E1同轴传输线上电磁干扰的抑制[1]

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$# 试验研究与分析
某产品在研发过程的 !/0 摸底测试中 $!1 线上的传导骚 扰指标严重超标 $其传导骚扰测量值如图 1 所示 ! !1 线传导骚 扰试验的达标是不少产品的难题 $ 很多产品最后是采取了 !1 同轴线收 %发二端同时直接接地的方式来达到相关要求的 ! 但 是 $234)3 #5678 第 +59 节指出 $如果 !1 同轴线收 %发二端同时 直接接地 $可能会由于二个地电位的不同引起通讯异常或者设 备的损坏 $ 因此建议在 !1 同轴线的接收端不要直接接地 $ 以 实现接收端屏蔽层与地的直流隔离 ! 这表明 $!1 线收 % 发二端 直接接地的方式不应成为产品普遍适用的设计方案 !
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图! 产品摸底测试中测得的 "! 线传导骚扰值
2 级电信端口传导共模 ! 非对称 " 骚扰限值
电压限值 &R.!Z ’ 准峰值 平均值 电流限值 &R.!- ’ 准峰值 平均值
为了实现该产品 !1 线 传 导 骚 扰 试 验 达 标 $ 以 便 今 后 能 顺利通过相关的国内 % 国际电磁兼容认证 $ 有必要找到在接收 端与地直流隔离情况下 !1 线 传 导 骚 扰 指 标 满 足 标 准 要 求 的 电磁骚扰抑制方案 !
图$
"% 信号发送端滤波设计图
图’
"# 线共模骚扰滤波方案
图&
在图 $ 的 抑 制 措 施 中 ! 发 送 端 的 同 轴 线 屏 蔽 层 是 直 接 接 地的 " 发 # 收端的接地点 %& #%’ 均位于 !" 信号出机架的同轴 头处 " 隔离变压器位于信号接口板上 ! 其它器件 ! 如共模电感
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!""#$# ! 安全与电磁兼容
%&’()* + (,-
电磁干扰抑制技术
!"# $%&&’())*+, -(./,+0+12
! ! ! ! 首先是产生 !" 信号的 !" 芯片 ! 这是 !" 线上共模骚扰
的主要根源 " 已有的测试结果表明 ! 只要 !" 芯片正常工作 !在 其收 # 发端就会产生共模骚扰 " 是否可以通过改变 !" 芯片内 部的工作方式 ! 使之在正常输出信号的前提下不产生共模骚 扰或者产生尽可能小的共模骚扰 ! 这一点有待于进一步研究 " 在已有 共 模 骚 扰 源 的 前 提 下 ! 必 须 通 过 采 取 抑 制 措 施 来 达到目的 " 在 采 用 同 轴 线 传 输 !" 信 号 时 ! 在 收 # 发 二 端 将 屏 蔽 层 直 接 接 地 !可 以 有 效 地 抑 制 线 上 的 共 模 骚 扰 ! 大 多 数 测 试 结 果 证 明 了 这 一 点 " 但 是 !基 于 本 文 开 头 提 到 的 理 由 !需 要 找 到 一 种 接 收 端 不 直 接 接 地 情 况 下 的 抑 制 方 案 " 为 此 !我 们 设 计了图 # 所示的滤波方案作为测试比较! 并将从中选择最 佳 的 组合 "
%& 转接板 ! 最后通过转接板将信号送到设备外 "
为了弄清 %& 线上共模骚扰 的 来 源 ! 我 们 进 行 了 以 下 试 验测试 #
’()(* 信号接口板在不同供电方式下的传导骚扰对比测试
测试了两种情况 # $* % 电 源 单 体 给 信 号 接 口 板 的 +,- 电 源 口 供 电 ! 板 上
等 ! 都在 !& 转接板上 " 对以下 不 同 滤 波 组 合 进 行 了 测 试 $ 组 合 中 没 有 列 出 的 器 件指没有采用 %& ’ 无 (&#() !,#/01&!2 ( ’ (3/()/&00 ! 4 ! ,$/010& 5 013 6 07$$ 6 0189 6 3 6 $1$ ! 2 ( $,$ 每次取其中之一 % ’ (3/()/300!4 !,8/$1$!2 ( ’ (3/()/300 !4 ! ,:/013 6 01## 6 0189 6 3 !2 ($,: 每 次 取 其中之一 % ’ (3/(’/300!4 !,3/,’/’90;2 !,#/013!2 ( ’ (3/(’/300!4 !,#/,:/013!2 ( ’ (3/(’/890!4 !,#/013!2 ( ’ (3/(’/8900!4 !,#/01##!2 " 测 试 结 果 表 明 ! 以 上 这 些 滤 波 组 合 中 !(3/(’/300!4 !
