短波发射台信息机房防范电磁干扰措施

时间:2022-03-23 08:53:48

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短波发射台信息机房防范电磁干扰措施

短波发射台内由于存在高场强电磁场干扰,如何避免干扰,使信息机房内设备能够正常工作是关键。机房建筑物的整体屏蔽是首要考虑的问题,就是用金属板或金属网把容易受干扰的电子设备或线路包围起来,以降低辐射干扰的传播。在机房的建设过程中可采用屏蔽的材料,一般用铝、铜、钢等金属板或钢板拉网及铜丝编织网,整体嵌入到机房的墙体中。另外就是考虑线路屏蔽。连接线采用铜丝编织的带屏蔽层的,或布放在金属管中。另外就是设备和线缆都需作良好的接地处理,接地技术也是防止干扰的重要手段之一。

【关键词】短波发射 信息机房 电磁干扰

1 建筑体屏蔽处理

电磁屏蔽是利用电磁感应的原理进行屏蔽的,电磁场在屏蔽体上能产生感应电流即涡流,由楞次定律可以得出,导体表面的涡流产生的磁场能减少导体内部磁场的变化,从而有效减小屏蔽体内部受外界电磁场的影响。建筑物的自然屏蔽作用在10~20dB左右,取决于建筑物用钢筋量的多少和钢筋的分布,所用钢筋多,钢筋分布呈网状,则屏蔽效果较好。而在短波发射台内场强较高,一般屏蔽较难满足要求。

结合机房所处的强短波电磁场的电磁环境情况,将机房再加一层金属网屏蔽起来,以减少电磁波的透射,能确保信息设备机房屏蔽效果。屏蔽高频电磁场的屏蔽网可以选用高导电率的铜或铝。短波发射台内的屏蔽主要是是为了阻止高频电磁波,根据实际情况和金属材质的屏蔽效果,选用铜作为屏蔽材料更好,而且铜焊接施工比铝材容易操作。对于采光玻璃窗,我们采用双层玻璃中间夹入铜网,铜网与墙内的屏蔽铜网焊接为一体,这样就解决了机房自然采光问题同时也不破坏整个建筑的屏蔽性能。

屏蔽网的厚度根据实际统计数据看,在短波波段,不同厚度的铜箔,屏蔽效果基本一样。所以选材主要从成本和施工方面考虑,铜箔过薄容易出现意外破损,影响屏蔽效果,而铜箔过厚焊接时散热太快,不利于焊接。铜箔的厚度选择要适中,以能保证屏蔽效果为限。最后还要注意室内穿墙管,如暖气管等,这些穿墙管由于是从室之外引入,会将屏蔽网外的电磁波引入屏蔽室内,造成局部场强升高,产生电磁干扰,对这些穿墙管的处理方法是,在管道进入屏蔽体处,用铜箔将它与屏蔽网焊接起来,可减少干扰引入。

2 良好的接地系统

为了避免信息机房内的计算机等设备直流工作电压受到干扰,提高设备的工作稳定性,一个良好的接地系统是必不可少的。因此信息机房一般应该铺设有工作交流地,静电地、屏蔽地、直流地、安全保护地、防雷地等接地系统。接地系统设置的不合理的,反而会引入电磁干扰,导致电子设备工作不稳定。由于计算机、服务器等设备有大量的数字电路,这些数字电路要求具有可靠的工作参考点,即等电位。另外,还有防高频干扰的屏蔽和防静电问题都需要有良好的接地系统,可见,一个良好的信息机房接地系统关系到设备的安全运行。

我台信息化机房接地采用的是联合接地方式。联合接地是由接地装置和等电位连接网络组成。采用联合接地系统的目的是达到均压、等电位,可以有效减小各种接地设备之间、不同系统之间的电位差。整个设备间屏蔽网形成了一个闭合良好的接地法拉第笼,与机房内各接地系统良好连接,当雷电流通过联合接地系统时会引起地电位的变化,封闭导体的表面变化形成了等电位面,其内部场强为零,因此各接地电位要升高同时一起升高,要降低同时一起降低,就不会造成什么差异或干扰,各点形成了等电位。

机房设置等电位接地端子板,与室外的接地装置相连接。接地装置是在建筑物外敷设的装置。从接地端子板一端焊接引出铜排,用在电源设备的接地,另一端焊接铜排铺设在机房防静电地板下做设备接地母排,以起到等电位连接作用。信息设备接地铜排和电力系统接地铜排线要保持一定的距离,这样可以减少电力系统噪声对信息设备形成干扰。信息设备接地母排在设备间铺设为一条半环形,使用截面积为30mm*3mm的铜材。母排安装在防静电地板内,距地面高约20厘米。各设备屏蔽地及机柜外壳地就近接到接地母线上,系统内各设备也以最短的距离就近接到母排上。

