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电缆通信干扰的分析和对策

电缆通信干扰的分析和对策
电缆通信干扰的分析和对策

UCN 电缆通信干扰的分析和对策

钟耀球

(江西铜业公司贵溪冶炼厂,贵溪 335424)

摘 要:概要介绍了一个典型的DCS 系统配置情况,并对UCN 电缆干扰产生来源及传播途径进行了较详细的分析。同时阐述了EMI 电磁干扰、接地对UCN 电缆干扰的机理。提出了几种有效的解决抗干扰技术的方案措施和对策。经过两年多的实践运行,该项目解决了DCS 系统通信的故障问题,

关键词:DCS 系统 UCN 电缆 EMI 电磁干扰 屏蔽 接地

0 引言

贵冶闪速炉TDC-3000自控系统配置情况如图1所示,共有6台US 万能工作站,3台打字机,1台拷

贝机。2001年三期改造后,系统增加一套HPM23/24

控制单元,同时增加3台GUS 工作站,通过以上系统达到对贵冶熔炼闪速炉车间生产作业的自动化过

程控制方案的实现。

但由于外界环境的电磁干扰导致的UCN 电缆报

警一直是困扰Honeywell TDC3000/TPS 系统在我厂正常运行的问题。特别是2001年三期改造后,尤其螺旋给料机使用变频器以来,闪速炉DCS 系统UCN 电缆检测到每小时数以千计的UCN 冗余A/B 电缆噪音和通信数据包丢失报警。使得DCS 系统UCN 通信

频繁出现通信中断故障,系统无法投入正常运行。如果不及时解决UCN 电缆噪音问题,一旦主导UCN 通信的两根电缆同时故障则会造成整个DCS 系统通信瘫痪,由此引起整个DCS 终止运行,造成整个系统瘫痪,从而影响整个闪速炉生产作业。为确保DCS 系统安全顺序运行,因此提出了对熔炼DCS 系统UCN 通信故障攻关这一课题。

1 干扰的主要来源及途径

1.1 电磁干扰源的产生与类型

共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O 模件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。

差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种干扰叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。

1.2 UCN 通信电缆干扰的主要来源及途径

1.2.1 来自空间的辐射干干扰

空间的辐射电磁场(EMI )主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂。若TDC3000/TPS 系统置于所射频场内,就回收到辐射干扰,其影响主要通过两条路径:一是直接对TDC3000/TPS 内部的辐射,由电路感应产生干扰;而是对UCN 电缆通信内网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置(距离)及设备所产生的电磁场强弱有关,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆和TDC3000/TPS 系统局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

1.2.2 来自系统外引线的干扰

①来自电源的干扰

TDC3000/TPS 电源通常采用UPS 隔离电源。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化,大型电力设备起停、变频器、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态过电压冲击等产生的电磁干扰都会通过电源线路进行传播;

②来自信号线引入的干扰

与TDC3000/TPS 控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号引入干扰会引

图1 自控系统

起I/O 信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机。TDC3000/TPS 控制系统因信号引入干扰造成对UCN 通信电缆的干扰,由此引起系统电缆通信噪音;

③来自接地系统混乱时的干扰

TDC3000/TPS 控制系统的地线包括系MGR 主参考接地(系统及屏蔽地)、交流地和保护地等。而UCN 电缆的屏蔽是通过TAP 连接头的接地栓连接到保护接接地上,但由于安装、维护不到位等因素,往往使接地系统出现漏洞。这样就容易将各种电磁干扰通过接地进入系统中,干扰UCN 电缆通信质量。接地干扰的形成主要是不良接地,使得各种接地之间存在电位差,从而引起地环路电流。此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。

2 采取的总体思路及技术解决方案

① 首先从改进整个系统接地,把系统和通信屏蔽地与控制机柜的保护接地完全隔离分开,避免多点接地电位差不同造成的共摸干扰,改善系统的抗干扰能力。

系统接地方式有:浮地方式、直接接地(单点接地)方式和电容接地三种方式。对DCS 控制系统而言,它属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响,装置之间的信号交换频率一般都低于1 MHz ,所以DCS 控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。接地线的规格、接地电阻以及接地的位置和敷设方式均应符合规范和设计要求进行选用和施工。另外还应对不同性质的地区采用分开连接,主要有模拟地与数字地分开,直流地与交流地分开,强信号地与弱信号地分开等。特别要强调的是当信号源接地时,传输信号的电缆屏蔽层应在信号侧接地,反之,屏蔽层应在DCS 侧接地。信号线间最好不要有接头,如有接头时,电缆屏蔽层应牢固连接并做绝缘处理。多个测点信号的屏蔽层双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好并绝缘处理,选择适当的接地点单点接地。切记要避免两点甚至多点接地,以防止各接地点之间产生共地阻抗的电路偶合而造成的共摸干扰,改善系统的抗干扰能力;

② 改善系统的屏蔽能力,为了将电磁干扰尽量排除在通信电缆系统外,我们将闪速炉系统通信电缆穿过金属软管,并将软管一头接地。这在一定程度上消除了部分电磁干扰。另外一但通信电缆出现报警时,就对电缆连接的TAP 头进行酒精清洗和静电放电处理,如果还是无法消除电缆报警就只有更换TAP 。自2001年起至2003年年修期间,闪速炉系统系统勉强可以运行,但是系统每月至少有2~3次单根电缆通信故障产生以及至少每月更换3~4只TAP 电缆连接头;

③ 滤波是阻止干扰频率信号通过而允许有用频

率信号通过的一种技术。在这三种技术中,滤波技术是目前一种抑止电磁干扰最常见、最有效、最经济的

手段。尤其是铁氧体磁性材料作成的抗电磁干扰(EMI )滤波器,对电磁干扰(EMI )衰减速度快,频带范围宽,同时应保证工作频率范围内信号不失真,能适应各种

环境使用。铁氧体磁性材料作成的抗电磁干扰(EMI )

