短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)環(huán)路接地問題的危害及解決思路

摘 要

近些年來，信息技術(shù)的飛速發(fā)展帶動了廣播電視技術(shù)的進(jìn)步，這也使各基層臺站實現(xiàn)了信息化、數(shù)字化、自動化的管理，極大促進(jìn)了廣播電視事業(yè)的發(fā)展。不過，隨著各基層臺站建設(shè)的不斷深入，短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)的環(huán)路接地問題也越來越突出，從而嚴(yán)重阻礙了廣播電視事業(yè)的發(fā)展，對短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)環(huán)路接地問題的解決已經(jīng)迫在眉睫。為此，本文通過對短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)的接地方式進(jìn)行探討，深入分析了環(huán)路接地問題的產(chǎn)生原因，明確了環(huán)路接地問題的危害，以此探討短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)環(huán)路接地問題的相關(guān)解決思路。

【關(guān)鍵詞】短波廣播發(fā)射機(jī) 計算控制系統(tǒng) 環(huán)路接地問題 危害

科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，使廣播電視事業(yè)得到了日新月異的發(fā)展，眾多先進(jìn)的電子設(shè)備也紛紛的被用于廣播電視領(lǐng)域當(dāng)中，但由于短波廣播發(fā)射機(jī)的運行頻率較高，這使其在運行過程中極易受到各種電子及微電子設(shè)備的影響，從而產(chǎn)生非常嚴(yán)重的電磁干擾問題，而電磁干擾問題又被稱為環(huán)路接地問題。環(huán)路接地問題不僅極大影響了短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也使廣播電視節(jié)目的質(zhì)量受到很大影響，甚至還會造成系統(tǒng)損壞。因此，采取相應(yīng)的解決措施來消除環(huán)路接地問題具有十分重要的意義。

1 短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)的接地方式

在短波廣播發(fā)射機(jī)中，其接地線主要由三個部分組成，分別是工作接地、保安接地與高頻接地。工作接地與保安接地的作用是為了確保短波廣播發(fā)射機(jī)能夠安全運行，避免過大電流給人體帶來傷害，在對工作接地與保安接地進(jìn)行設(shè)置時，必須嚴(yán)格按照電力規(guī)定的流程及標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行布置。而高頻接地的作用則是為了消除其他電子及微電子設(shè)備給其帶來的電磁干擾問題，而在對高頻接地進(jìn)行布置時，必須要確保發(fā)射機(jī)具備良好的高頻地電位。在短波廣播發(fā)射器中應(yīng)設(shè)置專用的地接線，要確保地接線能夠從機(jī)箱末端的槽路中進(jìn)行引出，使其能夠與接地極進(jìn)行穩(wěn)定連接。此外，還要確保發(fā)射機(jī)的機(jī)箱中都要具備相應(yīng)的保安接地。短波廣播發(fā)射機(jī)之所以會產(chǎn)生環(huán)路接地問題，最主要的原因還是在于高頻信號接地布置不合理造成的。因此，本文便對高頻接地進(jìn)行深入的探討。

1.1 短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)環(huán)路接地問題的產(chǎn)生原因

在短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)中，之所以會產(chǎn)生環(huán)路接地問題，其中有很大一部分原因是由于高頻信號接地布置不合理造成的，除此之外，交流電路與直流電路也會產(chǎn)生環(huán)路接地問題，即電磁干擾。高頻接地的布置目的是為了消除電磁場對短波廣播發(fā)射機(jī)的電磁干擾，這也使其成為消除電磁干擾問題的主要手段。眾所周知，短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)的接地線是存在電壓的，由于短波廣播發(fā)射機(jī)在運行過程中的頻率較高，這也使高頻地線的阻抗也較大，根據(jù)歐姆定律公式來分析，當(dāng)高頻接地線的阻抗增大時，其內(nèi)部的交流電阻會受到趨膚效應(yīng)的影響，進(jìn)而使電流匯聚到接地線的導(dǎo)體表面，這時電流的實際截面就會大大減小，使電阻進(jìn)一步增加，電阻的增加會使接地線兩端的電壓明顯增大，這時線路的兩端就會形成電位差，從而造成電磁干擾現(xiàn)象，這也正是環(huán)路接地問題產(chǎn)生的根本原因。在短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)中，激勵器、高頻放大器及寬頻裝置都會對控制系統(tǒng)的環(huán)路接地問題產(chǎn)生重要影響。因此在進(jìn)行高頻接地布置時，必須要采用多點接地的方式來布置，以此降低和消除高頻接地線中的分布電容與電感。