室外接地装置一般可使用镀锌角铁,与室内接地端子板相连接。规格一般为50×50×5mm,长度为2.5米,端部削尖以便打入土中一定深度,一般为50cm左右。可采用人工处理的方法用来提高接地体周围土壤的导电率。即在接地体周围的土壤中加入煤渣、木炭、炭黑、炉灰等。埋设时倒入盐水,食盐厚度为20~30mm。木炭屑厚80mm,交替添盐和木炭屑并夯实,最上层添土以后浇上水,确保整个坑内被水浸湿。向坑内填入炭屑而不填土的原因,是由于雨水及地下水的渗透使盐分易于流失而失去效能,而木炭屑是导电的固体,不会溶解和腐蚀,又能保存水分,所以用盐和木炭屑分层填到接地极周围,既能降低土壤电阻率,又可以使接地体有效时间延长。另外,食盐对接地体的腐蚀性也较小。做完接地体时,一定先测量接地电阻值,达到设计要求后方可埋土并夯实。接地采取了等电位连接,所以要按所有接入设备中要求接地电阻的最小值的那个决定,一般要求接地电阻值要小于1Ω。

3 布线系统抗干扰措施

各种高频的信息电子设备,它们之间的电磁幅射和电磁干扰影响也越来越严重。在周围环境中,也不可避免地存在着这样或那样的干扰源,其中危害最大的莫过于电磁干扰和电磁辐射,布线时需选用结构及材料抗干扰性能优良的线缆。目前常用的各种缆线的抗干扰能力参考值如表1。

从表1数据可知,抗干扰性能最差的是UTP电缆。从UTP电缆的结构可以看到,电缆没有屏蔽层,只是通过芯线的双绞来达到抗干扰性能。当双绞线的绞距与电磁波的波长相差不大时,电磁场在第一个绞节与第二个绞节内产生的两个电流可以认为是相同的,电磁场产生的影响在双绞线中可以认为相互抵消了。而另一方面,根据电磁感应的原理,可以得出在电缆的两个绞节内产生的两个电磁场大小相等、方向相反、相加为零。从以上分析得出,电磁干扰首先要被UTP电缆所接收,随后才会被抵消。并且,只有在理想的平衡电缆中才能被抵消,而理想的平衡传输系统是不存在的。并且UTP电缆的平衡特性也并不只取决于电缆本身的质量,还会受到周围环境的影响。因为UTP周围的金属物、施工中的牵拉、弯曲等等情况都会破坏电缆的平衡特性,从而降低电缆的抗干扰性能。

FTP电缆是具有了UTP电缆的平衡特性和施工灵活性及STP电缆的屏蔽效果,有效的结合了平衡与屏蔽原理两者的特性。与双绞的平衡抵消原理不同的是,FTP电缆是在四对双绞线的外面加多一层或两层铝箔,利用金属对电磁波的反射、吸收和趋肤效应原理(趋肤效应指的是电流在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布,频率越高,趋肤深度越小,即频率越高,电磁波的穿透能力越弱),可以有效的防止进入电缆的外部电磁干扰,同时也阻止了内部信号辐射出去,干扰其它设备的工作。因而具有非常好的抗干扰效果。SFTP电缆具有更高的抗干扰特性。SFTP电缆的结构是在FTP电缆的铝箔外面再加上一层镀锡铜编织网,最外面才是是PVC护套。因为多了一层镀锡铜编织网,大大减少了外界磁场,信号的干扰,还可以减少内部信号的衰减,增加线缆的拉力。缺点是这种线的柔软度差,造价昂贵,所以在一般工程中不宜大量使用。

以上的分析表明,充分利用屏蔽系统,对于缆线和配线设备是可以增强其抗干扰、防辐射能力的。综合考虑屏蔽的要求和工程的经济性,在机房内部的设备连接用的网线主要选用的是FTP电缆。外部与机房设备连接时,传输距离不太远时,使用一些SFTP电缆线。远距离的外部接入都采用了光缆与信息机房的核心设备相连接,光纤是非金属介质材料,而且具有抗干扰性好、保密性强、使用安全等特点,并且有很强的抗电磁干扰能力,与传统的电通信比较有着无可比拟的优点。经过以上的措施,可以有效的消除外部通过连接线路带来的干扰,将干扰的影响减到最小。

作者单位

新闻出版广电总局594台 陕西省咸阳市 712028

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