淺析TSW2500 500kW短波發(fā)射機(jī)高頻電磁干擾的解決辦法

王小龍

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局594臺(tái)）

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淺析TSW2500 500kW短波發(fā)射機(jī)高頻電磁干擾的解決辦法

王小龍

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局594臺(tái)）

摘 要：本文主要分析了中、短波發(fā)射機(jī)房高頻電磁干擾產(chǎn)生的機(jī)理，列舉了TSW2500 500kW短波發(fā)射機(jī)高頻電磁干擾的兩種故障現(xiàn)象，提出了針對(duì)此兩類干擾故障的實(shí)際解決方法，并對(duì)方法的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：TSW2500；短波發(fā)射機(jī)；電磁干擾；解決方法

TSW2500 500kW短波發(fā)射機(jī)是瑞士THALES公司研發(fā)的新型大功率發(fā)射機(jī)，該機(jī)型運(yùn)行穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制。但通過近幾年的實(shí)際維護(hù)發(fā)現(xiàn)，TSW2500發(fā)射機(jī)存在間歇性高頻電磁干擾問題，影響了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，以及電臺(tái)的安全播音工作。

1 故障現(xiàn)象

通過實(shí)際維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，TSW2500 500kW短波發(fā)射機(jī)高頻電磁干擾的主要表現(xiàn)為：發(fā)射機(jī)主控計(jì)算機(jī)表值和音頻信號(hào)處理（YCP24）板干擾。

1.1ECOS2主控系統(tǒng)表值干擾

ECOS2是TSW2500 500kW短波發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)軟件，主要實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)開、關(guān)機(jī)和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及保護(hù)功能。ECOS2系統(tǒng)受干擾的主要表現(xiàn)是發(fā)射機(jī)各表值異常顯示，具體分為以下兩種情況。

1.1.1發(fā)射機(jī)播音時(shí)ECOS2受干擾

ECOS2監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)表值：IaV1、VaV1、Ig1V2、Ig2V2、IaV2、VaV2、APD、PFW及高前、高末電子管燈絲電壓、水導(dǎo)，無干擾時(shí)表值如圖1示意：

高頻電磁干擾時(shí)，圖1中發(fā)射機(jī)各表值異常顯示，綠色彩條劇烈抖動(dòng)，不能正確顯示發(fā)射機(jī)表值信息，VfilV1、VfilV2、Water等發(fā)射機(jī)狀態(tài)量有明顯變化，但發(fā)射機(jī)播音正常，節(jié)目收測(cè)正常，發(fā)射機(jī)無告警提示。

1.1.2發(fā)射機(jī)在STANDBY（待機(jī)）狀態(tài)時(shí)ECOS2受干擾

STANDBY（待機(jī)）狀態(tài)時(shí)，ECOS2表值只顯示高前、高末燈絲及水導(dǎo)值，其余表值無顯示。受干擾時(shí)，所有監(jiān)測(cè)表值均有異常數(shù)字顯示，或大或小，或有或無，但發(fā)射機(jī)的STANDBY（待機(jī)）狀態(tài)并無改變，故障信息列表中也無任何異常信息告警。

1.2音頻信號(hào)處理（YCP24）板干擾

YCP24控制板屬于發(fā)射機(jī)PSM控制系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)發(fā)射機(jī)音頻信號(hào)預(yù)處理。YCP24板正常工作狀態(tài)如圖2示：

圖2中，綠色長(zhǎng)亮指示燈表示音頻信號(hào)處理方式為DSP/FPGA；紅色長(zhǎng)亮燈（SRC）表示數(shù)字信號(hào)采樣率轉(zhuǎn)換工作正常；最下方10～100%長(zhǎng)亮指示燈表示發(fā)射機(jī)調(diào)幅度，圖2中顯示的當(dāng)前發(fā)射機(jī)調(diào)幅度為90%。

當(dāng)YCP24板在發(fā)射機(jī)播音中受干擾，發(fā)射機(jī)掉高壓，降至STANDBY狀態(tài)，重合高壓加不

上，YCP24板調(diào)幅度指示燈全部長(zhǎng)紅，DSP/FPGA指示燈紅色長(zhǎng)亮，SRC指示燈滅，發(fā)射機(jī)故障告警提示：PSM控制系統(tǒng)故障。

圖1　發(fā)射機(jī)表值狀態(tài)圖

圖2　YCP24工作狀態(tài)圖

2 機(jī)理分析

電磁干擾是指有用信號(hào)以外的變化部分，是通常被稱為噪聲信號(hào)中能產(chǎn)生惡劣影響的那一部分。形成所有的電磁干擾都是由三個(gè)基本要素組成的。它們是：

a.電磁干擾源；

b.對(duì)該干擾能量敏感的接收器；

c.電磁干擾源引入傳輸?shù)浇邮掌鞯拿浇?，即傳輸通道?/p>

因此，相應(yīng)地對(duì)抑制所有電磁干擾的方法也應(yīng)由這三個(gè)基本要素著手解決。

大功率中、短波發(fā)射機(jī)房信號(hào)形式主要是高頻、高壓信號(hào)。TSW2500 500kW短波發(fā)射機(jī)受干擾的關(guān)鍵問題在于解決強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)的短波發(fā)射機(jī)之間的電磁干擾，以及靜電對(duì)計(jì)算機(jī)及數(shù)字電路系統(tǒng)的干擾，現(xiàn)就電磁場(chǎng)干擾理論在廣播電視技術(shù)中應(yīng)用及靜電屏蔽干擾進(jìn)行機(jī)理分析。

