廣播發(fā)射臺自動(dòng)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)研究

孫偉峰+王淼兒+李文龍

摘 要：發(fā)射機(jī)與天饋線系統(tǒng)是廣播發(fā)射臺最為重要的組成，不但能產(chǎn)生高頻能量，且還能形成強(qiáng)電磁波輻射源，而這都會廣播發(fā)射臺自控系統(tǒng)帶來很大干擾，對發(fā)射臺設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大影響。為保證廣播發(fā)射臺設(shè)備和及自控系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、正常運(yùn)行，必須則應(yīng)用針對、有效抗干擾技術(shù)。本文從廣播發(fā)射臺自控系統(tǒng)干擾源出發(fā)，對現(xiàn)階段抗干擾技術(shù)進(jìn)行分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：廣播發(fā)射臺；自控系統(tǒng)；抗干擾

廣播發(fā)射臺中的發(fā)射機(jī)自動(dòng)化需要依靠微控系統(tǒng)達(dá)成，所以不但確保自控系統(tǒng)元件質(zhì)量，還需要周邊環(huán)境產(chǎn)生的干擾進(jìn)行有效控制，以保證自控系統(tǒng)能安全、穩(wěn)定運(yùn)行。這就需要設(shè)計(jì)自控系統(tǒng)時(shí)，要對有關(guān)干擾源有全面了解，并采取針對性抗干擾技術(shù)及方法，最大限度減少干擾源帶來的不利影響，進(jìn)而確保發(fā)射臺自控系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，充分保障廣播信號質(zhì)量。

1 廣播發(fā)射臺自控系統(tǒng)干擾源

1.1 電磁波干擾

發(fā)射機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中會持續(xù)產(chǎn)生高頻電能，同時(shí)天饋線是強(qiáng)電磁波的一個(gè)發(fā)生體，這類高頻干擾勢必然會對發(fā)射臺自控系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。且某些功率的發(fā)射機(jī)周邊的強(qiáng)電磁場內(nèi)，不管是設(shè)備外殼，還是導(dǎo)線均會產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢，進(jìn)而對自控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。同時(shí)，繼電器動(dòng)作、電子管過流及大電流觸合或者斷等能夠產(chǎn)生瞬間脈沖干擾，且其信號為較寬頻譜，對發(fā)射臺自控系統(tǒng)運(yùn)行帶來直接影響，不利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 信號通道接口引入干擾

發(fā)射臺內(nèi)部的自動(dòng)化裝置、控制對象及有關(guān)設(shè)備間均依靠信號通道完成連接，所以在模擬量、開關(guān)量取樣輸入和控制開關(guān)、模擬控制輸出等過程中均存在干擾串入，特別是長距離線路、電路阻抗未能合理匹配均會造成干擾信號串入，進(jìn)而對發(fā)射臺自控系統(tǒng)帶來干擾。

1.3 電源引入干擾

廣播發(fā)射臺的電氣裝置中，共用電源是相對常見的，如自控系統(tǒng)和其它設(shè)備同用一個(gè)電源時(shí)，對自控系統(tǒng)會帶來較大干擾，而出現(xiàn)誤動(dòng)作，直接影響到整個(gè)發(fā)射臺運(yùn)行。原因在于電氣設(shè)備內(nèi)的元件大部分是存在電感效應(yīng)，在大電流切換中，在瞬間形成的過電壓會帶來脈沖干擾，而脈沖電壓會對自控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

2 抗干擾技術(shù)分析

2.1 硬件方面

在應(yīng)用硬件抗干擾技術(shù)前，必須對干擾源有一個(gè)全面分析，要明確受干擾部位，然后才能采取針對、有效技術(shù)，主要這幾種技術(shù)：

（1）屏蔽技術(shù)，應(yīng)用金屬盒把自控設(shè)備屏蔽是抗電磁波干擾最為常用，也是最有效的一個(gè)技術(shù)。一般有兩種屏蔽方式，一是電屏蔽。比如：銅、鋁等導(dǎo)電材料；二是磁屏蔽。比如：鐵、鐵鎳合金等導(dǎo)磁材料。前種主要用于高頻電磁場，后種主要用于低頻電磁場。對要求較高、低頻電磁場要實(shí)現(xiàn)良好屏蔽場地，可用多種金屬材料形成多層屏蔽。比如：在發(fā)射機(jī)房，因具有很強(qiáng)的電磁場，在內(nèi)、外層應(yīng)應(yīng)用銅網(wǎng)，同時(shí)要妥善接地，要不然不能發(fā)揮屏蔽效用，還反而成為電磁波經(jīng)過載體。