滤波器主要是通过铁氧体的复数磁导率与频率的关

系,改变不同成分配方及掺杂来实现铁氧体阻抗的频率特性和衰减频域;制成宽频域抗EMI 铁氧体材料和各种滤波器来抑制和减弱通过空间辐射传播的各种干

扰。在现场我们通过试验分析,低频辐射干扰对UCN 电缆的干扰影响不大,主要是高频辐射干扰对UCN 电缆的干扰影响。针对高频辐射干扰,我们采用日本TDK 公司生产的高频铁氧体磁环来解决高频辐射干扰,具体方法如图2所示,通过对每个节点(NODE )即站与站、TAP 连接头TAP 连接头之间的UCN 电缆上各加装三对高频磁环。但是采用不同厂家的铁氧体磁环的规格性能的不同,因此在使用铁氧体磁环时应特别注意。

3 结束语

经过2年多的长期攻关实践,该项目已于2003年12月3日开始投入正常运行。从2004年到2005年两年的运行情况来看,完全消除了外界电磁干扰对系统UCN 通信的干扰,解决了DCS 系统通信故障问题。

我们认为:此次攻关是非常成功的,对减轻系统维护人员的劳动强度、节省了更换进口通信TAP 连接头的费用及提高系统的可靠性能、提高系统的安全性能,保证熔炼长周期安全顺行生产、使得熔炼的作业率提高,都发挥出了极其重要的作用,其经济效益是不言而喻的。同时还可以在同类型工厂中已推广应用,其社会效益也是不言而喻的。

收稿日期:2006-03-27。

第一作者钟耀球,男,1965年生,吉林电气化专科学校,工程师;主要从事现场检测仪表的维护、使用和研究。

图2 TDC3000/TPS UCN 电缆连解图

地线干扰对策

地线干扰对策 4.1地环路对策从地环路干扰的机理可知,只要减小地环路中的电流就能减小地环路干扰。如果能彻底消除地环路中的电流,则可以彻底解决地环路干扰的问题。因此我们提出以下几种解决地环路干扰的方案。 A. 将一端的设备浮地如果将一端电路浮地,就切断了地环路,因此可以消除地环路电流。但有两个问题需要注意,一个是出于安全的考虑,往往不允许电路浮地。这时可以考虑将设备通过一个电感接地。这样对于50Hz的交流电流设备接地阻抗很小,而对于频率较高的干扰信号,设备接地阻抗较大,减小了地环路电流。但这样做只能减小高频干扰的地环路干扰。另一个问题是,尽管设备浮地,但设备与地之间还是有寄生电容,这个电容在频率较高时会提供较低的阻抗,因此并不能有效地减小高频地环路电流。 B. 使用变压器实现设备之间的连接利用磁路将两个设备连接起来,可以切断地环路电流。但要注意,变压器初次级之间的寄生电容仍然能够为频率较高的地环路电流提供通路,因此变压器隔离的方法对高频地环路电流的抑制效果较差。提高变压器高频隔离效果的一个办法是在变压器的初次级之间设置屏蔽层。但一定要注意隔离变压器屏蔽层的接地端必须在接受电路一端。否则,不仅不能改善高频隔离效果,还可能使高频耦合更加严重。因此,变压器要安装在信号接收设备的一侧。经过良好屏蔽的变压器可以在1MHz以下的频率提供有效的隔离。 C. 使用光隔离器另一个切断地环路的方法是用光实现信号的传输。这可以说是解决地环路干扰问题的最理想方法。用光连接有两种方法,一种是光耦器件,另一种是用光纤连接。光耦的寄生电容一般为2pf,能够在很高的频率提供良好的隔离。光纤几乎没有寄生电容,但安装、维护、成本等方面都不如光耦器件。 D. 使用共模扼流圈在连接电缆上使用共模扼流圈相当于增加了地环路的阻抗,这样在一定的地线电压作用下,地环路电流会减小。但要注意控制共模扼流圈的寄生电容,否则对高频干扰的隔离效果很差。共模扼流圈的匝数越多,则寄生电容越大,高频隔离的效果越差。4.2消除公共阻抗耦合 消除公共阻抗耦合的途径有两个,一个是减小公共地线部分的阻抗,这样公共地线上的电压也随之减小,从而控制公共阻抗耦合。另一个方法是通过适当的接地方式避免容易相互干扰的电路共用地线,一般要避免强电电路和弱电电路共用地线,数字电路和模拟电路共用地线。如前所述,减小地线阻抗的核心问题是减小地线的电感。这包括使用扁平导体做地线,用多条相距较远的并联导体作接地线。对于印刷线路板,在双层板上布地线网格能够有效地减小地线阻抗,在多层板中专门用一层做地线虽然具有很小的阻抗,但这会增加线路板的成本。通过适当接地方式避免公共阻抗的接地方法是并联单点接地,如图 4 所示。并联接地的缺点是接地的导线过多。因此在实际中,没有必要所有电路都并联单点接地,对于相互干扰较少的电路,可以采用串联单点接地。例如,可以将电路按照强信号,弱信号,模拟信号,数字信号等分类,然后在同类电路内部用串联单点接地,不同类型的电路采用并联单点接地。5.小结 地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗,当电流流过地线时,会在地线上产生电压,这就是地线噪声。在这个电压的驱动下,会产生地线环路电流,形成地环路干扰。当两个电路共用一段地线时,会形成公共阻抗耦合。解决地环路干扰的方法有切断地环路,增加地环路的阻抗,使用平衡电路等。解决公共阻抗耦合的方法是减小公共地线部分的阻抗,或采用并联单点接地,彻底消除公共阻抗.