!# 引言
通 信 产 品 中 不 少 是 采 用 !" 线 来 实 现 通 讯 的 ! 根 据
电压 &R.!Z ’
#$%&’()*++, " 信 息 技 术 设 备 的 无 线 电 骚 扰 限 值 和 测 量 方
法 #$!* 线上的传导骚扰限值必须满 足 以 下 - 级 或 者 . 级 限 值要求 !
优化的抑制方案 " 在此基础上给出抑制 !1 线上共模骚扰的设计要求 " 关键词
!1 线
共模骚扰
抑制
%&’()*+(
?@ ABC DEFGF HI ACFAJ
!/2 FHKLMC G@ !1 MHENGEO OG@C GF E@EOPQCRJ
RGIICLC@A FKSSLCFFGH@ ACMB@GTKCF ELC
MHUSELCR E@R HSAGUGQCR IGOACLG@V MGLMKGA GF MBHFC@W OG@C ELC VGYC@W ,-./0)1’ !1 ALE@FUGFFGH@ OG@CJ !/2J FKSSLCFFGH@
XG@EOOP FHUC RCFGV@ RCUE@RF IHL FKSSLCFFG@V !/2 G@ !1 MHENGEO
:51 试验
关于信息技术设备中信号线上共模骚扰测量的试验方 法 和 试 验 布 置 $ #.+:’(;1++, & 或 02<=>:: ’ 根 据 信 号 线 的 不同提出 了 不 同 的 要 求 ! 如 果 采 用 屏 蔽 信 号 线 $ 其 试 验 布 置 如图 : 所 示 $ 测 量 的 是 共 模 骚 扰 电 流 ! 将 测 量 的 电 流 值 与 表
"% 信号接收端滤波设计图
器 # 共模电感 (3 和 !3 同轴传输线屏蔽层直接接地来实现 " 在接收端 !!3 线共模骚扰的抑制主要由 !3 隔离变压器 # 共模电感 (’ 和 !3 同轴传输线屏蔽层通过电容接地来实现 "
(& #() ! 各滤波电容 !*+, ! 以及没有画出的防浪 涌 器 件 +-.
.(.- 工 作 电 压 由 板 上 !/ 0 !/ 模块提供 &
$1 % 断 开 信 号 接 口 板 上 的 +,- 电 源 电 路 ! 板 上 .(.- 工 作电压由外部直流稳压电源提供 & 以上测试的目的是判断 %* 线 上 的 共 模 骚 扰 是 否 有 可 能 来自板上的 !/ 0 !/ 电源模块 & 信号接口板上的 !/ 0 !/ 模块 是一个干扰源 ! 对板上 +,- 电源端口的传导骚 扰 测 试 表 明 ! 电源端口有一些骚扰大的频点与 %* 线 上 一 些 骚 扰 大 的 频 点 比较接近 & 测试结果显示 ! 两种情况 下 %* 线 上 的 共 模 骚 扰 测 量 值 基本一致 & 这表明 !%* 线上的共模骚扰基本与板上 +,- 电源 模块无关 &
图 ! 屏蔽信号线传导骚扰测试的试验布置
损害其隔离度 ! 降低其衰减特性 &
’(’ 共模骚扰源分析
板上的 !"#$ 接头 ! 再经过屏蔽双绞线将 %& 信号送到机顶的 分析以上的试验结果 ! 我们得出以下几点结论 # $*% %* 线 上 共 模 骚 扰 的 根 源 主 要 来 自 %* 芯 片 ! 由 %* 芯 片 正 常 工 作 时 所 激 发 & %* 芯 片 的 发 送 端 和 接 收 端 是 浮 地 的 ! 只要 %* 芯片处于正常工作状 态 ! 其 发 送 端 和 接 收 端 均 将 产生对地的共模骚扰电压 & 这 些 共 模 骚 扰 电 压 经 过 %* 隔 离 变压器时 ! 将有很大一部分被衰 减 ! 衰 减 的 程 度 取 决 于 %* 隔 离变压器的隔离度 & 如果隔离变压器初 ( 次级线圈之间分布电 容 较 大 ! 或 </" 布 局 不 合 理 ! 造 成 初 ( 次 级 线 圈 之 间 耦 合 较 大 ! 则共模骚扰通过隔离变压器时的衰减就小 & 否则 ! 如果隔 离变压器初 ( 次 级 线 圈 之 间 分 布 电 容 较 小 ! 甚 至 初 ( 次 级 线 圈 之间采取了屏蔽隔离设计 ! 则共模骚扰通过隔离变压器时的 衰减就大 & 经过 %* 隔离变压器衰减后的共模骚扰将随 %* 信 号线向外传播 & 按标准要求 测 量 的 就 是 设 备 外 部 %* 信 号 线 上相对于地的共模电压 = 或电流 > & $1 % %* 线上共模骚扰的频谱分布与 %* 芯片发送的信号 $ 即 %* 线上传输的信号 % 的频谱 紧 密 相 关 & 共 模 骚 扰 频 谱 中 的最大值点与 %* 线上传输的 信 号 频 谱 中 的 最 大 值 点 有 对 应 关系 & $: % %* 线上的共模骚扰还有一个来源 ! 就是周围空间的 电磁骚扰 & %* 信号线周围的高频电磁能量在线上会感应出高 频电压 ! 这种高频电压将成为所测量骚扰的一部分 &
