電磁輻射解決方案范例6篇

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電磁輻射解決方案范文1

【關鍵詞】 電能表 兼容技術 輻射騷擾

我國改革開放30多年來,工業生產和居民用電量大增,因此,電能表在國內市場的需求份額巨大,國產電能表在價格和質量上的優勢,使它不僅在國內,就是在國際的需求市場也具有較強的競爭力。顯然,電能表的質量優劣影響到貿易結算雙方的經濟利益。隨著測量儀器行業技術的發展,市場上傳統的感應式電能表正逐步被準確度高、體積小、多功能、數據遠傳的電子式電能表所取代。

隨著國家“十二五”規劃和節能減排政策的實施,國家電網公司正大力推行智能化電網項目建設,在全國范圍內開始了規?;闹悄茈娔鼙砑姓袠?。由于招標樣表型式新穎,數量巨大,對電能表生產企業經營管理模式的轉變以及技術能力的提升均提出了更高的要求,使電能表行業的競爭更加白熱化,加劇了電能表行業的優勝劣汰,對當前電能表企業的發展帶來了巨大的考驗。近年來,隨著國家監督抽查力度的加大,各生產企業對電能表質量的控制日益重視,電能表的質量水平總體處于穩中有升的境況,但仍有問題存在,尤其是電磁兼容指標不容樂觀。電磁兼容指標向來是影響電能表能否通過型式試驗的關鍵,電能表電磁兼容技術已成為其在開發和研制時的重要技術要求,也是評價電能表能否安全可靠運行的重要參數之一。文中通過對常見的電磁兼容輻射騷擾問題進行分析,提出了有針對性的解決措施,有效地提高了電能表的抗干擾性能,可以保證在電網運行中穩定準確、公平合理地計量,以促進電能表在市場經濟發展中得到提高。

1 電磁輻射與電磁兼容的定義

電磁輻射日益嚴重,由此帶來了電磁環境的惡化,電磁兼容(EMC)學科應運而生,并得到了快速的發展。電磁兼容性的定義是:“設備、系統在共同的電磁環境中能一起執行各自功能的共存狀態。包括以下兩個方面:設備、系統在預訂的電磁環境中運行時,可按規定的安全裕度實現設計的工作性能、且不因電磁干擾而受損或產生不可接受的降級;設備、系統在預定的電磁環境中正常地工作且不會給環境(或其它設備)帶來不可接受的電磁干擾”。其較為簡潔的定義為:“設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”。電磁兼容學科正是由射頻干擾(RFI)學科發展而來。電磁兼容EMC分為電磁干擾(EMI)和電磁抗擾度(EMS,或稱電磁敏感度)兩大類。其中輻射干擾(EMI)測試正是射頻輻射領域的一項重要的EMS測試。

2 電能表常見問題分析及解決

電能表電磁兼容技術,可以通過下面的例子來具體分析三個不同實例,就可以說明智能電能表電磁兼容試驗中出現的電磁兼容輻射騷擾問題以及出現不合格后的整改解決方案

2.1 電源電路引起的輻射騷擾超標問題的分析及措施

某單相載波預付費表在輻射騷擾時候出現了兩處頻率尖峰,其中130MHz左右還超過了標準限值10dB,另一個尖峰是其2倍頻,具體的測試數據見表1。

在電能表電磁兼容技術研究中發現在電能表的電源回路中還使用了DC-DC降壓電路,還由于使用了MC34063芯片,這是由于在電能表使用的這個芯片即可以用作升壓,也可用作降壓,其原理都是把輸入直流轉換為高頻交流,再轉化為直流電壓,其中因為有高頻成分,容易造成輻射超標。可以看到是作為把前端15V的直流電壓轉換輸出5V直流電壓,供應給單片機和其他電流使用,實際使用了221電感(電感值220uH),更換成5R6之后,就可以使被測樣表的輻射騷擾完全能夠達標。

2.2 由于晶振信號引起的輻射騷擾超標問題的分析及措施

對于三相電能表,在做輻射的監測實驗中,有可能會出現頻點接近超標,分析信號比較高的點是155.64MHz和159.78MHz,這恰好是電能表上晶振頻率的(4.096MHz)38倍和39倍頻諧波。其測試數據見表2的數據。

通過檢查可以發現,有一條信號線傳輸晶振信號,用示波器看可見電阻兩端傳輸的信號近似方波,因為電能表的振蕩信號為方波信號的話,諧波成分很多,這可能是造成電能表的輻射干擾的主要原因。由于電能表的信號線在已制好的PCB上不好改,因此決定從電能表的發射功率入手,在信號線剛出來的地方串一個小電阻,減小發射功率;再在電能表的信號線的兩端并小電容,容值為十幾pF,如果大了會影響振蕩信號頻率,這樣使電能表的信號線上傳輸的振蕩方波信號變為近似正弦波信號。

2.3 電感引起的輻射騷擾超標問題的分析及措施

如果某三相四線多功能電能表在105.29MHz處輻射出現超標??刹扇∪缦陆鉀Q的措施,第一種措施。具體操作步驟如下,將電源部件上的濾波電感換為磁環電感,其電感量不變,測試通過。解決的第二種措施。具體操作步驟如下,在電源部件二級管的對地端加上一個磁珠,效果更明顯。這是由于電子式電能表由于需求量大、功能相對固定,因此產品方案成熟,由于產品趨于同一化,一般不會有輻射發射超標的問題。但如果出現超標現象,首先要從元器件入手,經核查,電源部件上某電感未采用原方案中的磁環電感,換上電感量相同的磁環電感,問題就會解決。

3 結語

改革開放30多年來,我國電能表的技術已走向成熟,但由于目前市場兩極分化,低價更容易獲得效益,因此,由于一些小型電能表企業本身設計能力不強,為降低成本,通常采用降低電子器件的質量級別,減化非關鍵部位設計與工藝流程等。這會使電能表在質量失去質量保障,有的使電磁兼容等性能不達標,都會影響電能表的使用壽命。通過,針對電能表質量監督檢驗中的典型輻射干擾問題進行論述,可以對電能表的前景作了一個技術研究,針對典型的幾個電磁兼容問題進行了詳細分析和解決,提出了解決的具體措施。

參考文獻:

電磁輻射解決方案范文2

關鍵詞:無線基站;配套設備;建設環境;建設思路

中圖分類號:tn929 文獻標識碼:a

在移動通信網絡的建設中,站點的規劃和解決方案都會直接影響到網絡質量、投資效益、覆蓋效果以及工程難度,無線網絡的性能特征與網絡用戶業務特性的差異。所以,在建設與規劃過程中必須要因地制宜的采用切實可行的解決方案,結合實際情況,無線基站要爭取法律的支持,依法設置、消除電磁輻射的誤解、加強與業主的交流、走無線基站景觀化方案和集約化道路,加快建設新技術研究。