航空无线电干扰分析

航空无线电干扰分析 无线电以及相关的技术和设备的快速发展,极大的颠覆了人们的通信方式,但是在实际的使用过程中,航空运行的安全却受到了影响和干扰,为了更好的实现对航空尤其是民航的运行安全的保障,有关部门应该加强对无线电的干扰分析。 关健词:无线电;干扰;分析 1 航空干扰产生的根源 飞机在飞行的过程中,一般处于两千米至一万米的高空,这种情况下,飞机的无线电信号也会形成几百公里的跨度范围,所以随着飞机的快速的飞行,无线电的信号也就会存在一定的误差,这种情况下,如果想要准确的定位飞机飞行过程中的干扰信号源,就具有相当大的难度,而且要想实现对这些干扰因素的排查,也需要相当大的人力和时间成本,因此,只有在飞机的飞行过程中,做好自身的防干扰工作,提升自己的抗干扰能力才是保证飞机的安全飞行的最重要的手段。 根据不同的飞机运行过程中干扰源,可以将飞机受到的无线电干扰分为自然干扰和人为干扰两大类,而在这两种干扰中,人为干扰占绝大多数,所以也是要重点预防的对象,一般来说人为的无线电干扰指的是在地面的无线电台发出的信号以及各种工业和科技以及医疗单位发出的无线电信号,还包括各类有线电信号的泄漏。 随着我国民航事业的不断发展,我国的民航通信整顿工作也取得了很大的进步和发展,这种情况下要想实现对民航的无线电干扰的预防,就必须要加强和提高自身无线电抗干扰的能力,以更好的应对各种大功率无线电设备在飞行过程中给飞机造成的飞机干扰,进一步保证飞机的飞行安全。在整顿工作结束后,我国的民航在飞行过程中出现的由于工业和科技以及医疗单位的无线电信号造成的干扰现象明显减少,即实现了对这种人为信号干扰很好的预防。但是值得注意的是,随着社会的发展和进步,人们的文化和娱乐生活的日益丰富,各种电台明显增多,这种情况下电台造成的调频信号也在运行过程中给飞机的飞行造成了严重的信号干扰,威胁了飞机的飞行安全和稳定。并且由于大部分电台的信号设置都位于海拔较高的山地,离飞机的航线更为接近,这无疑是对飞机飞行安全的一大威胁。这种情况下,有关部门应该针对广播电台的无线信号,认真的分析其运行的特点,做好对这些信号的抗干扰工作,因为这些广播信号的发射比较统一,大部分是由同一个天线发射和使用的,所以在实际的运行过程中信号比较集中,难以分离,所以危害更大。 2 航空电台通信干扰分析 2.1 航空电台受干扰地域分析

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电子通信过程中的常见干扰因素及控制措施 摘要随着现代社会经济的飞速发展,国内的电子通信已经逐渐进入了崭新发展阶段。但由于我国现有的国内通信技术尚不成熟,仍然存在着诸多常见的干扰因素影响了我国电子通信系统的安全稳定运行,因此需要迫切寻求控制措施,以此保证我国电子通信的良好发展。本文立足于现实,首先对电子通信进行简要概述,其次分析当前电子通信发展过程中面临的问题,最后提出控制措施,为解决常见的干扰因素制定切实可行对策,希望具有一定的借鉴意义和参考价值。 关键词电子通信;干扰因素;控制措施 进入新世纪以来,电子通信逐渐被应用于多个行业领域中,其中无线局域网成为当前居民比较认可的网络形式,并且局域网也被军工和国家相关机构有效运用。现阶段最常见的通信模式主要有蓝牙和wifi等多个模式[1],但是由于外界存在干扰因素,因此必须要考虑到现实环境才能深入分析,以便完成电缆自动网的相关配置检查。 1 电子通信概述 电子通信技术是目前最热门的技术类型之一,其应用范围极其广泛。如今电子通信技术表现出的普遍网络应用形式以无线局域网络为主,比如人们在日常生活中应用最为普遍的通信技术就是蓝牙技术。但在应用中其本身存在缺陷,对传输距离有严格限制,和其他传输方式相比较距离较短,因此为解决这一问题,wifi技术应运而生。但是在所有的通信技术中难以实现真正完全彻底的全真通信,中间传输的信号也容易受到外界环境的干扰和直接影响。因此,为了能够有效提升電子通信本身的效率和质量,就必须深入分析干扰因素,并对四周的环境进行调查研究,排查出实施细致环节中的问题,从而找出解决措施。 2 分析当前电子通信中常见的干扰因素 2.1 通信技术硬件干扰因素 硬件归属于通信技术中的主要媒介,其代表的硬件质量水平对于通信质量具有直接影响。一旦硬件本身出现故障,那么直接造成硬件设备的损坏,从而直接引发网络连接介质出现有关故障问题,最终导致整个局域网的通信不可避免进入到瘫痪的状态。因此,通信网络出现的故障问题,要严密查处隐患问题,由于硬件本身问题而发生的故障维修工作存在一定难度,如果在已经发生异常的情况下比较容易找出问题,这种在大范围网络环境汇总出现的客户端故障会增加排除工作的难度。 2.2 通信技术配置干扰因素 在日常生活和工作中,许多环境中的影响因素都会对电子通信质量造成损