2.1電磁場(chǎng)干擾傳輸狀態(tài)的分類

輻射干擾：輻射電磁場(chǎng)引起的干擾，主要發(fā)生在與波長(zhǎng)相比擬距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。

感應(yīng)干擾：包括靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。靜電感應(yīng)是指高阻抗場(chǎng)的靜電稠合；電磁感應(yīng)是指低阻抗的電磁耦合。它們都是由近距離電磁場(chǎng)引起的，如平行布線，多芯電纜串音，整體機(jī)箱以及物體外殼接地不良形成一個(gè)大的感應(yīng)體，靜電場(chǎng)、電磁場(chǎng)的感應(yīng)在發(fā)射機(jī)內(nèi)普遍存在，靜電感應(yīng)是MOS 電路的大敵，由于發(fā)射機(jī)工作在高電壓大電流狀態(tài)，在輸入輸出線上同時(shí)又會(huì)構(gòu)成高電壓大電流回路，有較強(qiáng)的電磁感應(yīng)與外加高頻磁場(chǎng)干擾就會(huì)形成一個(gè)大的干擾源。

傳導(dǎo)干擾：指在傳播中侵入導(dǎo)線的干擾，電磁波通過電源回路、信號(hào)線和控制線侵入系統(tǒng)造成干擾，在大功率中波發(fā)射機(jī)房建設(shè)短波中心，有8個(gè)中短波頻率在工作，如引起傳導(dǎo)干擾將會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量受到損壞。

地線感應(yīng)干擾：指在地線上感應(yīng)出的各種干擾電壓，影響系統(tǒng)的正常工作，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生接地噪聲即指大地電流引起的電位差。地線上通常匯聚著不平衡電流、齊次諧波電流、浪涌電流等多種干擾信號(hào)。

2.2短波發(fā)射機(jī)間相互產(chǎn)生的電磁干擾

大功率短波發(fā)射機(jī)內(nèi)有大量的電感與電容器件，極易引起高頻磁感應(yīng)，相近的播音頻率間，會(huì)產(chǎn)生同頻與鄰頻串?dāng)_。

對(duì)于信號(hào)源的干擾。由于短波廣播功率大，電磁場(chǎng)強(qiáng)度高，短波發(fā)射臺(tái)音頻信號(hào)的輸入，主要來自于微波與衛(wèi)星傳輸，信號(hào)輸入線也具有天線作用，因此，短波電磁場(chǎng)會(huì)在信號(hào)輸入線中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

2.3短波發(fā)射機(jī)電源系統(tǒng)的干擾

電力線的傳導(dǎo)干擾：由于發(fā)射機(jī)使用同一供電系統(tǒng)，中、短波發(fā)射設(shè)備產(chǎn)生的干擾噪聲和無用輻射會(huì)通過電力線傳送產(chǎn)生相互串?dāng)_，干擾用電設(shè)備的正常工作。

電力線的天線效果：電力線是水平拉伸敷設(shè)的，因此對(duì)水平極化的電磁波來說，它本身就具有天線作用，中波廣播的無線電屬于垂直極化，但由于地面波在大地內(nèi)受到損失，實(shí)際上也產(chǎn)生水平分量，因此形成干擾源。另外，電力線雖然處于水平狀態(tài)，但也有垂直部分，因此對(duì)中、短波廣播的垂直極化波也起著天線作用，產(chǎn)生干擾。

2.4短波發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)干擾

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是用于監(jiān)測(cè)中、短波廣播發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集，以及對(duì)發(fā)射機(jī)的自動(dòng)遙控開關(guān)機(jī)。將其安裝在監(jiān)控室內(nèi)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)線路中產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)時(shí)，可能影響到中、短波廣播信號(hào)的監(jiān)聽與監(jiān)看，影響遙控系統(tǒng)的正常工作。

3 解決方法

根據(jù)對(duì)電磁感應(yīng)機(jī)理的分析，解決TSW2500 500kW發(fā)射機(jī)的干擾問題，應(yīng)從干擾源、受干擾器件及干擾通道三方面考慮解決。

3.1ECOS2控制干擾的解決辦法

發(fā)射機(jī)主控計(jì)算機(jī)的干擾源主要是發(fā)射機(jī)間的串?dāng)_，通過工控機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸線引入，干擾到數(shù)據(jù)采集卡及數(shù)據(jù)顯示部分。因此解決的思路是切斷干擾路徑，主要的實(shí)施方法是：工控機(jī)數(shù)據(jù)傳輸線加裝屏蔽措施，機(jī)箱殼可靠接地，布線時(shí)避免打彎及易引起渦流的走線方法。通過上述幾種措施避免主控計(jì)算機(jī)的干擾。