一、建設無線基站集約化的地域差異

1 城鎮

城鎮的地域條件較好,易于建設無線基站,能夠更好的發展無線基站集約化建設,自3g牌照發放以來,國內各個無線業務運營商都在不斷的加快網絡建設的步伐。截止到2010年底,中國移動td網絡已經建立11.5萬個基站,覆蓋了238個城市;中國聯通 wcdma網已經建立了15.3萬個基站,覆蓋了全國339個城市;中國電信cdma3g網已經建立了30萬個基站,覆蓋了中國2055個縣級市、20000 多個鄉鎮及342個地級市。但一些無線通信建設者或建設單位不了解當地的風俗習慣及風土民情,野蠻施工,在進行光纜管道的施工時,亂挖亂拉,再加上雜亂無章的天線,直接引起了市民的強烈不滿。

2 農村

2.1平原農村

平原農村的主要地勢特點為:(1)地勢平坦,建筑物的高度一般為2-3層;(2)放置天線的位置基本取決于電線桿的高度,幾乎沒有地勢可以利用;(3)交通較便利,施工與供電條件良好,方便維護。

2.2 山區農村

山區農村的主要地勢特點:(1)基本為山地受山體的嚴重阻擋,無線環境比較復雜,有少量的建筑,業務量低;(2)外電的引入及其傳輸的距離比較長,部分站點甚至要用專用的變壓器,造價較高;(3)交通不方便,施工條件比較差,供電保障條件比較差。

根據城鎮與農村不同環境的對比顯示,農村存在較大的建設無線基站的劣勢,所以,要根據不同的情況,對無線基站集約化的建設進行不同的分析。

二、電磁輻射對無線基站建設的影響

無線通信作為現代高科技的重要產物之一,仍然在人們的心中形成一種神秘的東西,很多民眾對無線通信的認識非常匱乏,尤其關于建設無線基站對市民的電磁輻射,仍然是容易引起爭論的問題,近年來,國內外一些媒體對無線基站的一些錯誤的報道,引起很多的誤解,這些誤解甚至會讓民眾產生各種莫名的抵觸與恐懼心理,其根本原因就是對電磁輻射方面了解匱乏。國家根據無線通信基站建設的標準,頒發了《環境電磁波衛生標準(gbg b917 5-88)》和國家環保局《電磁輻射防護規定( gb 8702-88)》。具體來說,國家的標準主要要求電場的強度要小于每米12伏,一般情況下,gsm移動基站天線的高度在35-55米之間,20瓦的發射功率,天線前十米的功率密度為0.6微瓦/平方厘米,所以這樣的輻射要比電腦或者電視機的輻射還要低。中國科學院院士、著名物理學家何祚庥說,目前為止,尚未發現一例因為電磁波輻射而對人體產生健康危害的案例。

三、《物業管理條例》、《物權法》對無線基站選址的影響

1 《物業管理條例》對無線設備建設的不利規定

《物業管理條例》第55條規定:利用物業共用設施及共用部分經營的,在取得業主大會、相關業主以及物業服務企業的一致同意后,方能按照相關規定辦理有效的手續,業主所得的全部收益要用于補充 專項的維修資金,或者是按業主大會的討論決定使用?!段飿I管理條例》第11條規定:制定與修改物業管理區內的公共部分以及公共設施的使用、公共衛生與秩序的維護等各個方面的規定。由此可見,環境作為業主共同 決定的事項,都應當由業主共同商討決定。

2 《物權法》對無線設施建設的不利條款

《物權法》第70條規定:業主對建筑設施中的經營用房、住宅等部分均享有所有權,對專有部分之外的公共部分均享有共同管理和共有的權利。這說明共同管理是小區業主

對無線基站建設認可的基礎?!段餀喾ā返?2條:公路、鐵路、油氣管道以及電信等基礎設備,依照祥光法律法規,應為國家所有。由此可見,電信設備是為國家所有還是為企業所有,都要經過相關的法律法規進行確定,并不能依照地方法規的認定。

四、解決問題的思路

1完善地方相關法律法規,積極營造更加良好的建設環境

無線通信已成為構建和諧社會和加快經濟發展的基礎設施,已經深入商業消費、民生服務、產業發展等各個領域,并在大型社會活動和防災減災中發揮著中重要的作用,所以,完善地方相關的法律法規,尤為重要,重視無線設備通信的建設工作,積極營造更加良好的建設環境。

2 政府部門主導、協調,使無線基站納入城鎮規劃

隨著無線通信的迅速發展,無線設備將在更大規模的進行網絡建設,有政府部門協調與主導,前瞻性的做好、做足無線基站的工作,這樣就能創造更加良好的通信環境,對加快經濟的快速發展、提高信息化的應用水平、改善人們的生活水平和構建和諧社會具有非常重要的意義。

3 加強與業主的交流與溝通,正視電磁輻射

法律是處理無線基站建設與業主間關系的準則,也是構建和諧社會的根基,但單純的依靠法律法規不足以實現和諧社會,不能從根本上解決無線基站的建設問題,這就需要加強與業主的溝通與交流工作,無線基站運營企業在 建站時,除了切實擔負起 社會的責任、保障公眾的健康、保護環境的同時,還有盡最大努力消除民眾對地磁輻射的誤解,并與媒體聯合,共同做好民眾的溝通工作,科學、正確的宣傳無線知識,讓民眾正是電磁輻射,消除誤解。

4積極研究與采用建站新技術

伴隨著現代人們對環保與健康越來越多的關注,使得無線通信運營商在找合適的基站也越來越困難,建設的成本也越來越高,因此加快開發與引進新技術也越來越重要,積極開發安裝簡便、易網規網優、接收和發射衰減低、適應容量大成本低等高要求的網絡發展形勢,滿足通信一體化結構,無需建設機房、鐵塔、空調、機房、穩定可靠等各個特點的新的環境要求等。

無線基站的集約化建設受到環境、政府、法律法規以及民眾各個方面的影響,甚至舉步維艱,但只要采用正確的措施積極解決,主動調節各方面的矛盾,在高科技的今天,無線設施設備會帶給民眾以意想不到的效果。

參考文獻

[1]羅宏,黃嘉銘.《農村場景下無線基站集約化建設方式探討》.2010.

