浅析TSW2500 500kW短波发射机高频电磁干扰的解决办法

2016-05-30王小龙

西部广播电视 2016年5期

关键词：电磁干扰解决方法

王小龙

（作者单位：国家新闻出版广电总局594台）

浅析TSW2500 500kW短波发射机高频电磁干扰的解决办法

王小龙

（作者单位：国家新闻出版广电总局594台）

摘要：本文主要分析了中、短波发射机房高频电磁干扰产生的机理，列举了TSW2500 500kW短波发射机高频电磁干扰的两种故障现象，提出了针对此两类干扰故障的实际解决方法，并对方法的实际应用效果进行了简要阐述。

关键词：TSW2500；短波发射机；电磁干扰；解决方法

TSW2500 500kW短波发射机是瑞士THALES公司研发的新型大功率发射机，该机型运行稳定，自动化程度高，可以实现远程计算机控制。但通过近几年的实际维护发现，TSW2500发射机存在间歇性高频电磁干扰问题，影响了设备运行的稳定性，以及电台的安全播音工作。

1 故障现象

通过实际维护经验的总结，TSW2500 500kW短波发射机高频电磁干扰的主要表现为：发射机主控计算机表值和音频信号处理（YCP24）板干扰。

1.1ECOS2主控系统表值干扰

ECOS2是TSW2500 500kW短波发射机控制系统软件，主要实现发射机开、关机和设备状态监测及保护功能。ECOS2系统受干扰的主要表现是发射机各表值异常显示，具体分为以下两种情况。

1.1.1发射机播音时ECOS2受干扰

ECOS2监测的各项表值：IaV1、VaV1、Ig1V2、Ig2V2、IaV2、VaV2、APD、PFW及高前、高末电子管灯丝电压、水导，无干扰时表值如图1示意：

高频电磁干扰时，图1中发射机各表值异常显示，绿色彩条剧烈抖动，不能正确显示发射机表值信息，VfilV1、VfilV2、Water等发射机状态量有明显变化，但发射机播音正常，节目收测正常，发射机无告警提示。

1.1.2发射机在STANDBY（待机）状态时ECOS2受干扰

STANDBY（待机）状态时，ECOS2表值只显示高前、高末灯丝及水导值，其余表值无显示。受干扰时，所有监测表值均有异常数字显示，或大或小，或有或无，但发射机的STANDBY（待机）状态并无改变，故障信息列表中也无任何异常信息告警。

1.2音频信号处理（YCP24）板干扰

YCP24控制板属于发射机PSM控制系统，主要负责发射机音频信号预处理。YCP24板正常工作状态如图2示：

图2中，绿色长亮指示灯表示音频信号处理方式为DSP/FPGA；红色长亮灯（SRC）表示数字信号采样率转换工作正常；最下方10～100%长亮指示灯表示发射机调幅度，图2中显示的当前发射机调幅度为90%。

当YCP24板在发射机播音中受干扰，发射机掉高压，降至STANDBY状态，重合高压加不

上，YCP24板调幅度指示灯全部长红，DSP/FPGA指示灯红色长亮，SRC指示灯灭，发射机故障告警提示：PSM控制系统故障。

图1　发射机表值状态图

图2　YCP24工作状态图

2 机理分析

电磁干扰是指有用信号以外的变化部分，是通常被称为噪声信号中能产生恶劣影响的那一部分。形成所有的电磁干扰都是由三个基本要素组成的。它们是：

a.电磁干扰源；

b.对该干扰能量敏感的接收器；

c.电磁干扰源引入传输到接收器的媒介，即传输通道。

因此，相应地对抑制所有电磁干扰的方法也应由这三个基本要素着手解决。

大功率中、短波发射机房信号形式主要是高频、高压信号。TSW2500 500kW短波发射机受干扰的关键问题在于解决强磁场区的短波发射机之间的电磁干扰，以及静电对计算机及数字电路系统的干扰，现就电磁场干扰理论在广播电视技术中应用及静电屏蔽干扰进行机理分析。

2.1电磁场干扰传输状态的分类

辐射干扰：辐射电磁场引起的干扰，主要发生在与波长相比拟距离较远的场合。

感应干扰：包括静电感应和电磁感应。静电感应是指高阻抗场的静电稠合；电磁感应是指低阻抗的电磁耦合。它们都是由近距离电磁场引起的，如平行布线，多芯电缆串音，整体机箱以及物体外壳接地不良形成一个大的感应体，静电场、电磁场的感应在发射机内普遍存在，静电感应是MOS 电路的大敌，由于发射机工作在高电压大电流状态，在输入输出线上同时又会构成高电压大电流回路，有较强的电磁感应与外加高频磁场干扰就会形成一个大的干扰源。

传导干扰：指在传播中侵入导线的干扰，电磁波通过电源回路、信号线和控制线侵入系统造成干扰，在大功率中波发射机房建设短波中心，有8个中短波频率在工作，如引起传导干扰将会使整个系统传输的信号质量受到损坏。