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浅谈机场通信导航干扰 【摘要】随着无线电通信事业的迅猛发展,各种无线电台站数量日益增多,无线电干扰现象时有发生。民航飞行安全事关人们生命财产安全、事关经济社会发展稳定大局,有效地保障航空频率安全使用,无线电管理责无旁贷。本文在对机场通信导航干扰存在影响进行阐述的基础上,对航空通信导航产生干扰影响的主体因素进行探讨,并制定切实有效的应对策略。对有效预防干扰作用,提升可靠安全航空服务管理水平,确保飞机安全、畅通、准时的飞行,有重要地实践意义。 【关键词】机场;通信导航;干扰;安全 一、机场通信导航干扰所存在的影响 伴随通信领域的快速发展,各类无线电技术的创新应用,航空服务业务种类更为丰富,并令电磁空间变得较为拥挤,服务环境受到了一定影响,航空环境变得更为复杂,随之而来的无线电干扰也日益显著。该类干扰不但会对正常无线电通信形成负面影响,还密切关系到人民财产生命的健康安全,对航空通信导航形成了较大的干扰作用。保障航空导航通信的安全事关重大,是一项艰巨复杂的工作任务,事关我国的经济稳定发展、安全国防建设以及社会的和谐文明的提升。 二、机场通信导航干扰产生的因素分析 1、航空系统的内部因素 由干扰源划分,干扰影响包括非航空系统以及航空系统干扰。航空系统的内部因素是由于人们交通出行量的迅猛激增,令航班密集度显著提升,飞行流量快速增长,空管为有效的做好空中管制,机场之中与通信导航部门应用较多无线电设施辅助管理,进而形成了互相干扰问题,且有显著上升的势头。通常来讲,干扰源多为非航空因素,例如无线电通信设施、闭路电视等。该类仪器通常布设在一个机房中,进而令其形成了较为庞大、影响显著的电磁辐射体系。倘若兼容问题不良好的处置,将导致系统间的干扰影响,并有可能对飞行安全构成威胁。 2、航空系统的外部因素 航空系统的外部因素包括广电业务、医疗设施、工业生产等。广电业务特征在于应用大功率发射仪器持续的运行,通常台址设置在大城市区域,并位于高山的顶部布设差转台装置。由于业务应用频段同航空无线电相邻近,加之频率资源的限制,令其不断的上扩,而航空频率则持续下扩,进而令频段产生了拥挤现象,较易发生对航空业务的干扰影响。工业生产以及医疗设施应用产生的干扰影响,主体成因在于谐波以及杂散辐射。工业设施生产过程中,短期内的频率可靠稳定性不高,因此会形成显著的瞬时频偏现象。干扰信号同宽频偏以及低调频信号较为相近,该领域产生的干扰影响主体为噪声作用。再者,电力传输运行工作体系

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23_吴琛 整车线缆线束信号完整性及电磁辐射干扰仿真分析

整车线缆线束信号完整性及电磁干扰仿真分析 吴琛张敏* 吴睿张欢 (同济大学现代集成电磁仿真研发中心,上海市嘉定区曹安公路4800号电子与信息工程学院 201804) * 通讯作者:张敏博士教授同济大学电子与信息工程学院,min.zhang@https://www.doczj.com/doc/3d7465031.html, 摘要随着现代电子的飞速发展,电子系统也向高密度电子设备与高速信号的方向发展,从而导致设备间的电磁兼容(EMC)的问题日益突出,其中系统中的线缆线束是电磁兼容问题的一个重要方面。本文在CST电缆工作室?内仿真了某型号悍马车内的整个电缆网络系统,并观察其传导干扰(CE)特性,同时与CST微波工作室?协同仿真,观察其辐射干扰(RE)的特性。 关键词线缆线束,电磁兼容(EMC),仿真,CST电缆工作室?,CST微波工作室? Signal Integrity and Electromagnetic Interference Simulation Analysis of Car Cable Harness WU Chen, ZHANG Min*, WU Rui, ZHANG Huan (Modern Integrated Electromagnetic Simulation R&D Center (MIEMS), Tongji University 4800 Cao’an Road, Jiading District, Shanghai 201804) * Correspondent Author: Prof. Dr.-Ing. Min ZHANG, min.zhang@https://www.doczj.com/doc/3d7465031.html, School of Electronic and Information Engineering, Tongji University Abstract:With the rapid development of modern electron, the electric systems make progress in the direction of high density equipment and high rate signal, which results the electromagnetic compatible (EMC) problem more important among the devices. In the field of EMC, Cable harness is a significant problem in the whole system. In this paper, a cable harness network system in a hummer car is simulated in CST CABEL STUDIO?, and conducted emission performance will be observed. Then CST CABLE STUDIO? can be co-simulated with CST MICROWAVE STUDIO?, and radiated emission performance will be observed. Keywords: cable harness; EMC; simulation; CST CABLE STUDIO?; CST MICROWAVE STUDIO? 1 引言 当一套独立进行EMC辐射发射测试时完全合格的设备通过电缆连接起来后,整个系统就变得不再那么容易通过测试;而按照设计规范设计的整套电子系统设备往往由于电缆处置不当,而造成系统产生严重的EMC问题。这些都是因为电缆本身既是高效的电磁波接收天线,又是高效的辐射天线[1]。此外,导线之间由于高密度捆扎而导致的线间串扰,也常常是造成系统性能下降的主要原因。因此,电缆是既是传导干扰的良好通道,又是辐射干扰的重要源头。因此在整个系统布线设计时,电缆是尤其需要重点考虑的对象。 2 电磁兼容中的线缆线束问题 当两条电缆相距很近时,磁场耦合导致了多导体传输线中一条电缆的电磁能量耦合进了另一条或多条电缆中,像这类电磁场 ____________________________ 作者简介: 吴琛,男,硕士研究生,主要研究领域为微波通信、天线、电磁兼容理论和线缆线束EMC仿真技术等;张敏,男,同济大学特聘教授,主要研究领域为电磁场理论与计算电磁学、微波通信、电磁兼容理论等;吴睿,男,硕士研究生,主要研究领域为微波通信、射频电路、电磁兼容理论和PCB的EMC仿真技术等;张欢,女,硕士研究生,主要研究微波通信、天线、电磁兼容理论和机箱机柜的EMC仿真等。