電磁輻射解決方案范文3

關鍵詞:礦用傳感器;開關電源;寄生參數;尖峰干擾;濾波器開關

電源的制造和工作機理也決定了其中存在工作電容、電感和寄生電容、電感。由于電感的電流不能突變,電容電壓不能突變,因此,開關電源工作過程中,功率半導體器件高速通斷使瞬態變化不可避免的頻繁產生,由于瞬態變化產生的尖峰脈沖電壓和浪涌脈沖電流成是開關電源的主要電磁干擾源[1]。煤礦監測監控用電源箱多為隔爆兼本安性設備,按煤礦有關規定,不能布置于工作面等場所,而工作面為煤礦主要作業地點,布置有大量的傳感器,通常傳感器到供電電源箱距離較長,因此提高傳感器受電電源效率就成為煤礦用傳感器的技術關鍵點之一,由于開關電源具有體積小、質量輕、效率高等方面的優點,目前采用開關電源是唯一成熟的技術方案[2],傳感器是煤礦監測監控的感知前端,其可靠性對整個煤礦的生產管理具有重要意義,開關電源是傳感器的核心單元之一,其電磁輻射強度直接影響到傳感器的可靠性,并對整個監測網絡上的其他設備也有一定的影響,因此,降低開關電源的電磁干擾對提升煤礦用傳感器的惡劣電磁環境適用性具有重要意義[3]。

1開關電源的電磁干擾分析

在開關電源工作過程存在電流、電壓的高頻瞬態變化,瞬態變化產生高頻的dI/dt和dU/dt,隨之形成的浪涌電流和尖峰電壓產生強烈電磁干擾,只有抑制此類干擾,才能從根本上弱化電磁干擾。由于在開關電源工作過程中不可避免的采用工頻濾波整流的方法,其中,大電容的快速充電放電、開關管開關狀態的高頻切換和續流二極管的頻繁反向恢復都屬于這類干擾[4]。開關電源中整流管的驅動波形、場效應二極管的漏源波形和續流管的恢復波形等基本上接近于非定頻率的高頻矩形波,其周期的倒數決定了基波頻率,脈沖邊緣上升時間與下降時間的和倒數決定了倍頻頻率分量的頻率值,通常情況下基波頻率在10~2000MHz范圍內,諧波頻率為基波頻率的奇數倍,具有更高的頻率特征,這些高頻信號會對開關電源輸出電壓的紋波、控制電路的穩定性造成較強的干擾[5]。在煤礦用傳感器上,主要表現為傳導干擾和輻射干擾。其中,由于功率開關管通斷時間很短,產生較大的電壓變化率和電流變化率,并且開通回路中有電感存在,導致發生較高的尖峰電壓和尖峰電流,由此產生的干擾通過引線傳導,形成高頻傳導干擾;整流二極管產生的噪聲干擾:整流二極管的非線性造成二極管導通角變小,同時,在濾波電容的儲能作用下,由此產生了時間短、峰值高的尖峰傳導電流,其中諧波分量豐富,頻率通常在1000MHz左右,對控制器件的采樣環節產生嚴重的干擾;功率電感產生的輻射干擾:由于繞制工藝制約,功率電感的不可避免的存在漏感,漏感將產生電磁輻射,造成輻射干擾,功率電感中流過脈沖電流,脈沖電流引起的電磁變化也會產生輻射干擾,開關電源工作時,續流二極管二次和濾波電容形成高頻續流回路,由于切換頻率較高,形成較大的電壓變化率和電流變化率,向空間輻射噪聲,形成輻射干擾;另外,開關管、散熱片、電感的分布電容及分布電感也會形成電磁變化,形成空間輻射干擾[6]。

2開關電源的電磁干擾抑制措施

干擾源、耦合通路和敏感體是電磁兼容的三要素,屏蔽干擾源、切斷耦合通路和強化敏感體的抗干擾能力是解決電磁兼容問題的3種技術途徑,采取以上任何一種技術途徑都可以弱化電磁干擾:提升抗擾度能力。開關電源工作在高頻開關狀態,因具體開關電源工作原理不同而表現方式多種多樣,電磁兼容性問題比較復雜,但在原理上仍符合基本的抗擾度電路模型,從三要素入手仍可得到有效的抑制方法,目前煤礦傳感器多采用開關電源控制集成電路聯合器件的方案,一但集成電路選定后,電磁抑制只能從器件的選擇和配置上尋求解決方案[7]。

2.1抑制開關電源中電磁干擾源

為保證煤礦用傳感器的多電壓供電需求,常用變壓器加二極管整流的方式輸出多組不同等級的電壓,如上文所屬,同樣不可避免的存在傳導干擾和空間電磁輻射干擾,通過飽和電感Ls串聯在整流二極管上的方法抑制電磁干擾,飽和電感在減小二極管反向恢復電流中的應用如圖1,其中,用具有制作飽和電感Ls的磁芯效果更優。由于使用矩形BH曲線磁性材料做的磁芯電感具有磁導率高的顯著特點,在BH曲線上有一段可以快速進入飽和區的近似垂直線性區,實際工程應用中,在二極管導通狀態下,使飽和電感近似于理想金屬導體,工作在飽和狀態,當二極管關斷時,飽和電感近似于理想電感,工作在電感特性狀態下,可以有效抑制反向恢復電流的快速大范圍變化,起到弱化對外部干擾的作用[8]。

2.2切斷電磁干擾傳輸途徑

線上干擾是開關電源眾多干擾的主要體現,使用電源線濾波器可以有效抑制電源線干擾,對電源線上差模干擾和共模干擾的抑制能力決定了電源線濾波器的效能。開關電源電磁干擾濾波器如圖2。如圖2,L1為共模電感,CY1和CY2為共模電容,CX1和CX2為差模電容,其中,共模濾波元件分別對共模干擾有較強的衰減作用,差模濾波元件對差模干擾有較強的衰減作用,對于共模干擾,共同1個磁環上,通常使用漏磁小、效率高的環形磁芯,2個繞組繞制時的匝數相同、繞向相反,構建共模電感L1,但在實際使用中,由于工藝問題,2個電感繞組不可能各項參數完全接近,存在一定的差異性,使2個繞組的電感值不可能完全相同,存在一定的差值,此差值正好等同于差模電感,因此,不必再單獨構建獨立的差模電感,這樣可以降低電路的復雜度,提升可靠性,電容CX1及CX2與差模電感構成的∏型濾波器可以有效抑制差模干擾。圖2中除了共模電感以外,電容CY1及CY2也對共模干擾也有良好的弱化效果,在低頻時,共模濾波的抑制主要由電感器起作用,在高頻時,電容CY1及CY2作為共模濾波器而起到抑制共模干擾的作用,電容CY1和CY2接于電源線和地線之間,承受的電壓較高,因此,需要選擇高耐壓、低漏電流特性的器件,通常根據實際應用的具體參數選定電容CY1和CY2。對于差模干擾,通常使用低通濾波元件構成差模干擾抑制器,2根電源線之間接1只濾波電容是輸入濾波電路的最簡形式(如圖2中電容CX1),電容的選取要考慮電源工作頻率、干擾成分頻率、耐壓等綜合因素,盡可能濾除干擾頻率而保留有效分量,通常選取高頻干擾阻抗低的電容,故對于電源線間的高頻干擾相當于短路,難以通過,對于電源線間工頻信號,由于頻率為50Hz,屬于低頻分量,故阻抗很高,相當于開路,所以對工頻信號傳輸影響較小,電容的耐壓值要滿足包括電壓沖擊在內的線路可能出現最大電壓等級,為避免電容儲能放電而引起的沖擊危害,CX電容容量一般在0.01~0.1μF之間,不宜過大,總之,通過選取有效參數的電容,就能對高頻干擾起到抑制作用[9]。