1.2 高頻接地線的布置方法

短波廣播發(fā)射機(jī)的頻率普遍要超過1兆赫茲，如此大的運行頻率，必然會產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)路接地問題。因此在對高頻接地線進(jìn)行布置時，應(yīng)采用多點接地的布置方式。所謂多點接地布置，就是將計算控制系統(tǒng)中的各個回路采用同一塊接地平板來進(jìn)行替代，之所以要進(jìn)行這樣布置，是因為高頻接地線中的感抗和短波廣播發(fā)射機(jī)的運行頻率及地線的長度是成正比關(guān)系的，短波廣播發(fā)射機(jī)的頻率越高，則共地阻抗就會越大，共地阻抗的增大會進(jìn)一步增加電位差，進(jìn)而使環(huán)路地接問題更為明顯，電磁干擾現(xiàn)象也就越嚴(yán)重。因此，在對高頻接地線進(jìn)行布置時，必須要確保高頻地線的長度要盡可能的縮短，并且在對高頻接地線進(jìn)行多點接地時，還要盡可能的找出最低阻值的區(qū)域來進(jìn)行接地。此外，環(huán)境中的雜散電容也極容易造成環(huán)路接地問題，而通過對高頻接地線進(jìn)行多點接地，能夠有效消除雜散電容所帶來的環(huán)路地接問題。

2 短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)環(huán)路接地問題的危害

由于短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)的運行環(huán)境較為復(fù)雜，各種電子設(shè)備及微電子設(shè)備眾多，這就極容易發(fā)生環(huán)路接地問題，產(chǎn)生電磁干擾現(xiàn)象，因此在對短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)對多個方面的因素進(jìn)行充分考慮，以此盡量降低干擾環(huán)境給控制系統(tǒng)帶來的不利影響。在短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)中，主要有兩個大電流回路，如果系統(tǒng)中的某個回路中的電流超過另一個回路，就勢必會對電流較低的回路造成電磁干擾。在控制系統(tǒng)中，傳感器是嵌入到計算機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中的，傳感器與計算機(jī)控制系統(tǒng)分別采用兩個回路，其中計算機(jī)控制系統(tǒng)的接地是將安全地和電源進(jìn)行連接的，而傳感器的接地則是將其與大功率設(shè)備采用另一個電路和安全接進(jìn)行連接的，這也使傳感器和大功率設(shè)備共用一個回路。從理論角度進(jìn)行分析，交流安全接地回路是不存在電流的，但實際上卻并非如此，當(dāng)交流安全電路被激活時，傳感器中的微處理器與接地端的電壓就會存在明顯差異，進(jìn)而形成電壓差，電壓差會造成計算機(jī)控制系統(tǒng)與傳感器之間的電纜中產(chǎn)生接地環(huán)路電流，進(jìn)而引發(fā)環(huán)路接地問題。環(huán)路接地問題的產(chǎn)生不僅會使計算控制系統(tǒng)出現(xiàn)較大誤差，還會進(jìn)一步造成系統(tǒng)的芯片損壞。

如果傳感器接地回路與控制系統(tǒng)接地回路中的電位差過大，還有可能會造成控制系統(tǒng)的工作連接通路中斷。而這還不是最嚴(yán)重的，當(dāng)大功率設(shè)備運行時，會使接地回路中的電位差瞬間增大，進(jìn)而形成電壓浪涌，強(qiáng)大的電壓會瞬間將控制系統(tǒng)中的驅(qū)動電路擊穿，甚至還會造成系統(tǒng)的芯片發(fā)生爆裂，從而引發(fā)非常嚴(yán)重的火災(zāi)事故。除此之外，當(dāng)系統(tǒng)中的直流接地出現(xiàn)電位差時，也會引發(fā)計算控制系統(tǒng)發(fā)生較大誤差。例如，通過在短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)中的下位機(jī)與上位機(jī)利用同一根通信電纜進(jìn)行連接，而下位機(jī)與上位機(jī)的電源插頭卻分別插在不同插座當(dāng)中，這就極有可能造成直流接地產(chǎn)生電位差，進(jìn)而引發(fā)環(huán)路接地問題，使系統(tǒng)信息出現(xiàn)明顯誤差。endprint

