机车无线通信设备电磁兼容设计要点

王朋+李学冲

摘 要 在电磁兼容设计研究中，通过对现有4139C机车综合无线通信设备（以下简称4139C）电磁兼容试验过程及结果做分析总结，为以后相关产品的电磁兼容设计在基础和关键点上提供一些可实施的设计思考方向。

【关键词】干扰 骚扰 屏蔽 滤波 可靠接地

1 概述

机车无线通信设备电磁兼容设计试验分析以4139C电磁兼容试验为例进行展开。目的是通过4139C电磁兼容试验积累的经验，使大家对电磁兼容设计有一个较实际的认识，为以后相关产品电磁兼容设计提供参考。

2 4139C电快速瞬变脉冲群抗干扰试验

4139C电快速瞬变脉冲群抗干扰试验过程记录如下：

设备组成（主机）+（MMI）+（送受话器）+扬声器

电源线脉冲群测试：

±2000V脉冲群MMI出现屏幕抖动现象，送受话器听筒中有嗒嗒声。

控制电缆脉冲群测试：

±2000V脉冲群MMI出现屏幕抖动现象，送受话器听筒中有嗒嗒声。使用蛇皮控制电缆后屏抖消失，有嗒嗒声。

措施及效果：MMI接地线加粗、主机接地更改为A、B子架串接接地后，电源线脉冲群试验屏抖消失，送受话器听筒中有嗒嗒声。控制电缆脉冲群试验屏抖减轻，送受话器听筒中有嗒嗒声。继续增加措施，主机B子架电源输入增加滤波器、MMI输出输入接口处均增加三端滤波电容后不良现象均消失。

结论及分析：当接地不好，干扰信号到达壳体后瞬间积存，无法实现快速良好泄放到大地，导致设备的薄弱环节受到干扰。电源线和信号线增加滤波措施也是十分必要的。如MMI端增加滤波电容、主機B子架电源入位置增加滤波器后阻断干扰信号进入设备的通路，从而MMI屏抖消失。

3 电源线传导骚扰、空间辐射骚扰

电源线传导骚扰：电源线的传导骚扰，150K—500K超标（正线、负线）。辐射骚扰：80M、140—150M水平和垂直方向超标。传导骚扰措施：在原有基础上电源线入前端增加3级滤波器。电源线的传导骚扰，通过。试验曲线如图1所示。（正负线）

辐射骚扰措施：B子架电源入壳体内部增加3级滤波器后80M和140M—150M水平和垂直方向超标。使用探测头对整体设备进行辐射测试：整体设备均存在干扰。

更换MMI（显示屏装配导电膜）现象一致，MMI屏幕干扰有所减轻（效果不明显），去除MMI控制电缆后除A、B连接电源电缆有干扰外所有干扰均消失，更换A、B连接电源电缆为屏蔽电缆后所有干扰消失，去除送受话器和扬声器连接后从新连接MMI控制电缆后干扰存在，但有所减轻。打开MMI后盖后对MMI内部探头测试，发现MMI工控机和液晶屏连接电缆（扁平）对测试设备辐射干扰严重。装好MMI后重新连接送受话器和扬声器干扰恢复。经过上述试验分析初步认为MMI内部辐射信号通过对外连接器串入外接电缆中，对主机造成影响，主机体现出的辐射信号并非主机自身产生。

使用导电布将MMI（显示屏未装配导电膜）包裹，对设备各单元逐一进行探头测试，主机整体干扰较以前测试结果有所减轻。在MMI端送受话器插座前端焊接三端1000Pf电容后测试送受话器通过。去除导电布开盖检查液晶屏导电处理方式并将后盖缝隙用导电布粘贴后合拢进行发射测试均安全通过。去除手柄连接通过更可靠。所以，断定MMI为干扰源。

干扰频率为工控机工作频率的倍数，因此断定干扰主要存在于工控机和液晶屏（干扰频率可以看出）。

更改测试方式增加所有措施，主机电源入加滤波器、MMI（缝隙导电处理、对外接口焊接三端滤波电容）、扬声器、送受话器（螺旋线加磁环）、各连接电缆均使用屏蔽缆，安全通过测试。再去除任何一项措施测试结果均恶化。

4 结论

电源线传导骚扰与电源滤波关系密切。4139C内置电源滤波电路不起作用，主要原因是滤波电路与电源电路同在一个壳体内，使骚扰信号在滤波器前端通过空间辐射对电源进行二次干扰，使用印制板固定孔接地不可靠。最佳效果为电源滤波电路与电源电路应独立，且电源滤波电路使用导电良好的壳体密封，固定在设备壳体上。滤波器必须放在电源入的前端，滤波器接地必须良好（滤波器中的共模电容只有在接地时才能起滤波作用，特别是π型滤波器接地不良时，相当于电容和电感并联，完全失去了滤波作用）。

参考文献

[1]Clayton R.Paul著，闻映红译.电磁兼容导论[M].机械工业出版社，2006.

[2]郭银景.电磁兼容原理及应用教程[M].北京：清华大学出版社，2004.

作者简介

王朋（1976-），男，山东省泰安市人。天津大学机械学院2013级工业设计硕士在读，国家级设计中心副主任，高级工程师。研究方向为产品设计。

李学冲（1981-），男，天津市人。天津大学机械学院2013级工业设计硕士在读，结构工程师，结构设计高级工程师。研究方向为结构设计。

作者单位

天津七一二通信广播股份有限公司国家级工业设计中心 天津市 300462