2.3使用屏蔽降低電磁敏感設備的敏感性

用電阻率低的金屬材料對電場進行屏蔽,用磁導率高的復合材料對磁場進行屏蔽,從而屏蔽輻射,是抑制輻射噪聲的根本方法之一。在實際工程應用中,使用具有金屬屏蔽層的連接線和電源線,是阻斷外部空間輻射電磁干擾耦合的常用方法之一,可以有效提升對于外部干擾的抑制能力,使用磁環、磁珠和單點接地的PCB布局等方法也可有效提升電源及信號線的抗干擾能力,開關電源外殼對器件可以起到支撐和防護作用,如采用低電阻率材料,也可以對電磁輻射干擾起到很好的防護作用,從而產生事半功倍的作用,由于干擾通常為高頻分量,所以外殼的對對接縫要相對嚴密,縫處的焊接等處理應滿足EMC規定的抗擾度屏蔽能力,通過上述措施的融合運用,可以有效提升開關電源抵抗外部電磁環境干擾能力,也可弱化對外部電子設備產生的干擾,但要注意,由于開關電源本身為高頻器件,其采樣和控制信號同樣也未高頻,一定要使有效信號頻率位于濾波器通帶之內,才能保證有效信號不會受到EMC元件的干擾[10]。

3應用通用電路模擬和PSPlCE仿真

3.1二階無源電磁抑制濾波器干擾抑制效果

將二階無源電磁抑制濾波器串入開關電源輸出端接,利用示波器采樣,觀測濾波器輸入、輸出信號的變化,開關電源輸出經過EMI濾波器后,電壓信號幅值幾乎沒有衰減,而高頻的尖峰干擾被弱化,幾乎完全濾除,二階無源電磁抑制濾波器抑制效果圖如圖3。3.2共模與差模傳導干擾信號的抑制效果分析利用Pspice電壓探頭通過Lisn可以很容易的分離共模、差模信號,在通用電路分析軟件中,利用加權、相關處理算法分離出的共模噪聲低于30dBμV,差模噪聲低于50dBμV,可見對噪聲具有明顯的抑制作用。共模和差模噪聲的抑制效果圖如圖4。

3.3寄生參數影響的抑制效果

理想的EMI濾波器元器件均采用純電容純電感,實際使用情況下存在高頻寄生參數,對高頻寄生參數的抑制作用仿真效果如圖5,干擾大于1MHz的干擾,采取本文抑制措施后,對干擾的抑制作用明顯。

4結語

提出的基于EMI濾波器的開關電源抑制方法,可有效弱化開關電源輸出端的尖峰干擾,抑制了傳導性噪聲干擾,并應用到傳感器的設計中,提高了傳感器在煤礦等復雜環境下的可靠性,同時在工程應用中發現對供電線路的浪涌、瞬變脈沖群干擾也有良好的抑制效果,整體提升了煤礦用傳感器的抗EMC干擾能力。

參考文獻:

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[3]林引.礦用高可靠性本安型傳感器電源電路設計與實現[J].煤炭科學技術,2013,41(6):88-91.

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[9],何文忠.開關電源電磁干擾濾波器設計[J].激光與紅外,2007,37(1):79-81.

電磁輻射解決方案范文4

關鍵詞:送變電工程;環境影響評價;重點難點

中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2010)010-115-02

1、前 言

隨著國民經濟的飛速發展,我國工礦企業和城鄉居民生活用電量迅速增長。為了滿足這種需求,國家在投入巨資進行包括火電、水電、風電和核電等在內基礎電力設施建設的同時,也加大了城鄉電網的建設和改造力度,逐步營造一個穩定、安全、有效的用電環境。各種電壓等級的送變電工程作為城鄉電網改造中的重要組成部分和聯系電力資源與用戶的紐帶,在提高供電質量、供電可靠性和供電能力方面,起到了重要的作用。

我國對電磁輻射防護問題一直十分重視,特別是近年來,先后采取了許多措施,加強了這方面工作的監管力度,取得了較好的效果。根據國家環保部最新的《建設項目環境影響評價分類管理名錄》,各種電壓等級的送變電工程均需開展不同程度的環境影響評價工作,其中500kV以上及330kV以上、涉及環境敏感區的送變電工程需編制環境影響報告書,其余電壓等級的送變電工程需編制環境影響報告表,并向國家及地方環境保護行政主管部門報批。

環境影響評價是指在工程投建前,對工程在施工期、營運期等不同階段可能造成的環境影響進行科學、客觀的預測分析,并提出避免或減輕不良影響的對策措施和建議。筆者在從事送變電工程環境影響評價過程中,積累了一定的經驗,以下談談自身的心得體會,并對評價作業中所遇難點進行探討,同時提出建議性的解決方案。

2、送變電工程環評工作的重點

開展工作都必須抓準重點,這樣才能做到有的放矢,合理調配參與者投入在各個工作環節上的時間和精力,避免多做無用功,送變電工程環境影響評價也不例外。根據該類環評文件編制和審批要求,其工作重點應當涵蓋以下幾個方面:

(1)根據工程設計文件,運用表格和圖件清晰明了地描述和反映工程組成情況:

(2)分別用表格和圖件的形式明確反映工程與環境敏感區的關系;

(3)屬于改擴建工程的項目,應清楚了解原工程組成及運營期環保工作情況,并提出“以新帶老”的措施;

(4)工程建設對環境敏感區造成的生態影響及電磁影響應當作為評價重點,分別給予全面、具體、準確的預測分析,不能泛泛而談;

(5)公眾參與應按照《環境影響評價公眾參與暫行辦法》(環發2006[28號])的要求,通過現場張貼告示和網上公示的方式征求公眾意見,公眾參與問卷調查需覆蓋環境敏感目標處的公眾群體,問卷問題的設計力求合理,使得公眾參與調查能夠客觀反映公眾對項目建設的態度,尤其是要調查清楚反對項目建設的原因,使環評管理有據可依。

根據以往經驗,環保部門在環評審批過程中最為關注的就是上述幾個方面的問題,因此送變電工程環評工作應當緊密圍繞這幾方面展開,只要把涉及的問題說清楚、說透徹,一般都能順利通過審批。