民用航空导航信号的干扰分析

一、信号的干扰 近年来,由于通信事业飞速发展和无线电新技术、新业务、新制式的广泛应用,使得电磁空间越来越拥挤,电磁环境越来越复杂,各种无线电干扰也大量增加。这些干扰不仅影响到正常的无线电通信,关系到国家和人民生命财产的安全,也严重干扰了民航通信导航频率。保护航空无线电专用频率的使用安全是一项长期而艰巨的任务,事关国家经济发展、国防建设和社会稳定。 无线电干扰情况比较复杂,种类也比较繁多,必须具体情况具体分析。常见的产生干扰的原因有以下几种。 中频干扰:当干扰信号的频率等于或接近接收机的中频频率时,且前端电路的选择性不够好时,可能会使干扰信号加到混频器的输入端,进入中频并逐级放大,使输出失真,出现噪音,形成中频干扰。 交调干扰:若接收机的前置电路性能不好,使有用信号与干扰信号同时加到接收机的输入端,且这两种信号都受音频调制,就会出现交叉调制,即交调干扰。交调干扰的产生无需有用信号与干扰信号发生频率关系,只要干扰信号足够强,并且进入接收机的前端电路,就可能产生交调干扰。 互调干扰:互调干扰有接收机互调和发射机互调两种。两个或多个信号同时馈入接收机,具有宽频带特性接收机的高放电路的非线性作用产生了与有用信号相同或相近的频率分量,落入接收机通频带内造成互调干扰。存在两个发射信号时,由于发射系统的非线性,当一台发射机的输出级与另一台发射机的输出信号相互耦合时,产生互调干扰。 二、非航空系统干扰源 从干扰源的角度,干扰可以分为非航空源部干扰和民航内干扰两类。 非航空干扰:大致可以分为广播电视业务、工业、科学和医疗设备、移动通信业务、电力传输系统、有线电视传输系统,家用电子设备等。下面具体进行分析说明。 1.广播电视业务 广播电视业务基本特点是使用大功率的发射设备,连续工作,台址一般靠近大城市,多在高山顶峰设置差转台。广播电视业务所占频段与民航无线电业务频段紧密相邻,比如:74.6MHz~75.4MHz属民航导航(指点标)频段,76MHz~84MHz为广播电视业务,87MHz~108MHz为调频广播业务,108~117.975MHz属民航导航(ILS、VOR)频段,而117.975~137MHz为民航VHF通信频段。 由于广播电视及民航行业发展速度很快,但频率资源有限,造成广播频率日益向上扩展,民航频率向下扩展,使得频段内过于拥挤,因此极易对民航业务产生同频或邻频干扰。 广播电视业务的有害干扰主要表现在两个方面:一方面其残波辐射信号落入民航频段;另一方面两个或多个频率的广播信号在民航无线电接收机内形成互调,产生互调干扰频率落在民航频段内。 广播电视业务对航空导航信号产生干扰主要有如下几个原因。 设备质量差,广播电视部门从一些企业中选购的设备不符合无线电管理部门的无线电发射设备型号核准制度,造成了一些广播电台无发射设备型号核准证。 技术指标不合格,一些广播电台设备安装架设后,相关单位没有对其设备进行技术指标检测,由于发射机设备都是在大功率发射状态下工作,长年不进行维护保养,致使设备性能出问题或发生故障,干扰了民航通信导航。 台站设置不合理,一些单位在架设广播电视台时为架设方便或降低成本,没有考虑到台站的合理布局问题。 发射功率大,一些单位为达到既少设站,又提高信号覆盖范围而降低投入成本的目的,普遍采用在制高点(高山、高楼、高塔)用大功率发射的方法。不同广播电视台(有时甚至是同一个广播电台)在同一制高点甚至同一铁塔上设置频率相近发射台,满足了信号幅度足够大、间距足够小、一定频率关系这三个产生互调干扰的条件。 2.工业、科学和医疗设备 工业、科学和医疗设备(ISM)干扰主要由其谐波和杂散辐射产生。工业设备的短时间频率稳定性较差,会出现很大的瞬时频偏,因此其干扰信号类似于宽频偏、低调制频率的调频信号,工业、科学和医疗设备造成的干扰主要表现为噪声干扰。 3.电力传输系统 电力传输系统的电晕效应和间隙放电引起的无线电噪声,对民航无线电台站的电磁环境造成影响。有的高压线传输的载波控制信号,采用民航频段专用频率,也易对民航业务造成干扰。另外高压输电线路作为金属物体,对无线电导航信号会产生反射和再辐射,会改变导航信号的空中场型,容易形成无源干扰。 4.有线电视电缆传输系统 有线电视节目是用载波通过电缆系统传输,有的载波已占用了民航频段,如电视增补1、2、3频道,其图像载频分别为112.25MHz、120.25MHz、136.25MHz,伴音载频分别为118.75MHz、126.75MHz、142.75MHz,与民航VHF通信频率重合,因此可能发生由于射频能量泄漏造成对导航信号干扰,表现亦如广播电视业务,会有广播话音出现。 5.移动通信业务 社会上大量存在的无绳电话,有些厂家或用户会出于某种目的,将其额定功率提高,若其在机场附近或某些特殊区域(如高山)使用,极易对地面台或飞机造成电话话音干扰。 6.家用电子设备等 比如一些割草机等也会对航空导航信号产生干扰。 三、民航系统内部干扰源 现代民用机场特别是大型国际机场,由于航班密度高、飞行流量大,空管部门为了实施有效的空中管制,机场及通信导航台站内部各种无线电设备及非无线电设备之间产生的相互干扰,这类干扰同样影响到民航通信导航台站的正常工作,危及飞行安全。随着机场及通信导航台站各种电子设备的不断增加,此类干扰有不断上升的趋势。对民航无线电专用频率造成干扰的干扰源,绝大部分属于非航空干扰源。 现代民用机场配备的无线电通信导航设备和电子设备主要有如下几类: 无线电通信设备:比如短波电台主要用于远距离无线电通信;VHF超短波电台主要用于机场地空及地面通信调度和传递飞行数据;微波通信设备主要用于机场与通信导航台站的数据传输业务等。 各类雷达:主要用于监视飞机在空中的飞行状况。 各类导航设备:用于引导飞机起飞降落以及沿航线正确飞行。 计算机管理系统:用于多通道数字同步记录仪及雷达数据和飞行数据处理。 闭路电视系统:播放航班信息和电视节日。 以上这些设备,很多都放置在同一机房,使得整个机房成为一个庞大而又复杂的电磁辐射系统,如果系统间电磁兼容问题处理不好,势必造成系统间的相互干扰。严重时有可能危及飞行安全。 机场及通信导航台站的大量电子设备,都会产生电磁辐射,要完全消除机房内电磁辐射是不可能的。但如果其电磁兼容问题处理不好,对设备使用管理不当,都容易对通信导航系统造成有害干扰。因此认真研究和处理机房内部电磁兼容问题是十分必要的。应该从机房建设、设备布局、台站管理及其它技术层面统筹考虑,积极采取各种有力措施,处理好台站内部电磁兼容问题,消除内部干扰隐患,以保障飞行安全。 下面对通信导航台站产生的内部电磁干扰常见情况进行具体分析。常见情况有: 民航数据传输设备对通信导航频率造成的干扰。干扰源为通信导 民用航空导航信号的干扰分析 杭州萧山国际机场有限公司信息导航管理部任轶 [摘要]通信技术的飞速发展,使得电磁环境越来越复杂,各种无线电信号严重干扰了民航通信导航。本文给出了电磁干扰的分类 及其电磁干扰的具体情况。对民航内部干扰和非航空源干扰两类主要干扰源进行了具体的分析,并给出了消除两类干扰应当采取 的技术措施和行政措施来减少干扰,保障民用航空飞行的安全。 [关键词]导航干扰电磁环境 343 ——

