衛(wèi)星電視廣播接收機電磁兼容性能分析

劉 揚，霍宏艷，吳 曉

(1. 北京出入境檢驗檢疫局，北京 100176；2. 國家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，北京 100015)

衛(wèi)星電視廣播接收機電磁兼容性能分析

劉 揚1，霍宏艷2，吳 曉2

(1. 北京出入境檢驗檢疫局，北京 100176；2. 國家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，北京 100015)

衛(wèi)星電視廣播接收機作為廣播電視信號接收重要環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為行業(yè)關(guān)注的焦點。介紹了衛(wèi)星電視廣播接收機的產(chǎn)品認證及檢測情況，對衛(wèi)星電視廣播接收機的電磁兼容性能進行了整體評價；列舉了影響衛(wèi)星電視廣播接收機電磁兼容性能的重要關(guān)鍵件，對典型電磁干擾現(xiàn)象進行了分析，針對重要關(guān)鍵件提出了抑制電磁干擾的電路設(shè)計方法及有效措施；最后從市場抽查的角度指出生產(chǎn)廠商應(yīng)嚴把質(zhì)量關(guān)，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品性能。

電磁兼容；衛(wèi)星電視廣播接收機；開關(guān)電源；調(diào)制解調(diào)板

1 行業(yè)發(fā)展概況

直播衛(wèi)星接收作為我國廣播電視信號接收的重要組成，其覆蓋區(qū)域廣泛，傳輸距離遠，無地理條件限制，近年來得到了極大普及。我國幅員遼闊、地理環(huán)境多樣、人口分布不均，而衛(wèi)星電視廣播的普及無疑是解決偏遠山區(qū)、牧區(qū)、海島等地區(qū)人民群眾收聽廣播及收看電視難的最佳途徑。

目前，在我國4億廣播電視家庭用戶中，有約2億農(nóng)村家庭用戶主要使用地面無線信號收聽收看廣播電視節(jié)目，節(jié)目套數(shù)少，畫面質(zhì)量差。為了解決廣大農(nóng)民群眾“看電視”的問題，中央決定利用直播衛(wèi)星大力開展農(nóng)村公共服務(wù)，實施面向幾億農(nóng)民新的文化惠民工程。而衛(wèi)星電視廣播接收機作為廣播電視信號接收重要環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為行業(yè)關(guān)注的焦點。

2 產(chǎn)品認證及檢測情況介紹

衛(wèi)星電視廣播接收機是2003年8月1日第一批列入強制性產(chǎn)品認證產(chǎn)品目錄的產(chǎn)品，其CCC認證采用的國家標準僅涉及電磁兼容標準 GB 13837—2003《聲音和電視廣播接收機及有關(guān)設(shè)備無線電騷擾特性限值和測量方法》(已更新為GB 13837—2012)、GB 17625.1—2003《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值》(設(shè)備每相輸入電流≤16 A)(已更新為GB 17625.1—2012)。但從2012年8月起，關(guān)于該類產(chǎn)品已經(jīng)不再實施強制性產(chǎn)品認證管理。

3 衛(wèi)星電視接收機電磁兼容性能分析

電磁干擾的主要傳播途徑分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。所謂傳導(dǎo)耦合，即在騷擾源與敏感設(shè)備之間存在完整的電路連接，電磁騷擾通過電路從騷擾源傳輸?shù)矫舾性O(shè)備。所謂輻射耦合，即電磁騷擾通過天線向周圍空間發(fā)射，通過天線耦合到敏感設(shè)備。 衛(wèi)星電視接收機主要由開關(guān)電源、調(diào)制解調(diào)板(主板)、調(diào)諧單元等關(guān)鍵件組成，機頂盒的電磁干擾也主要產(chǎn)生于這3個部分。

3.1 開關(guān)電源

開關(guān)電源電磁兼容性能的好壞將直接影響產(chǎn)品電磁兼容性能的好壞。開關(guān)電源的種類很多，可分為橋式、半橋式、推挽式等，但任何形式的開關(guān)電源在工作過程中都會產(chǎn)生很強的電磁噪聲，它們或通過產(chǎn)品電源線以共模或者差模的方式向外傳播，或者通過機殼端口以輻射的方式向外傳播。經(jīng)驗表明，在進行輻射騷擾場強的測試過程中，如果在30～200 MHz頻率范圍內(nèi)的存在不合格現(xiàn)象，大多數(shù)原因都是產(chǎn)品使用的電源板電磁兼容性能不高所引起的。如圖1a所示，為某衛(wèi)星接收機產(chǎn)品輻射騷擾場強測試值，從圖中可以看出，在40～60 MHz頻率范圍內(nèi)，測試值呈包絡(luò)狀且超出限值 5 dB 以上，判不合格[1]。

開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁騷擾是多方面、多途徑的，所以產(chǎn)品設(shè)計者需在各方面均采取有效的抑制措施，可從以下幾個方面考慮[2]：

1)在直流電源輸出端插入共模濾波器，例如用鐵氧體磁環(huán)做成的共模扼流圈，電感量在1～3 mH即可。

2)在交流電源線的輸入端加裝共模或差模濾波器，防止由電源產(chǎn)生的共模和差模騷擾傳遞到公共電源網(wǎng)絡(luò)中；圖1b為在衛(wèi)星接收機的電源輸入端加鐵氧體磁環(huán)后的測試結(jié)果。

3)在開關(guān)電源的開關(guān)管兩端使用RC吸收電路，用以吸收浪涌電壓。

4)采用良好的屏蔽措施。

圖1 開關(guān)電源對輻射騷擾場強的測試結(jié)果的影響

3.2 調(diào)制解調(diào)板(主板)