3.1.1調(diào)整機(jī)箱門簧片

工控機(jī)位于控制機(jī)箱中部，上部為頻率合成器和計(jì)數(shù)器，下部為TX和PSM控制系統(tǒng)，正常播音時(shí)控制機(jī)箱門應(yīng)該關(guān)閉，減少發(fā)射機(jī)間以及發(fā)射機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的電磁干擾。

門簧片具有松緊度，可以調(diào)節(jié)，當(dāng)簧片與機(jī)箱門接觸越緊密，干擾屏蔽效果越好，日常維護(hù)時(shí)，保持簧片的清潔與接觸緊度；

3.1.2機(jī)箱門周圍加銅皮濾網(wǎng)

控制機(jī)箱門框周圍用銅皮包裹一層，與機(jī)箱邊框的簧片更加緊密的接觸，起到更好的屏蔽作用，有效的阻斷了干擾的傳播路徑。

3.2YCP24板干擾解決辦法

YCP24故障板的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，電磁干擾造成A28（數(shù)字采樣率轉(zhuǎn)換）芯片燒。干擾源可能來自機(jī)器內(nèi)部瞬間的高頻高壓信號(hào)，以及控制系統(tǒng)電源的瞬間高頻干擾，干擾路徑可能是控制板電源部分或者音頻輸出線。可行的解決思路是切斷干擾源的傳輸路徑。

3.2.1數(shù)字音頻輸出線加雙層屏蔽

YCP24板有數(shù)字和模擬兩路音頻輸出通路，主用數(shù)字通路，備用為模擬輸出通路。根據(jù)切斷干擾路徑的思路，高頻干擾主要通過音周輸出線纜，串進(jìn)YCP24板，燒壞數(shù)字音周芯片A28。因此音頻處理器數(shù)字/模擬輸出線，采用雙層屏蔽線，單端接地，加強(qiáng)對(duì)干擾信號(hào)的屏蔽作用。

同時(shí)在發(fā)射機(jī)主控系統(tǒng)電源機(jī)箱加裝屏蔽蓋板，確保電源套箱與發(fā)射機(jī)高頻地連接，避免高頻電磁干擾信號(hào)對(duì)發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)電源部分的干擾，造成YCP24板芯片的損壞。

3.2.2音頻輸出線至PSM底板加裝數(shù)字濾波器

音周電纜至PSM控制系統(tǒng)底板之間，加裝數(shù)字濾波器，更進(jìn)一步對(duì)高頻干擾進(jìn)行濾波。

圖3　PSM控制系統(tǒng)供電框圖

3.3.3PSM控制系統(tǒng)電源加裝在線式UPS電源焊接。先焊好兩個(gè)柵極，再焊另一側(cè)兩個(gè)漏極，每次焊接時(shí)間最好不超過5秒。

第三，功放模塊的定期檢查維護(hù)。發(fā)射機(jī)每天開機(jī)后都要記錄功放模塊的工作參數(shù)，如功放管工作電流等。功放管的柵極偏置電壓通過功放后面板微動(dòng)開關(guān)接點(diǎn)連通。頻繁抽出和推進(jìn)功放模塊，會(huì)導(dǎo)致微動(dòng)開關(guān)觸片張力減弱甚至變形，因此，要妥善安排功放的檢修周期，盡量減少抽出和推進(jìn)功放模塊的次數(shù)。定期檢查功放合成器、吸收負(fù)載、濾波器的溫度，定期清潔功放模塊內(nèi)部的灰塵。

圖3中，綜合機(jī)箱送出AC 220V至AC/DC轉(zhuǎn)換模塊，將交流220V轉(zhuǎn)換為兩路直流電源，分別為DC5V、DC±15V，兩路直流電壓供給整個(gè)PSM控制系統(tǒng)。

YCP24板芯片燒故障，進(jìn)線AC220V改為在線式UPS輸出，保證輸出電壓穩(wěn)定，不受高頻干擾；同時(shí)，更換AC/DC模塊，確保直流電壓輸出穩(wěn)定，防止高頻電磁干擾信號(hào)串入PSM控制系統(tǒng)電源，燒壞YCP24板。

4 結(jié)語(yǔ)

上述抗干擾措施運(yùn)行一段時(shí)間后，ECOS2主控軟件干擾問題基本得到解決，發(fā)射機(jī)表值干擾問題再未出現(xiàn)； YCP24板芯片故障率明顯降低。實(shí)際運(yùn)行表明我們的抗干擾思路和方法是正確的，短波發(fā)射機(jī)房同類問題也可以應(yīng)用相似的辦法來解決，具有較好的通用性。

參考文獻(xiàn)：

［1］王保平．淺議如何預(yù)防與解決高頻電磁干擾問題［J］，廣播與電視技術(shù)，2010（12）．