3、送變電工程環評工作的難點

3.1 環境敏感區的確認

根據《建設項目環境影響評價分類管理名錄》,送變電工程涉及的環境敏感區含義包括:自然保護區、風景名勝區、世界文化和自然遺產地、飲用水水源保護區及以居住、醫療衛生、文化教育、科研、行政辦公等為主要功能的區域,文物保護單位,具有特殊歷史、文化、科學、民族意義的保護地。

送變電工程經常包括大范圍、大規模送電線路的建設,沿途涉及幾個縣級甚至市級行政區域,屬于線性工程,但由于可行性研究階段設計費用在整個項目設計費用中所占比例不高,設計單位從自身利益角度考慮,往往只配備滿足工程設計最低需求的人員投入該階段的工作,這樣就容易造成工程沿線區域現狀調查情況不夠翔實,在該階段設計成果――可行性研究報告及圖件中也往往無法確切反映項目周邊是否存在環境敏感區及其具體所在。

按照國家環保部有關要求,建設單位應當在項目可行性研究階段履行環境影響評價程序。由于環境敏感區生態、人文敏感度和環境保護要求較高,在環境影響評價文件中必須對其與工程相對位置關系、工程建設影響和保護措施予以清晰的表述,顯然,此時的可研深度難以滿足環評工作的深度要求,這樣,接受環評委托的單位就必須承擔起調查、核實工程周邊環境敏感區的重任。環評單位在開展現場踏勘工作時,應注意做到以下幾點:主動與地方電業局溝通,請求配合與協助:及時向地方環保局收資,以便確認工程范圍內是否存在環境敏感區:在調查過程中發現工程確有涉及環境敏感區的,應及時向建設單位反映;督促建設單位、設計單位與相關環境敏感區主管部門積極溝通協調,取得路徑協議。

3.2 模式計算與模擬類比測量

對送變電工程環境影響評價而言,非常關鍵的一點就是需要通過分析,預測工頻電場、工頻磁場的影響程度和影響范圍。在送變電工程環評中常用到兩種預測方式:一是采用理論公式進行模式計算,一是通過類似項目的相關監測數據進行類比分析。兩種方式建議按情況分別對待:

對工頻電場,因電場強度僅與電壓有關,而目前在各地均有已建成投運的不同電壓等級的變電站和送電線路,要找到相同或類似的送變電工程比較容易,此時采用類比測量是比較直觀和可信的。

對于工頻磁場,因其與通過線路的電流有關,而一般情況下送變電工程運行工況是介于經濟電流和最大電流之間,達不到設計工況,也就是說很難遇到兩個變電站或兩條線路完全相同的運行工況,選用的類比測量數據極可能不是最大運行電流條件下的工頻磁場值。因此,在評價工頻磁場時,建議以模式計算為主,同時充分考慮經濟電流和最大電流兩種情況,并結合實際測量數據進行對比分析,以得出與實際運行情況更為接近的預測結果。

環評作業中,對工頻電磁場的模式計算,可以采用經過考證過的數學模式進行計算,對所采用的計算公式和參數要在環評報告中給出,這里建議采用《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范》(HJ/T24-1998)中推薦的方法。另外,目前國內在送變電工程環評方面尚無要求采用統一指定的預測軟件,因此環保部門也鼓勵環評單位開展相關預測軟件的立項開發和鑒定工作,以促進輸變電工程環境影響預測準確性和可靠性。

在進行模擬類比測量時,應注意說明模擬類比的電磁輻射設備概況、測量地點和條件、測點分布、使用儀表、測量方法、數據處理和統計、測量結果和分析。另外還應注意選取的類比變電站的建設規模、電壓等級、容量、架線型式及出線方向,以及類比送電線路的回路數、尺寸、相位排列、檔距、架設高度與被類比的送變電工程盡量一致或接近。

3.3 公眾參與

公眾參與是建設項目環評中一項十分重要的工作,直接關系到項目建設區域內廣大人民群眾的切身利益,因此越來

越受到管理部門和廣大群眾的高度關注。

在建設項目環評中,公眾參與多以問卷調查的方式進行,在問卷內容和調查對象的選取等方面常流于形式,針對性不強。雖然原國家環??偩钟?006年3月18日施行的《環境影響評價公眾參與暫行辦法》(環發2006[28號],以下簡稱《辦法》)對建設項目環境影響評價的公眾參與提出了相對明確的規定,但其可操作性還有待進一步檢驗。由于《辦法》對公眾是否必須參與調查沒有強制性規定,不具備法律約束力。在送變電工程環評公眾參與調查過程中,環評單位就常遇到公眾害怕承擔責任而不配合填寫問卷的情況,其對項目建設既不表示贊同,也不表示反對,難免令調查人員感到無所適從。

對于送變電工程而言,特別是有送電線路途經居民生活區的項目,在進行公眾參與調查時,有時會出現大比例的反對意見,在工程實施過程中甚至曾發生過當地居民阻撓施工的情況,個別工程在建成后也遭遇環境糾紛和環境投訴。究其原因,一方面與國內民眾環保意識不斷提升有關,另一方面,這與公眾及媒體對電磁輻射污染概念及成因的錯誤理解有著莫大關系。目前,公眾對電磁輻射污染的認識存在著嚴重的誤區,很多媒體也將電磁輻射視為空中無形殺手,同時將廣播電視、電臺、雷達、通信產生的高頻電磁場和高壓送變電交變電產生的工頻電磁場混為一談。實際上電力系統產生的主要是工頻電磁輻射,有關這種電磁輻射是否影響人體健康,國際上尚無明確定論。另外,電磁輻射和電磁輻射污染是兩個概念,任何帶電體都可以產生電磁輻射,而當電磁輻射強度超過國家標準時,才會產生負面效應,這部分超過標準的電磁輻射強度稱作電磁輻射污染。《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范》中推薦暫以4kV/m作為居民區工頻電場評價標準,以國際輻射保護協會關于對公眾全天輻射時的工頻限值0.1mT作為磁感應強度的評價標準。在實際工作中,環保主管部門已經把這兩個限值作為強制性環保標準來使用了,也就是說,當送變電工程周邊環境中電磁場監測值不大于電場強度4kV/m,磁場強度0.1mT的國家標準時,可視為電磁環境是安全的。

針對如何做好送變電工程環評中的公眾參與環節,本文從環評單位角度,提出如下幾點建議:國家和各級地方環境保護行政主管部門進一步完善建設項目環評中公眾參與的可操作性,同時環評單位現場踏勘和調查要做到細致全面,有效保障公眾參與的廣度與深度;有關部門和建設單位加強對環保法律法規及基礎知識的學習和宣傳,正確引導新聞輿論:環評單位在環評文件中應當明確要求建設單位在項目開展過程中時時、處處注意與周邊群眾的溝通,避免發生不必要的誤解或矛盾,并將群眾意見及時反饋設計單位,在工程建設全過程中做好宣傳解釋工作,積極消除公眾“電磁輻射恐懼心理”。