3 短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)環(huán)路接地問題的解決思路

3.1 對多點接地進(jìn)行靈活布置

環(huán)路接地問題的產(chǎn)生最根本的原因在于設(shè)備間的地線中存在電位差，并且設(shè)備自身所處的電磁場環(huán)境。因此為了消除控制系統(tǒng)的環(huán)路接地問題，就必須對高頻地線進(jìn)行靈活的多點接地布置，在進(jìn)行多點接地布置時，應(yīng)盡量減少高頻地線的長度，并且需要找出低阻值地點來進(jìn)行地線接地，盡量避免在雜散電容環(huán)境中進(jìn)行接地，以此最大限度的減小地線阻抗，降低電磁環(huán)境及其他設(shè)備的干擾電壓，從而達(dá)到消除環(huán)路接地問題的目的。

3.2 采用物理隔離手段消除環(huán)路接地問題

僅僅通過高頻地線的多點接地是難以對環(huán)路接地問題進(jìn)行消除的，因此必須采取相應(yīng)措施來對干擾問題進(jìn)行屏蔽與隔離。我們可通過對趨膚效應(yīng)的利用，來通過物理手段對電磁干擾進(jìn)行隔離?？梢酝ㄟ^對短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)的接地方式進(jìn)行改變，將機(jī)箱中的地線與其他機(jī)箱進(jìn)行連接，通過與之相連機(jī)箱的接地來達(dá)到隔離的效果。此外，還可以通過在系統(tǒng)線路中設(shè)置光耦合器件、隔離變壓器等方式來實現(xiàn)對電磁環(huán)境的隔離。還可以通過將導(dǎo)電性能良好的金屬，如銅、鋁等金屬制作成隔離容器，將需要進(jìn)行隔離的電路放到隔離容器當(dāng)中，以此達(dá)到隔離效果。

3.3 傳輸模式與通信模式的改變來消除環(huán)路接地問題

短波廣播發(fā)射機(jī)計算控制系統(tǒng)需要經(jīng)常對信號進(jìn)行傳輸，而由于其所處環(huán)境復(fù)雜、電子設(shè)備較多等原因，致使常常發(fā)生環(huán)路接地問題。因此，為了進(jìn)一步消除環(huán)路接地問題，應(yīng)對傳輸模式與通信模式進(jìn)行改變，在進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信號傳輸時，應(yīng)通過光纖電纜接口的使用來避免電器連接與共地問題。而在近距離的信號傳輸時，可以通過光電隔離式串行通信模式的應(yīng)用來消除。此外，還要明確規(guī)定大功率設(shè)備嚴(yán)禁與其他安全接地回路進(jìn)行共用，以此降低電壓浪涌給系統(tǒng)造成的損失。

4 結(jié)語

總而言之，廣播電視事業(yè)直接關(guān)系到社會的民生發(fā)展，而其技術(shù)含量也非常高，因此，為了確保其能夠為民眾提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，就必須采取相應(yīng)措施來消除環(huán)路接地問題，以此確保短波廣播發(fā)射器計算控制系統(tǒng)能夠得以穩(wěn)定、可靠的運行，進(jìn)一步推動廣播電視事業(yè)的發(fā)展。

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作者簡介

聶全民（1976-），男，陜西省寶雞市人。工程師。國家新聞出版廣電總局724臺機(jī)房副主任。研究方向為短波發(fā)射機(jī)傳輸與發(fā)送。

作者單位

國家新聞出版廣電總局724臺 陜西省寶雞市 721000endprint