抑制电磁干扰的新型电话机设计

张宗璐，綦晓春

(烟台职业学院电子系，山东烟台264670)

抑制电磁干扰的新型电话机设计

张宗璐，綦晓春

(烟台职业学院电子系，山东烟台264670)

根据电磁兼容理论，提出了一种解决无线电广播电台发射塔附近的住户的固定电话总会存在广播音串扰的问题的方法。从分析电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备入手，通过对有源器件的选型和印制板设计、接地设计、屏蔽设计、滤波设计和瞬态骚扰抑制对电话机进行电磁兼容设计。最后给出了仿真数据，取得了较好的效果。

电磁干扰;电磁兼容;滤波器

1 引言

现在有很多地方特别是无线电广播电台发射塔附近的住户，其固定电话总会存在广播音串扰的问题，严重时会导致无法通话，这是一个老问题，一直没有得到很好的解决，说到底就是一个电磁兼容的问题，本文要讲述的就是广播串音产生的机理，传播途径，表象和解决办法。

电话机的广播串扰是一种电磁干扰，造成电磁干扰主要有三要素:骚扰源、耦合途径、敏感设备。通过分析，只能对传播途径及敏感设备作改进或限制，以达到抑制骚扰源的目的。针对传播途径，分析出广播串音的主要载体是高频的短波，主要是针对fm波段的。只要把广播的载波抑制掉或衰减掉就可以达到一定的目的。同时，如果设备不做改进的话，也会感应出广播信号，因此也要对设备进行线路板的改进。针对线路上的传导辐射，最有效的办法就是做滤波器。最终通过这两方面的改进，经过实践检验，成功的解决了这个问题。

2 解决方法

对广播串扰的问题来说，骚扰源就是广播发射塔，要想抑制骚扰源是不大可能的了，只能通过其他途径:一是切断耦合途径、二是保护敏感设备，提高敏感设备的抗干扰性。

2.1 切断耦合途径

完全切断耦合途径是不可能的，只能做到适当的抑制，针对广播串音传播途径的特点(主要是空间传导辐射引起的感应信号在线缆中的传导辐射)，在敏感设备前端加了一个滤波器，经过现场观察与测试，确定了引起串音的是短波段，70MHz－108MHz，因此只要抑制掉此载波就能很好的解决串音的问题。由于通话时的频段很窄，一般都在3khz－4khz左右，因此，需要制作一个无源低通滤波器。本文采用了技术人员常用的滤波器设计软件RFFITER VER3.3设计一个巴特沃斯一阶无源低通滤波器，把参数(节点数2，带宽3k，中心频率0.3k)输入进去，选择电感值6.8mH，电容104的。仿真波形如图1所示:

图1 滤波器输入端与输出端仿真波形

从图1可以看到滤波器输入端与输出端的信号强度差别，滤波效果比较理想。实际设计过程中就是用的这一滤波器。

2.2 敏感设备的改进

敏感设备暴露在空间中，实际上它是一个天线，处理不好它本身也会感应出信号，因此，对它的改进主要从这几方面来进行:一为器件的选型和印制板设计;二为接地设计;三为屏蔽设计;四为滤波设计和瞬态骚扰抑制。

2.2.1 器件的选型和印制板设计。在器件选型上尽量选择封装体积小的，因为IC封装也是产生电磁骚扰的原因之一。直接影响IC封装的是电容和电感，目前，BGA(球栅阵列封装)具有最小的电容和电感，EMI可抑制到最小，如图2所示，尽量向这一方面靠拢，但同时也要考虑成本因素。

图2 SOP封装跟BGA封装寄生电感对比

印制板的设计是重中之重。减小电磁干扰和辐射的有效办法就是减小信号回路的面积，使磁通量最小。“据此最宜采用的是增加地层，对重要的信号线包地线，采用了四层板。例如:设:长10cm，宽1mm地线.按10nH/cm计算，当 tr=3ns(BW= 100MHz)时，Z=72.5ΩW.改成多层板中的一层时，在100MHz时，板阻抗仅3.72mΩ”。

2.2.2 接地的设计。地线上是有一定电阻的，电阻越大反馈越大。解决的办法就是缩短地线，独立接地设计，从这个角度讲增加一地层跟大面积覆铜(地)是解决问题的有效办法。故采用多层板的设计，大面积覆地层。

2.2.3 屏蔽设计。解决信号串扰问题的一种方法是，增加金属信号线之间的间距。然而，依靠加倍金属线间距来减小信号之间串扰的方法会增加芯片面积并加大布线的难度。解决上述问题的另一种办法，就是采取屏蔽措施。在信号线的两边加上地线，串扰就会极大地减小。电话机属于低频设备，因此没有在这一方面作过多考虑，只是在结构上考虑，在外壳上喷涂导电漆等。

2.2.4 滤波设计和瞬态骚扰抑制。一些噪声并不单是靠印制板的设计所能解决的，要引入滤波器。把前面设计的滤波器引入，做到印制板上。对于瞬态骚扰的抑制主要是采用瞬变二极管来解决，这也是当前最有效最简单的办法，图3是成熟电话机参考图。

图3 成熟电话机参考图

3 结束语

在新的电话机的设计中充分考虑到电磁兼容的问题，尤其是印制板及滤波器的设计，对提高整机的抗干扰能力有很大提高，在广播塔附近等恶劣电磁环境中使用时广播串音的问题也会得到很好的处理。

［1］白同云.电磁兼容设计［M］.北京:北京邮电大学出版社，2012.

［2］李静.EMC实验技术［M］.北京:中国电子学会，2012.

［3］江思敏.PCB和电磁兼容设计［M］.北京:机械工业出版社，2011.

［4］高攸纲.电磁兼容总论［M］.北京:北京邮电大学出版社，2013

Design for Telephone Electromagnetic Com patibility Based on Solving Telephone Connecting to Radio Problem

ZHANG Zong－lu，QIXiao－chun
(Yantai Vocational Collage，Shandong 264670，China)

It provides a solution to solve problem of fixed－line telephone connecting to radio disturbing phone conversation where residence living around radio tower based on electromagnetic compatibility theory.It gets a better result from simulation date by designing for differentmodels of telephone electromagnetic compatibility about Active device，PCB，Grounding Connection，Shielding，Filter，Transient Disturbance Suppression and Etc after analyzing electromagnetic disturbance source，coupled channels，and sensitive equipment.

electromagnetic disturbance;electromagnetic compatibility;filter

TN859

B

1673－5382(2014)01－0090－03

(责任编辑 张明亮)

2014－09－06

张宗璐(1982－)，女，山东烟台人，烟台职业学院电子工程系助教，硕士.