4、結 語

總體而言,送變電工程的環境影響評價與一般建設項目有著不同的特點,本文對其要點作了一些歸納和總結,以期對今后送變電工程環評工作的開展提供參考。

參考文獻:

[1]王志軒,孫為民,輸變電建設項目環境管理中若干問題的探討[J],電力環境保護,2000,16(3):54-56

[2]龔建新,蔡金錠,輸變電建設項目環境影響評價中部分問題的探討[J],福建電力與電工,2006,26(3):18-20

電磁輻射解決方案范文5

關鍵詞:TD-LTE;組網選擇;基站選址;全頻段天線

1 前言

當今,隨著通信技術的飛速發展,移動通信的更新換代的速度越來越快?,F有的2G,3G技術已經不能滿足人們對于高速的數據業務的需要。而LTE(Long Term Evolution)是3GPP的長期演進,是3G與4G技術之間的一個過渡,是3.9G的全球標準。LTE采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準,在20MHz的頻帶內能夠實現下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。同時,由于LTE采用MIMO和OFDM技術,可以有效的克服無線通信中的多徑衰落的問題。

經過近幾年的研究,LTE技術已經趨于成熟。國內外都在加緊部署商用的LTE網絡。根據GSA的統計,今年年底將有87個國家部署248個LTE網絡。在LTE終端方面,目前已經有97個設備商提供821款商品,全球用戶已經達到1.07億。

2 國內發展現狀及問題

今年將是中國4G的開局之年。據悉,中國移動已于日前正式啟動2013年度TD-LTE無線網勘察設計服務集采工作。根據中國移動之前的規劃,今年將會在344個城市部署超過20萬個TD-LTE基站。廣東移動的TD-LTE基站數已經達到7000多個,在建TD-LTE基站近1000個,主要分布在深圳、廣州等大城市,2013年規劃增加TD-LTE基站2.4萬個。

有組織對TD-LTE中國市場的發展進行兩種預測,稱中國TD-LTE用戶發展取決于運營商格局,在一家TD-LTE運營商情況下,2016年中國TD-LTE用戶(僅中國移動)將會超過1.1億;而在樂觀預期下,由于其他運營商(指中國聯通和中國電信)在3G階段已經有了巨大的投入,中國移動的TD-LTE市場策略將會促進其他運營商發展TD-LTE。

同時,眾所周知,LTE可以提供高速的數據傳輸。不需要網線,一部幾個G的高清電影,幾分鐘就能下載完成;公司可以利用視頻開會,不僅高清,而且可以在移動中進行;乘車時可以隨時打開網絡社區,與好友進行視頻聊天、傳送有趣的文件;在地鐵車廂里不僅能快速上傳下載大容量資料,還能用互聯網電視流暢觀看高清大片。然而,在LTE的巨大光環之下,LTE網絡的部署卻遭遇到很多問題。

2.1 組網方案的選取問題

首先需要解決的一個問題就是組網方案的選擇。據悉,在運營商內部和設備商中對于建網方案都沒有形成一個統一的意見,分歧主要在于是新建網絡還是升級原有的網絡。

目前可供中移動建網的頻段至少有F頻段和D頻段,其中,D頻段是國際電信聯盟確定的全球主流TD-LTE頻段,中國工信部也已經明確該頻段的共計190MHz頻率(2500-2690MHz)用于TD-LTE。F頻段則是此前中國移動TD-SCDMA的主頻段。這樣一來,中國移動的4G建網就有F頻段、D頻段,以及F/D混合組網等多種方案,而F頻段又有基于原TD-SCDMA基站升級和共址新建兩種方案。從技術指標、運營商長遠利益等因素出發,新建方案更加理想。因為,首先F頻段所處位置復雜,既有小靈通,又有TD-SCDMA,設備射頻性能的先天不足,會讓網絡受到干擾,影響網絡性能,只有通過大規模替換原有3G設備的RRU才能解決問題;其次,TD-LTE使用時分雙工的方式,上下行時隙配比決定了兩種方案的時間資源分配,F頻段升級方案會造成下行容量下降約25%;第三,TD-LTE技術與現有2G、3G網絡存在較大差異,對網絡優化提出了不同的要求,升級方案會加大運營商后期的網絡優化難度。然而,升級方案不僅可以實現快速部署,而且有助于運營商節省投資近50%。如果一個城市現有的3G網絡符合LTE網絡結構要求,采用F頻段升級是最合理的方案。

2.2 選址問題

另一個重要的問題是LTE網絡建設的選址問題。近年來,人們越來越意識到基站會對于人體造成輻射。當在小區樓頂安裝基站時,附件的居民會不可避免的遭到電磁輻射的影響。LTE網絡選取的頻段更高,覆蓋面積越小,所以基站的數量相對于GSM基站來說會更多。過多的基站不僅影響美觀,增加選址的難度,增加建設的費用。據悉,上海的TD-LTE建設六期宏基站規劃的2400個基站中,無法完成購足的近500個,占比約20%,其中有近一半源于業主阻撓,有30%為居民區及學校,均由于對電磁輻射等的擔憂,對建設TD-LTE基站表示極度反感與不配合,難以協調。國際經驗證明,信號的廣泛覆蓋是TD-LTE取得先機的重要保障。目前,TD-LTE在我國還處于擴大規模試驗階段,產業鏈還有待完善,很多問題都阻礙著TD-LTE進一步擴大規模試驗覆蓋范圍乃至商用化的步伐。

一個基站的拆遷,不只是影響覆蓋范圍內的信號,更有可能改變整個網絡的布局,可謂“遷”一發而動全身。對于我國來說,TD-LTE網絡建設越快,覆蓋越好,越早進入大規模商用階段,就越能吸引全球產業鏈加入,從而實現全球漫游能力、規?;?、低成本化,帶動全社會進入4G時代。為此,需要國家在政策制定、頻率規劃等方面給予TD-LTE更多的指導,需要地方政府在基站選址和性能測試等方面給予更多的支持,需要產業鏈上下游在芯片研發、終端制造、應用開發等方面與運營商共同努力。