无线通信网络中的射频干扰成因与对策

无线通信网络中的射频干扰成因与对策 射频干扰信号会给无线通信基站覆盖区域内的移动通信带来许多问题,如电话掉线、连接出现噪声、信道丢失以及接收语音质量很差等,而造成干扰的各种可能原因则正以惊人的速度在增长。 如今最新最先进的复杂电信技术还必须与旧移动通信系统(如专用无线通信或寻呼等)共存于一个复杂环境中,其中多数旧系统在以后若干年里还将一直用下去;与此同时,其它无线RF设备如数字视频广播和无线局域网等又会产生新的可能使通信服务中断的信号。由于环境限制越来越大,众多新业务竞相挤占有限的蜂窝站点,使得蜂窝信号发射塔上竖满了各种天线。而随着我们越来越多地通过移动电话联系、在互联网上观看多媒体表演和进行商业贸易,甚至不久我们的汽车、冰箱和电烤箱也将使用RF信号互相交流,通信的天空将变得更加拥挤。 引起RF干扰的原因 大多数干扰都是无意造成的,只是其它正常运营活动的副产品。干扰信号只影响接收器,即使它们在物理上接近发射器,发射也不会受其影响。下面列出一些最常见的干扰源,可以让你知道在实际情况下应该从何处着手,要注意的是大多数干扰源来自于基站的外部,也即在你直接控制范围之外。 ◆发射器配置不正确 另一个服务商也在你的频率上发射信号。多数情况下这是因为故障或设置不正确造成的,产生冲突的发射器服务商会更急于纠正这个问题,以便恢复其服务。 ◆未经许可的发射器 在这种情况下,其它服务商是故意在与你同一个频段上发射,通常是因为他根本没有拿到许可。他可能在一个频段上没有发现信号,于是假定没有人在使用

该频段,于是擅自加以利用。发放许可的政府机构通常有助于赶走这类无照经营者。 ◆覆盖区域重叠 你的网络或其它网络的覆盖区域在一个或多个信道上超过规定范围。天线倾斜不正确、发射功率过大或环境变化等都会引起覆盖区域重叠,如某人砍掉了一片树林或推倒一个建筑物,而这些原本可以阻挡另一位置上所发出的信号。 ◆自身信号互调 两个或两个以上信号混在一起后会形成新调制信号,但却不是任何所希望的信号。最常见互调是三次信号,例如两个间隔为1MHz的信号会在原高频信号之上1MHz和低频信号之下1MHz各产生一个新信号,如果原来两个信号分别处于800和801MHz频段,则将在799和802MHz出现三次信号。 ◆与另一发射器信号互调 互调干扰也可能由于一个或多个外部无线信号通过天线馈送同轴电缆,然后进入造成冲突的发射器非线性终端放大器造成,外来信号相互混杂并与发射器自己的信号混在一起,形成一个看上去像是通信频段中的“新”频率互调信号(经常都是不希望的)。 也可能由两个外部信号产生干扰信号,而造成冲突的发射器本身的信号没有参加,外部信号只是正好用到发射器的非线性级而混在了一起。在这种情况下,混在一起的两个信号没有一个有问题,肇事者是发射器。 解决这个问题有点难度,因为它要求对看上去工作正常的发射器进行改动。需要增加一个窄带滤波器以尽可能衰减外面的信号,再加一个铁氧体绝缘子使RF从发射器传送到天线并衰减馈线上返回的信号。在同时使用多个不同频率的发射塔上,业主经常要求所有发射器都安装这类滤波器和绝缘子。 ◆生锈的围墙/房顶等造成的互调