19: 共模骚扰滤波抑制方案及比较
根 据 ?"71;@A*77, $ 或 /BC<D11 %" 级 限 值 要 求 !%* 线 上 最大对地共模电压 $ 准峰值 % 在 39*;256E39;256 之间不能 大 于 约 *8F- $,+G"H- %! 在 39;256E.3256 之 间 不 能 大 于 ;F$I+G"H- %& 由标准中的测试方法可知 ! 如果 %* 信号采用屏蔽 信号线传输 ! 以上限值只对屏蔽层要求 ! 可不考虑屏蔽层内的 信号线 & 如果 %* 信号采用非屏蔽信号线传输 ! 则以上限值是 针对每根信号线的 & 由上面对 %* 线上共模骚扰原因的分析可知 ! 要 将 %* 线 上的共模骚扰抑制到标准要求的限值以下 ! 必须从几个方面 入手 &
1 或 表 : 的 电 流 限 值 进 行 比 较 $不 超 过 限 值 的 为 合 格 $否 则
为超标 ! 对于该产品 $!1 信号的路径是这样的 ( 信号接口板上的
!1 芯片产生 !1 信号 $ 经接口板上的隔离变压器后送到后背
!"#$%& ’ $()
安全与电磁兼容 ! *+,-.-
)
!)
电磁干扰抑制技术
1(*(1 %* 芯片 12 时钟不同供应方式下的传导骚扰对比测试
测试了三种情况 # $* % %* 芯 片 ’2 时 钟 由 信 号 接 口 板 本 身 提 供 ! 频 率
’3+,456 ’
$# % %* 芯片 #2 时钟由外部时钟 源 提 供 ! 时 钟 有 正 弦 波 和方波二种 ! 频率从 *778456 到 ’*33456 可调 ’ $. % 不提供 %* 芯片 ’2 时钟 & 通过上述测试得出以下结论 # $* % 时钟频率 为 ’3+,456 时 ! 外 部 时 钟 源 与 板 上 的 时 钟 源对应的 %* 线传导骚扰基本一致 ! 共 模 骚 扰 大 的 频 点 一 一 对应 & $’ % %* 芯 片 使 用 外 部 时 钟 源 时 ! 当 频 率 变 化 时 ! 共 模 骚 扰大的频点也随之变化 & $. % 当 不 供 给 %* 芯 片 ’2 时 钟 时 !%* 线 上 的 共 模 骚 扰
表! 频率范围 &7W"’;7W’ ’/[Q &7W’;]7 ’/[Q 表$ 频率范围 &7W"’;7W’ ’/[Q &7W’;]7 ’/[Q
% 级电信端口传导共模 ! 非对称 " 骚扰限值
电压限值 &R$!Z ’ 准峰值 平均值 电流限值 &R.!- ’ 准峰值 平均值
+\;,\ ,\
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电磁干扰抑制技术
!"# $%&&’())*+, -(./,+0+12
!" 同轴传输线上电磁干扰的抑制
-(./,+0+12 3+’ $%&&’())*,1 !"4 *, !5 6+78*70 9*,(
中兴通讯股份有限公司 马双武
摘
要
在试验研究的基础上 ! 对 !1 同 轴 传 输 线 上 电 磁 骚 扰 源 进 行 了 分 析 ! 测 试 比 较 不 同 的 滤 波 抑 制 措 施 ! 确 定 了
!"# $%&&’())*+, -(./,+0+12
非常小ห้องสมุดไป่ตู้&
’9*(: %* 隔离变压器在不同布局方式下的传导骚扰测试与比较
测试了两种情况 # $* % 隔 离 变 压 器 初 ( 次 级 线 圈 焊 在 信 号 接 口 板 上 同 一 个 地层面上 ’ $’ % 隔 离 变 压 器 初 级 线 圈 焊 在 信 号 接 口 板 上 ( 次 级 线 圈 翘起来另外飞线 ! 不焊在板上 & 测试结果显示 !%* 接口隔离变压器初 ( 次级线圈焊在信 号接口板上同一个地层面上时的共模骚扰 ! 比起次级翘起来 不焊在板上的共模骚扰 ! 在整个频段上要大 ; 分贝左右 & 这表 明 !%* 隔离变压器的初 ( 次级线圈布放在同一个地层面上会