3 解決方案

3.1 F+D混合組網的確定

通過建設和試用經驗總結,已經明確未來的網絡形態采用F+D混合組網,F頻段的建設以升級為主,網絡結構不合理站點采用新建方式,D頻段全部新建。從成本上比較,利用F頻段新建的設備投入成本比F頻段升級高出近50%,而利用D頻段建設的話,同一片區域相同的覆蓋范圍,單純用F頻段建設,與單純用D頻段建設相比,D頻段要多建設約26%的基站量。由于中國移動整體規劃2013年4G一期網絡建設以快速實現覆蓋為目標,頻段側重以F頻段升級為主,對原F頻段站址站高等網絡結構不合理的站點則采用新建方式,D頻段則在合適的區域進行輔助建設。那么一個城市的網絡就會形成這樣的結構:第一層網絡是F頻段的覆蓋,里面有一個小圈是D頻段的,D頻段所覆蓋的區域肯定是F+D頻段的同覆蓋,F頻段用來解決廣覆蓋以及部分區域的深度覆蓋,D頻段用來解決熱點區域以及主城區的容量吸納。因為F頻段只有一個載頻,D頻段可以做到兩到三個載頻,這樣的話,F頻段做第一層網絡,D頻段做容量的吸納,會是一個比較科學合理的網絡結構。

F頻段的TD-LTE網絡建設是以升級為主,還是以新建為主呢?如果一個城市現有的3G網絡符合LTE網絡結構要求,采用F頻段升級是最合理的方案;如果部分3G站點結構不夠合理,比如說站址、站高、站間距的不合理設計,采用F頻段升級建設方案的話,LTE網絡就難以達到優質網絡的這個目標,而這部分站點需要進行新建。

3.2 減小基站數量和選擇問題

而對于選址困難的問題,一方面需要增大宣傳力度,向群眾耐心說明。電磁輻射強度是與距離的平方成反比,也就是發射基站越高,對人體的影響就越小。通信基站產生的輻射值不如一臺電磁爐甚至電視機對人體的影響大。由于TD基站采用智能天線,發射功率只需要8W左右,大大降低了對周圍環境的影響,實際輻射更小。

另一方面,在部署網絡時,應當盡量少建基站。因為,在我們的生活環境中,到處都布滿了各種各樣的天線。包括我們通話用的GSM網絡、3G TD-SCDMA網絡、用于數據業務的無線局域網WLAN以及即將商用的LTE網絡。這些通信網絡需要不同的天線,因為他們的工作頻段不同,不能采用一種天線來實現所有網絡的覆蓋。如果采用單一的天線,同時覆蓋GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE這些網絡所需要的頻段,就可以大量的減少基站的數量。這樣既可以大幅度的節省建設成本,還可以減少布網中選址的難度。同時,也可以美化我們的生活環境。根據當前的研究現狀來說,實現LTE的1.71-2.69 GHz的頻段范圍的天線設計已經不再是一個難題,很多設備供應商都已近生產出多種LTE天線。但是,能同時將800~900MHz GSM頻段和LTE頻段同時實現的天線還很少。個別廠商采用在一個大的天線罩中同時安裝兩組不同的天線來達到全頻段的覆蓋。但是,這樣使得天線的尺寸大大的增加,饋電變得復雜。如果采用單個天線陣子可以同時實現全頻段的覆蓋將是一個很大的進步。不僅可以減小天線的尺寸,還可以大大降低生產成本,據悉這方面的研究已經有了一定的成果,相信不久的將來會出現這種結構簡單,覆蓋全頻段的天線。屆時,將大大減小中國移動LTE網絡建設的投入。

4 總結

LTE通信已經是當今通信的主流方向,中國也已經進入了LTE無線通訊投資和布網的關鍵時期,中國移動作為國內電信運營商的龍頭,更需要把握好方向和發展進度。在組網方面的選擇和無線通訊設備的選擇上需要更加睿智,著眼于未來,把握好方向,以較低的成本實現更高的效益。

[參考文獻]

[1]蘇航.TD_LTE網絡規劃設計研究.北京郵電大學碩士論文.2012年6月.

[2]方暉.TD_LTE系統中的MIMO空分復用技術研究.南京郵電大學碩士論文.2013年4月.

電磁輻射解決方案范文6

關鍵詞:LVDS數據傳輸PCB阻抗匹配

在被稱為信息時代的今天,為適應信息化的高速發展,高速處理器、多媒體、虛擬現實以及網絡技術對信號的帶寬要求越來越大,多信道應用日益普及,所需傳送的數據量越來越大,速度越來越快。目前存在的點對點物理層接口如RS-422、RS-485、SCSI以及其它數據傳輸標準,由于其在速度、噪聲/EMI、功耗、成本等方面所固有的限制越來越難以勝任此任務。在轉達領域,隨著技術的發展,新體制雷達的出現和普及,如DBF體制雷達、相控陣雷達等,所需處理的信號帶寬和信號通道數大幅度增加,同樣面臨著大數據量的傳輸問題。因此采用新的技術解決I/O接口總是成為必然趨勢,LVDS這種高速低功耗接口標準為解決這一瓶頸問題提供了可能。目前LVDS技術在通信領域的應用日益普及,本文結合雷達中的數據傳輸特點介紹LVDS技術,分析LVDS技術在雷達中的應用前景。

1LVDS技術介紹

LVDS(LOWVOLTAGEDIFFERENTIALSIGNALING)是一種小振幅差分信號技術,使用非常低的幅度信號(約350mV)通過一對差分PCB走線或平衡電纜傳輸數據。它允許單個信道傳輸速率達到每秒數百兆比特,其特有的低振幅及恒流源模式驅動只產生極低的噪聲,消耗非常小的功率。同時,LVDS也是對高速/低功耗數據傳輸的一個多任務接口標準,在ANSI/TIA/EIA-644-1995標準中被標準化。

1.1LVDS工作原理

圖1為LVDS的原理簡圖,其驅動器由一個恒流源(通常為3.5mA)驅動一對差分信號線組成。在接收端有一個高的直流輸入阻抗(幾乎不會消耗電流),所以幾乎全部的驅動電流將流經100Ω的終端電阻在接收器輸入端產生約350mV的電壓。當驅動狀態反轉時,流經電阻的電流方向改變,于是在接收端產生一個有效的"0"或"1"邏輯狀態。

1.2LVDS技術的特點

LVDS技術之所以能夠解決目前物理層接口的瓶頸,正是由于其在速度、噪聲/EMI、功耗、成本等方面的優點。

1.2.1高速傳輸能力

LVDS技術的恒流源模式低擺幅輸出意味著LVDS能高速驅動,例如:對于點到點的連接,傳輸速率可達800Mbps;對于多點互連FR4背板,十塊卡作為負載插入總線,傳輸速率可達400Mbps。

1.2.2低噪聲/低電磁干擾

LVDS信號是低擺幅的差分信號。眾所周知,差分數據傳輸方式比單線數據傳輸對共模輸入噪聲有更強的抵抗能力,在兩條差分信號線上電流以方向及電壓振幅相反,噪聲以共模方式同時耦合到兩條線上。而接收端只關心兩信號的差值,于是噪聲被抵消。由于兩條信號線周圍的電磁場也相互抵消,故比單線信號傳輸電磁輻射小得多。而且,恒流源驅動模式不易產生振鈴和切換尖鋒信號,進一步降低了噪聲。