无线电干扰对航空器及地面导航设备的影响及原因分析

无线电干扰对航空器及地面导航设备的影响及原因分析 近年来,我国航空业发展迅猛,新建机场以及新开辟航线也如雨后春笋般不断涌现,使得人们的出行更加便利,很多人的生活方式也随之改变。目前,随着航空业规模的不断扩大,航空器及地面导航设备的数量也在不断增多。然而在实际工作中,航空器及地面导航设备受无线电干扰的情况也在近来频繁出现,严重时,甚至导致通讯及通信系统均无法完全处于安全运行的状态。因此,文章从无线电干扰对航空器及地面导航设备的影响进行分析,找出航空器及地面导航设备受到无线电干扰的原因,并提出几点针对性的解决方案。 标签:无线电干扰;航空器;导航设备;飞行;影响 目前,随着通信领域的飞速发展,各类无线电技术也呈现出日新月异的发展态势。这本是一件科技引领社会进步的好事,但在这样的背景下,许多未经批准的电台投入使用、无线电爱好者私下自行组装设备等状况频频发生,导致无线电干扰日益突出,航空业的安全运行环境面临严重威胁。无线电干扰不仅影响航空器及地面导航设备的正常运行,给航空安全问题造成负面影响,同时也给国民经济带来巨大损失。在航空领域,通信与通讯安全至关重要,这不仅关系到我国社会经济的进步,同时也与社会文明息息相关。在航空器运行过程中,一旦受到无线电干扰,其后果是非常严重的。所以,文章从以下几个方面对航空器及地面导航设备的无线电干扰问题进行探讨。 1 无线电干扰对航空器及地面导航设备的影响 1.1 互调干扰 互调干扰指的是发信机与收信机同时被输进两个或两个以上的频率信号时,电路就会呈现非线性特征。如果此时有另一个信号与当前信号的频率相同,那么也有可能通过发信机以及收信机,从而使有用信号受到干扰。互调干扰不仅能够降低通话质量,更严重者,甚至导致飞行员在飞行过程中无法与地面管制员取得联系,使得飞机安全无法得到全面的保障。不仅如此,互调干扰还可能导致机载电路失灵,从而影响设备正常运行甚至造成发射机的烧毁烧坏,给飞行安全带来严重隐患。 1.2 带外干扰 帶外干扰指的是接收机的杂散响应与发射机的杂散辐射产生的干扰。其中,杂散响应指的是接收机不仅可以收到有用的信号,还可以收到其他同相或同频率的信号。通常,杂散响应与接收机自身振动的频率有极大的关联。而杂散辐射干扰在UHF与VHF低频段出现[1],通常发射机通过晶体振荡器来获得高频率稳定度。要得到发射频率,主振频率要经多次倍频。倍频放大器与倍频器之间的非线性作用产生大量谐波,谐波的频率是主振频率的整数倍。如果倍频异常,谐波就会对接收机造成干扰。当机载或地面导航设备发生故障时,其工作频率会发生

电缆通信干扰的分析和对策

UCN 电缆通信干扰的分析和对策 钟耀球 (江西铜业公司贵溪冶炼厂,贵溪 335424) 摘 要:概要介绍了一个典型的DCS 系统配置情况,并对UCN 电缆干扰产生来源及传播途径进行了较详细的分析。同时阐述了EMI 电磁干扰、接地对UCN 电缆干扰的机理。提出了几种有效的解决抗干扰技术的方案措施和对策。经过两年多的实践运行,该项目解决了DCS 系统通信的故障问题, 关键词:DCS 系统 UCN 电缆 EMI 电磁干扰 屏蔽 接地 0 引言 贵冶闪速炉TDC-3000自控系统配置情况如图1所示,共有6台US 万能工作站,3台打字机,1台拷 贝机。2001年三期改造后,系统增加一套HPM23/24 控制单元,同时增加3台GUS 工作站,通过以上系统达到对贵冶熔炼闪速炉车间生产作业的自动化过 程控制方案的实现。 但由于外界环境的电磁干扰导致的UCN 电缆报 警一直是困扰Honeywell TDC3000/TPS 系统在我厂正常运行的问题。特别是2001年三期改造后,尤其螺旋给料机使用变频器以来,闪速炉DCS 系统UCN 电缆检测到每小时数以千计的UCN 冗余A/B 电缆噪音和通信数据包丢失报警。使得DCS 系统UCN 通信 频繁出现通信中断故障,系统无法投入正常运行。如果不及时解决UCN 电缆噪音问题,一旦主导UCN 通信的两根电缆同时故障则会造成整个DCS 系统通信瘫痪,由此引起整个DCS 终止运行,造成整个系统瘫痪,从而影响整个闪速炉生产作业。为确保DCS 系统安全顺序运行,因此提出了对熔炼DCS 系统UCN 通信故障攻关这一课题。 1 干扰的主要来源及途径 1.1 电磁干扰源的产生与类型 共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O 模件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。 差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种干扰叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。 1.2 UCN 通信电缆干扰的主要来源及途径 1.2.1 来自空间的辐射干干扰 空间的辐射电磁场(EMI )主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂。若TDC3000/TPS 系统置于所射频场内,就回收到辐射干扰,其影响主要通过两条路径:一是直接对TDC3000/TPS 内部的辐射,由电路感应产生干扰;而是对UCN 电缆通信内网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置(距离)及设备所产生的电磁场强弱有关,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆和TDC3000/TPS 系统局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。 1.2.2 来自系统外引线的干扰 ①来自电源的干扰 TDC3000/TPS 电源通常采用UPS 隔离电源。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化,大型电力设备起停、变频器、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态过电压冲击等产生的电磁干扰都会通过电源线路进行传播; ②来自信号线引入的干扰 与TDC3000/TPS 控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号引入干扰会引 图1 自控系统