（2）濾波技術(shù)，就這是抗高低頻干擾一種重要技術(shù)?？稍谖⑿陀?jì)算機(jī)電源接口處加裝較大容量電解電容，如此和高頻電容形成串聯(lián)，充當(dāng)電源去耦濾波，還可加裝一個(gè)濾波網(wǎng)絡(luò)。發(fā)射臺內(nèi)部自控系統(tǒng)及設(shè)備一般是由多個(gè)電路板構(gòu)成，因而可在每個(gè)電路板裝配穩(wěn)壓塊，以構(gòu)成獨(dú)立供電系統(tǒng)，可有效防御板間干擾。自控系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的電源進(jìn)線需外設(shè)接口，所有控制繼電器需要接上高頻旁路電容。在模擬量入口處加裝退耦電路能有效降低干擾。濾波電容引線盡量要短，且要裝于需濾波之處。

（3）接地技術(shù)，正確接地能達(dá)到良好的抗干擾效用。對于地線，必須科學(xué)布置，避免成環(huán)路。自控系統(tǒng)的模擬、屏蔽等地線必須分開，均直接接到系統(tǒng)地線。如此可有效避免應(yīng)用公共地線帶來的干擾。對于多芯通信電纜，需要選定一芯作為專門的通信地線，不需要在屏蔽層建立回路，如此可降低發(fā)射機(jī)的電磁干擾。對于自控系統(tǒng)地線要選用寬銅帶并要獨(dú)立埋設(shè)，不得借用其他地線。

（4）隔離技術(shù)，這是一種把干擾源和受干擾區(qū)域隔開達(dá)到抗干擾的技術(shù)。主要用這幾種方式：一是變壓器隔離，一般是用來隔離電源與模擬量。比如：電源輸入處應(yīng)用1：1隔離變壓器，讓自控系統(tǒng)和外電網(wǎng)不能共地，以抗電網(wǎng)帶來的干擾。此外，應(yīng)用模擬量隔離放大器能夠讓模擬量的輸入和輸出處和電源隔離。二是繼電器隔離，常用于數(shù)字量傳輸、電源隔離等方面。繼電器觸點(diǎn)可承受較大電流，能實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)。三是光電隔離，這是一種效果更高的方式?；谄溟_關(guān)特性可實(shí)現(xiàn)數(shù)字量傳輸，也可應(yīng)用光電耦合器線性區(qū)，對模擬信號實(shí)現(xiàn)進(jìn)項(xiàng)傳送。原因在于光電耦合器體小，成本較低，易實(shí)現(xiàn)；且發(fā)光二極管動(dòng)態(tài)內(nèi)阻較小，但干擾源內(nèi)阻通常較大，因此可送至光耦輸入端干擾信號極弱，進(jìn)而達(dá)到抗御干擾的目的。

2.2 軟件方面

在單一應(yīng)用硬件技術(shù)很難達(dá)到理想的抗干擾效果時(shí)，或一些硬件抗干擾技術(shù)操作復(fù)雜、運(yùn)作成本高，難易實(shí)現(xiàn)的，可應(yīng)用專業(yè)軟件技術(shù)來達(dá)成抗干擾目的。所以，為提高發(fā)射臺自控系統(tǒng)的抗干擾效用，可采取軟、硬件技術(shù)結(jié)合方式。當(dāng)前，常用的軟件抗干擾技術(shù)有這幾種：

（1）軟件的自診斷。在進(jìn)行程序編制時(shí)，將自控系統(tǒng)操作空余時(shí)間充分應(yīng)用好，對計(jì)算機(jī)CPU運(yùn)行狀態(tài)開展自檢，同時(shí)對各接口的狀態(tài)開展檢查，如此在運(yùn)行參數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤或異常時(shí)，能夠第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警，便于人工及時(shí)查檢。

（2）采樣數(shù)字濾波。即通過既定程序來算出降低干擾在整體信號中的占比。比如：提高模擬量采樣次數(shù)，然后對采樣值科學(xué)排序，再將最大和最小兩個(gè)值去掉，算出平均數(shù)，如此可有效減少隨機(jī)脈沖產(chǎn)生的干擾，獲取到相對穩(wěn)定取樣值。

（3）設(shè)中斷程序。自控系統(tǒng)程序在執(zhí)行中會受干擾而無法正常運(yùn)行，原因在于干擾對CPU的程序計(jì)數(shù)器運(yùn)行造成破壞。基于此，可在用戶程序多處設(shè)恢復(fù)程序段，即中斷程序。一旦進(jìn)入該程序，可讓系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。

3 結(jié)語

總之，在對干擾源進(jìn)行系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上，采取針對性軟、硬件結(jié)合方法能夠有效減少或消除高頻能量的干擾，使廣播發(fā)射臺自控系統(tǒng)能穩(wěn)定、正常運(yùn)行，進(jìn)而確保廣播信號穩(wěn)定性，提高廣播質(zhì)量。

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