地线感应干扰：指在地线上感应出的各种干扰电压，影响系统的正常工作，同时也会产生接地噪声即指大地电流引起的电位差。地线上通常汇聚着不平衡电流、齐次谐波电流、浪涌电流等多种干扰信号。

2.2短波发射机间相互产生的电磁干扰

大功率短波发射机内有大量的电感与电容器件，极易引起高频磁感应，相近的播音频率间，会产生同频与邻频串扰。

对于信号源的干扰。由于短波广播功率大，电磁场强度高，短波发射台音频信号的输入，主要来自于微波与卫星传输，信号输入线也具有天线作用，因此，短波电磁场会在信号输入线中产生感应电压。

2.3短波发射机电源系统的干扰

电力线的传导干扰：由于发射机使用同一供电系统，中、短波发射设备产生的干扰噪声和无用辐射会通过电力线传送产生相互串扰，干扰用电设备的正常工作。

电力线的天线效果：电力线是水平拉伸敷设的，因此对水平极化的电磁波来说，它本身就具有天线作用，中波广播的无线电属于垂直极化，但由于地面波在大地内受到损失，实际上也产生水平分量，因此形成干扰源。另外，电力线虽然处于水平状态，但也有垂直部分，因此对中、短波广播的垂直极化波也起着天线作用，产生干扰。

2.4短波发射机监测、控制系统产生的电磁感应干扰

监测系统是用于监测中、短波广播发射机的各项数据的采集，以及对发射机的自动遥控开关机。将其安装在监控室内，采用先进的计算机系统进行监控，当线路中产生感应信号时，可能影响到中、短波广播信号的监听与监看，影响遥控系统的正常工作。

3 解决方法

根据对电磁感应机理的分析，解决TSW2500 500kW发射机的干扰问题，应从干扰源、受干扰器件及干扰通道三方面考虑解决。

3.1ECOS2控制干扰的解决办法

发射机主控计算机的干扰源主要是发射机间的串扰，通过工控机的数据传输线引入，干扰到数据采集卡及数据显示部分。因此解决的思路是切断干扰路径，主要的实施方法是：工控机数据传输线加装屏蔽措施，机箱壳可靠接地，布线时避免打弯及易引起涡流的走线方法。通过上述几种措施避免主控计算机的干扰。

3.1.1调整机箱门簧片

工控机位于控制机箱中部，上部为频率合成器和计数器，下部为TX和PSM控制系统，正常播音时控制机箱门应该关闭，减少发射机间以及发射机内部产生的电磁干扰。

门簧片具有松紧度，可以调节，当簧片与机箱门接触越紧密，干扰屏蔽效果越好，日常维护时，保持簧片的清洁与接触紧度；

3.1.2机箱门周围加铜皮滤网

控制机箱门框周围用铜皮包裹一层，与机箱边框的簧片更加紧密的接触，起到更好的屏蔽作用，有效的阻断了干扰的传播路径。

3.2YCP24板干扰解决办法

YCP24故障板的检测发现，电磁干扰造成A28（数字采样率转换）芯片烧。干扰源可能来自机器内部瞬间的高频高压信号，以及控制系统电源的瞬间高频干扰，干扰路径可能是控制板电源部分或者音频输出线。可行的解决思路是切断干扰源的传输路径。

3.2.1数字音频输出线加双层屏蔽

YCP24板有数字和模拟两路音频输出通路，主用数字通路，备用为模拟输出通路。根据切断干扰路径的思路，高频干扰主要通过音周输出线缆，串进YCP24板，烧坏数字音周芯片A28。因此音频处理器数字/模拟输出线，采用双层屏蔽线，单端接地，加强对干扰信号的屏蔽作用。

同时在发射机主控系统电源机箱加装屏蔽盖板，确保电源套箱与发射机高频地连接，避免高频电磁干扰信号对发射机控制系统电源部分的干扰，造成YCP24板芯片的损坏。

3.2.2音频输出线至PSM底板加装数字滤波器

音周电缆至PSM控制系统底板之间，加装数字滤波器，更进一步对高频干扰进行滤波。

图3　PSM控制系统供电框图

3.3.3PSM控制系统电源加装在线式UPS电源焊接。先焊好两个栅极，再焊另一侧两个漏极，每次焊接时间最好不超过5秒。

第三，功放模块的定期检查维护。发射机每天开机后都要记录功放模块的工作参数，如功放管工作电流等。功放管的栅极偏置电压通过功放后面板微动开关接点连通。频繁抽出和推进功放模块，会导致微动开关触片张力减弱甚至变形，因此，要妥善安排功放的检修周期，尽量减少抽出和推进功放模块的次数。定期检查功放合成器、吸收负载、滤波器的温度，定期清洁功放模块内部的灰尘。

图3中，综合机箱送出AC 220V至AC/DC转换模块，将交流220V转换为两路直流电源，分别为DC5V、DC±15V，两路直流电压供给整个PSM控制系统。

YCP24板芯片烧故障，进线AC220V改为在线式UPS输出，保证输出电压稳定，不受高频干扰；同时，更换AC/DC模块，确保直流电压输出稳定，防止高频电磁干扰信号串入PSM控制系统电源，烧坏YCP24板。