1.2.3低功耗

(1)LVDS器件是用CMOS工藝實現的,這就提供了低的靜態功耗;

(2)負載(100Ω終端電阻)的功耗僅為1.2mW;

(3)恒流源模式驅動設計降低系統功耗,并極大地降低了Icc的頻率成分對功耗的影響。與其相比,TTL/CMOS收發器的動態功耗相對頻率呈指數上升。

1.2.4節省成本

(1)經濟的COMS工藝實現技術;

(2)低成本實現高性能,對電纜、連接器和PCB材料無荷刻要求;

(3)低能耗;

(4)TTL/CMOS信號能被串行或混合到單個LVDS通道,減少板面、層數、接插件和電纜。

另外,由于是低擺幅差分信號技術,其驅動和接收不依賴于供電電壓,如5V;因此,LVDS能比較容易應用于低電壓系統中,如3.3V甚至2.5V,保持同樣的信號電平和性能。LVDS也易于匹配終端。無論其傳輸介質是電纜還是PCB走線,都必須與終端匹配,以減少不希望的電磁輻射,提供最佳的信號質量。通常一個盡可能靠近接收輸入端的100Ω終端電阻跨在差分線上即可提供良好的匹配。目前LVDS技術在傳輸距離上其局限性,一般應用在20m以上。

2LVDS的典型結構和常用產品

目前LVDS產品主要有美國國家半導體公司全系列的LVDS產品和德州儀器半導體司的LVDS產品系列。美國國家半導體公司這方面更具優勢,其產品主要有四種典型結構,是目前數據傳輸和交換常用的四種方式。

2.1典型結構

(1)點到點結構?;镜陌l展和接收結構,用于兩點間固定方向信號傳輸;

(2)點到多點結構。廣播式總線結構連接多個接收端到一個發送端,常用于數據分配;

(3)多點到多點結構。多點互連總線使點到點之間互連降到最少,同時提供雙向,半雙工通訊能力,在同一時間,只能有一個發送器工作;

(4)矩陣開關結構。通常應用于需要非常高的信號交換通路的系統中,實現全雙工通信。

2.2常用產品

對應點到點或點到多點結構,有LVDS線路驅動/接收器和LVDS串行/解串器(Channellink)系列產品。對于多通道、寬帶、大動態的數據傳輸,LVDS串行/解串器將是很好的解決方案。雷達系統中,分系統之間的數據傳輸,分系統內通過背板的數據傳輸應用LVDS串行/解串器將大大減少電纜、接插件以及PCB背板的復雜度。這種產品在雷達系統中有很好的應用前景。

(2)對應點對多點或多點到多點結構的應用,BusLVDS技術能最好地適應這些應用。BusLVDSjLVDS線路驅動/接收器系列的擴展,為多點應用場合而設計,這時總線兩端都終接電阻。BusLVDS驅動器提供約10mA的輸出電流,因而能被用于重負載的背板上,那里的等效阻抗低于100Ω,這里驅動器會有30~50Ω范圍的負載。在一些大的數據通信系統中,要構造大的高速背板,LVDS技術是最理想的解決方案。

3LVDS的應用

了解LVDS技術的特性后,下面的問題就是如何在設計中應用好LVDS產品充分發揮其技術優點,優化系統設計。這里結合華東電子所某型號雷達系統中LVDS技術的應用來闡述用LVDS做設計的一些原則和技巧。

由于在系統中有幾十路接收通道和數字中頻接收機,數據線近500路。如應用傳統的TTL/CMOS信號用雙絞線并行傳輸,則需近千根導線,勢必造成系統和背板都很復雜,其噪聲/EMI性能的保證令設計者頭痛,功耗也將很大。于是筆者在系統設計中應用了LVDS串行/解串器技術(Channellink產品),將數據線壓縮到幾十對差分線,完成了數據傳輸,并在多種型號雷達中成功應用。在選定了產品后,用好LVDS技術關鍵就在于PCB板的設計。PCB布線總的原則是:阻抗匹配是非常重要的,差分阻抗的不匹配會產生反射,會減弱信號并增加共模噪聲,線路上的共模噪聲將得不到差分線路磁場抵消的好處而產生電磁輻射。所以要盡量在信號離開IC后控制差分阻抗的走向,盡力保持尾端<12mm。

3.1PCB板差分布線的設計

側耦合的微帶線、側耦合的帶狀線、寬邊的帶狀線都可作為很好的差分線。根據實際情況,應用中選擇了側耦合的微帶線,示意如圖2。

布線中注意了以下幾點:

(1)應用微波傳輸線理論設計差分阻抗Zdiff或利用以下方程設計:

其中Z0為微帶線的特性阻抗;

(2)所布的差分線對一離開IC就盡早盡可能靠近在一起走線,布線越近磁場的抵消就越好,有助于消除反射并保證噪聲以共模方式耦合。也即圖2中的S越小越好。

(3)對于差分布線不要依賴于自動布線功能,要匹配一對差分線的長度,確保各組差分線間的間隔;并使線上過孔最少;

(4)避免90°轉彎(以防造成阻抗不連續),用弧線或45°斜線代替。

3.2PCB板的設計

(1)至少用4層PCB板,將LVDS信號、地、電源、TTL信號分層布局。在實現設計中采用了8層板以盡量滿足要求;

(2)將陡的CMOS/TTL信號與LVDS信號隔離,最好能布在不同層上,并用電源和地層隔開;

(3)保持發送器和接收器盡可能靠近接插件,連線長度愈短愈好(<1.5英寸),以保證板上噪聲不會被帶到差分線上,而且避免電路板及電纜線間的交叉EMI干擾;

(4)旁路每個LVDS器件,分布式散裝電容或表貼電容放在盡量靠近電源和地線引腳處;

(5)電源和地線應用寬的布線(低阻抗),并保持地線PCB回路短而寬;

(6)終端負載用100Ω(誤差<2%)表貼電阻靠近接收器輸入端來匹配傳輸線的差分阻抗,終端電阻到接收器輸入端的距離應小于7mm;

(7)將所有空閑引腳開路(懸空)。

3.3電纜和接插件的選擇

應用中選擇了雙絞線平衡電纜,并在外層加屏蔽;接插件選擇標準連接器,在連接器上差分信號通常連接在一行中靠近的兩個連接腳上,示意如圖3所示。

總之,應用LVDS技術在系統設計之前,應優先考慮以下幾點:

(1)必須優先考慮電源和地在系統中的分布;

(2)考慮傳輸線的結構及其布局布線;

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