻射干擾。最后，傳輸信號敏感性較高的信號線，除采用絞線外可加隔離遮蔽。

4.3 其他方面

其他常用的防電磁干擾措如下：①加裝地線，把靜電干擾消除。②采用抗干擾，屏蔽性強(qiáng)材質(zhì)的受干擾的電源線和網(wǎng)線，如秋葉原網(wǎng)線的超六類線FSTB（雙屏蔽），其具有較好屏蔽干擾效果。③將電子零件及濾波器適當(dāng)?shù)陌b。④電磁開關(guān)之熱電驛輸出側(cè)須聯(lián)結(jié)三相火花消除器，直流繼電器線圈聯(lián)結(jié)二極管，以供反相電壓保護(hù)。⑤把突波吸收器裝于電路開關(guān)和噪聲濾波器之間、線與線間、線與接地之間，將能有效吸收突波。

5 實(shí)例分析

以某廣播音頻輸入信號噪音為例，技術(shù)人員在監(jiān)聽廣播時(shí)發(fā)現(xiàn)某頻率廣播存在較大噪音且影響收聽質(zhì)量。因此，在問題發(fā)生后，相關(guān)人員立即進(jìn)行檢查，但并未發(fā)現(xiàn)異常，由此判斷可能是音頻受到干擾。在其他設(shè)備關(guān)閉后，僅保留該頻段發(fā)射機(jī)，仍有噪音，但是接入耳機(jī)試聽，則音質(zhì)正常。在通過檢查音頻輸入線路可知，周邊無多余干擾源，PCB 走線、接地正常，因此考慮為地環(huán)引發(fā)噪音，因此選擇發(fā)射機(jī)音頻輸入端增加隔離芯片HX808 的處理方式，發(fā)現(xiàn)音質(zhì)得到改善。具體設(shè)計(jì)電路如圖1 所示。

圖1 HX808 音頻隔離電路

該電路中IN_L、IN_R 為衛(wèi)星接收機(jī)左右聲道，可與470nF 耦合電容接入系統(tǒng)的IN1、IN2 端口，耳機(jī)模塊J1 的5 號引腳接地，并利用22μF 電容與VM1 端相連，此時(shí)發(fā)射機(jī)輸出聲道為OUT_L、OUT_R，VM2 可與100nF 電容相連并接地，進(jìn)而分隔開接收機(jī)及發(fā)射機(jī)間的聯(lián)系，避免出現(xiàn)地線干擾，保障音頻信號質(zhì)量，解決音頻噪聲問題。

6 結(jié)語

綜上而言，為有效解決電磁干擾問題，相關(guān)技術(shù)人員需要深入了解產(chǎn)生電磁干擾的主要原因，并以此為基礎(chǔ)，利用接地、屏蔽、濾波等方式解決電磁兼容問題，將電磁干擾控制在一定的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)各電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，在推動電子系統(tǒng)集成化、精細(xì)化發(fā)展的同時(shí)保障電磁環(huán)境的清潔、安全。