影响民航航空导航信号的因素分析及管控措施

影响民航航空导航信号的因素分析及管控措施 近年来,随着民航事业的迅猛发展,航空无线电技术在民航通信中发挥着极其重要的作用,一旦民航无线电受到干扰,常常会影响导航信号的接收情况,阻碍民航航空通信工作的正常进行,对航空飞行安全构成严重威胁。基于此,为了确保民航航空导航的正常运行,应认真分析影响民航航空导航信号的因素,并及时采取科学有效的管控措施进行应对,以期为民航事业的健康、稳定发展提供可靠保障。 1.民航航空导航信号常见干扰类型 目前,民航航空导航系统信号干扰类型主要包括互调干扰、邻频道干扰、同频干扰、带外干扰。 1.1互调干扰 互调干扰主要指2个以上的频率信号同时发出或接收到信号,在电路的非线性影响下会有第3个频率产生,该频率会对同一时间段内有用的相似频率能否顺利通过发信机产生影响,在很大程度上将会阻碍有用频率的正常发射。互调干扰常常导致信号质量不良或者丢失,造成塔台与航空器之间的沟通联系受阻,甚至是无法连通的情况,对民航导航系统的正常运行产生影响,存在十分严重的航空安全隐患。互调干扰还会对设备造成损坏,在调式好发射机后,只有确保工作频率在输出电路的最佳谐振点上,才能保证电流电量最小,互调干扰信号会增加工作线路中失谐,增加了电流值,使得元器件发热严重,很容易造成发射机出现故障,影响航空飞行的安全可靠性。 1.2邻频道干扰 干扰台邻频道功率落入接收邻道接收机通带内造成的干扰通常称为邻频道干扰。民航通信电台较为接近的频段内极易出现邻频道干扰,发射机在信号发射的过程中,会有一定带宽的信号出现,在这些发射的信号中就有一部分较少的信号存在于民航通信导航电台频段内,进而被民航导航系统所接受,此时就会有邻频道干扰信号出现。

民用航空导航信号的干扰浅析

民用航空导航信号的干扰浅析 【摘要】现代的民用机场有着飞行流量大以及航班密度高的特征,机场、无线电设备、导航台站、非无线电设备之间都会产生干扰,外来电磁信号对于民用航空系统的影响是极大的,为此,需要做好台站以及内部导航频率的检查工作,在电子设备的发展之下,这些干扰也越来越大,本文主要分析民用航空导航信号的干扰因素以及抗干扰措施。 【关键词】通信工程论文发表,民用航空导航信号,干扰因素,对策 在我国通信事业以及无线电技术的发展下,电磁环境变得越来越复杂,无线电干扰情况也越来越严重,这不仅对于无线电通信产生一定的影响,也严重影响了民航通信导航频率,做好 民用航空导航信号的干扰工作十分的重要。 一、民航系统导航系统干扰分析 现代的民用机场有着飞行流量大以及航班密度高的特征,机场、无线电设备、导航台站、非无线电设备之间都会产生干扰,这也会在一定程度上影响导航台站的工作,严重的影响到飞行安全。 在电子设备的发展之下,这些干扰也越来越大,数据统计显示,对于民航系统干扰最大的 为非航空干扰源,这主要包括以下几种类型: 第一,无线电通信设备,包括微波通信设备、短波电台、VHF超短波电台; 第二,用于监视飞机飞行状态的雷达; 第三,引导飞机降落和起飞的导航设备; 第三,用于记录雷达数据与数字记录的计算机管理系统; 第四,用于播放电视节目和航班信息的闭路电视系统; 以上设备多放置在一个机房之中,这就导致机房变成一个电磁辐射系统,若没有处理好其中的电磁兼容问题,就会影响系统的运行,情况严重时,甚至会威胁到飞机的飞行安全。 此外,通信导航站台与机场在运行过程中都有电磁辐射,这种电磁辐射是无法完全消除的,

消除电磁干扰的措施分析

消除电磁干扰的措施分析 摘要:1990年的海湾战争已经给人留下这样的印象:常规的硬杀伤武器在战争中已不再是唯一主角,电子战能力的大小已成为决定胜负的关键之一。绝对控制着电磁频谱的多国部队在伊拉克百万大军尚未找到攻击目标时就将其击溃。美军的E-3预警机、F-4G“野鼬鼠”干扰机、隐形轰炸机和反辐射导弹都给人留下了深刻的印象。电子战越来越重要已勿容置疑。这种始于二战的战斗方式在低功率(kW)范围内已发展得十分成熟,相应的装备和作战方式可进一步挖掘的潜力已不大。作者认为,未来电子战的发展方向应是射频武器(功率在100MW以上)。 关键词:电子战干扰机诱饵射频武器高功率微波电磁脉冲 1. 引言 电子战是一种控制电磁频谱的战斗。电子战科学可分为三大部分:电子支援(ESM)、电子干扰(ECM)和电子抗干扰(ECCM)。电子支援是指对敌方雷达和无线电进行侦听,典型装备有美军的ALR-XX系列。电子干扰是指扰乱、欺骗和致盲敌方电子设备,它又分为有源干扰(如噪声干扰和欺骗干扰)和无源干扰(如投放铝箔条带和拽光弹两大类),先进的电子干扰根据ESM收集到的情报采取对抗措施。电子抗干扰主要包括电子情报(ELINT)和信号情报(SIGINT)以及保持友邻部队继续使用电磁频谱的有关行动。 有源干扰电子干扰是电子战中最重要的部分,而又以有源干扰为主。有源干扰主要包括以下几种机制:1、调辐载波干扰,即对恒定周期的载波进行幅度调制,它对雷达的作用距离有非常明显的影响。2、角度干扰,当扫描火控雷达的方位和高度信息存在于回波脉冲的调制成分中时所采用的一种对抗技术。干扰这个脉冲的办法是发射一个和雷达脉冲类似,但其调制信息与回波目标角度调制信息反相的脉冲。3、异步脉冲干扰,被认为是最有效的一种干扰方式,干扰脉冲频率几乎和雷达脉冲重复频率完全匹配,而且,干扰机还能发射该频率的倍数频率,如果干扰脉冲宽度大于雷达脉冲宽度,干扰效果更好。4、阻塞干扰,即对各个波段同时进行干扰。5、欺骗性干扰,一种特殊的电子干扰,主要用于对付火控雷达和寻的系统,它不是消除目标信息,而是阻止敌方建立有益的目标信息。它又分为人为性欺骗和模仿欺骗两种形式,人为性欺骗包括改变或模拟己方的电磁辐射来进行欺骗,模仿性欺骗包括将电磁辐射引进敌人的信道,以模拟敌

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