調(diào)制解調(diào)板(主板)是實現(xiàn)衛(wèi)星電視廣播接收機產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)，是使設(shè)備達到電磁兼容要求的最關(guān)鍵部分，印制板的線路布線合理與否對產(chǎn)品的整體質(zhì)量及電磁兼容性能有至關(guān)重要的作用。在進行印制板設(shè)計的過程中應(yīng)注意以下2點[2]：

1)印制板上各部分電路應(yīng)相互之間沒有干擾，都能正常工作；

2) 印制板對外的傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射應(yīng)盡可能低，達到有關(guān)標準要求。

圖2a為某衛(wèi)星接收機頂盒輻射騷擾場強的測試曲線，從圖中可以看出，該產(chǎn)品在頻率266 MHz處測試場強值超過標準限值，測試結(jié)果為不合格。頻率226 MHz是衛(wèi)星接收機內(nèi)存芯片(DDR)的工作主頻，從測試結(jié)果可以看出，該產(chǎn)品在進行產(chǎn)品設(shè)計時并沒有考慮到印制板上內(nèi)存芯片的布置、引腳安排、輸入輸出布線等因素，從而造成了輻射騷擾場強測試超標。

印制板布線時，應(yīng)該先確認器件在板上的放置位置，然后布置地線、電源線、高速低速信號線等。在信號線布線設(shè)計時應(yīng)注意：

1)應(yīng)隔離相互不相容的信號線；

2)應(yīng)盡量減小信號環(huán)路面積；

3)應(yīng)考慮阻抗匹配問題；

4)應(yīng)在信號線輸入輸出饋線鏈接器端口插入高頻去耦電容；

5)應(yīng)設(shè)計專用的“EMC地”。按照以上原則整改后的測試曲線如圖2b所示。

圖2 主板線路布線對輻射騷擾場強的測試結(jié)果的影響

3.3 調(diào)諧單元

調(diào)諧單元又稱高頻頭，主要由輸入回路、高放回路、混頻電路、本振回路組成。調(diào)諧單元的工作頻率較高，且所有部件都集中在一個矩形金屬小盒內(nèi)，故其分布參數(shù)不容忽略，如果電路設(shè)計不當或金屬外殼接地不良，則在產(chǎn)品調(diào)諧過程中，本振頻率基波電壓及諧波電壓及其他干擾信號會通過輸入回路傳至天線端口，從而形成傳導(dǎo)電壓。

在進行調(diào)諧單元電路設(shè)計時，應(yīng)注意以下2點：1)應(yīng)使本振電路及輸入回路之間的分布參數(shù)盡量減小，以防本振基波及諧波通過輸入回路向外傳導(dǎo)發(fā)射；2)調(diào)整輸入回路帶寬，使本振頻率在輸入回路帶寬以外，則騷擾電壓無法通過[3]。

4 結(jié)語

近年來，隨著我國對于衛(wèi)星廣播電視事業(yè)的大力扶持，衛(wèi)星電視廣播接收機競爭日益激烈。大多數(shù)衛(wèi)星廣播電視接收設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)均對產(chǎn)品電磁兼容性能的有所關(guān)注，在產(chǎn)品設(shè)計階段和生產(chǎn)過程中各個生產(chǎn)廠家均采取了積極有效的措施，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。但也不排除少數(shù)企業(yè)為搶占市場占有率，不惜在生產(chǎn)采購環(huán)節(jié)不斷減低成本，在產(chǎn)品的設(shè)計階段和生產(chǎn)過程中缺乏對產(chǎn)品性能的考量，從而直接影響了專用衛(wèi)星電視廣播地面接收設(shè)備的良序發(fā)展。

在市場抽查環(huán)節(jié)，樣品不符合國家標準及被召回現(xiàn)象比比皆是。廣播電視接收設(shè)備的質(zhì)量好與壞不僅依賴于元器件質(zhì)量，還與產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝息息相關(guān)。僅以衛(wèi)星電視接收機(機頂盒)的電磁兼容性能為例，其性能的好壞除了與所選擇的元件質(zhì)量有直接關(guān)系，產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)、布線方式的變化都會影響產(chǎn)品的電磁兼容性能。由此，廣大衛(wèi)星廣播電視接收設(shè)備的生產(chǎn)廠家在不斷提高自身市場競爭力的同時，也要嚴把質(zhì)量關(guān)，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品性能。

[1] GB 13837， 聲音和電視廣播接收機及有關(guān)設(shè)備無線電騷擾特性限值和測量方法[S].2012.

[2] 沙斐著.機電一體化系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，1999.

[3] 陳業(yè)剛.電視接收機天線端子騷擾電壓的測量[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013(23)：68-69.

責任編輯：閆雯雯

Analysis on Electromagnetic Compatibility of Satellite TV Broadcast Receiver

LIU Yang1, HUO Hongyan2,WU Xiao2

(1.BeijingEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau，Beijing100176,China;2.NationalTestingandInspectionCenterforRadio&TVProductsofChina,Beijing100015,China)

As an important part of radio and television signal receiving, the satellite TV broadcasting receiver has become a focus.In this paper, the compulsive product certification of Satellite TV broadcast receiver is introduced. The electromagnetic compatibility of satellite TV broadcast receiver is analyzed in detail. The typical electromagnetic interferences from the important key are listed and the effective measures to restrain electromagnetic interference are presented. Finally, the paper points out that manufacturers should strictly control the quality of the product, improve product performance.

EMC; satellite TV broadcast receiver; switching power supply; modem board

TN949

A

10.16280/j.videoe.2015.18.007

2015-07-02

【本文獻信息】劉揚，霍宏艷，吳曉.衛(wèi)星電視廣播接收機電磁兼容性能分析[J].電視技術(shù),2015，39(18).