CN103166589B - 通信设备e1接口线路端电磁辐射抑制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信设备的技术。本发明解决了现有抑制E1接口EMI干扰的方法会对信号质量产生影响或成本较高的问题，提供了一种通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，其技术方案可概括为：在现有的通信设备E1接口中增加发送端第一级滤波模块、发送端第二级滤波模块、接收端第一级滤波模块及接收端第二级滤波模块，发送端第一级滤波模块与变压器第一输入端的两端连接，发送端第二级滤波模块与变压器第一输入端的中心抽头连接，接收端第一级滤波模块与变压器第二输出端的两端连接，接收端第二级滤波模块与变压器第二输入端的中心抽头连接。本发明的有益效果是：通过最简单的无源器件实现E1接口EMI抑制作用，适用于通信设备E1接口。

Description

通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路

技术领域

本发明涉及通信设备，特别涉及通信设备E1接口线路的技术。

背景技术

E1接口广泛应用于交换机、接入设备、传输设备、基站设备等领域，随着端口密集程度的提高和使用环境越来越复杂，E1传输的电磁兼容性问题越来越凸显出来，尤其是传导与辐射干扰的超标，给产品的电磁兼容认证带来诸多问题，若产品进入欧美市场，则要面对更严格的EMC认证。

现在的通信设备中的E1接口如图1，其包括接口保护电路、阻抗匹配及保护电路、变压器、发送正极、发送负极、接收正极、接收负极、内部发送接口及内部接收接口，所述发送正极和发送负极通过接口保护电路分别与变压器的第一输出端的两端连接，变压器的第一输入端的两端分别通过阻抗匹配及保护电路与内部发送接口连接，接收正极和接收负极通过接口保护电路分别与变压器的第二输入端的两端连接，变压器的第二输出端的两端分别通过阻抗匹配及保护电路与内部接收接口连接。

板内的其它信号耦合到E1信号形成的共模干扰信号及部分差分信号转换成共模信号是E1线路端产生EMI干扰的主要原因，且其频谱主要集中在30MHz以上。目前抑制E1接口EMI干扰的方法主要有三种：

(1)在端口信号采用穿心电容的方法，将保护电路放在设备内容，用两个电感和一个穿心电容组成的T型滤波网络，虽然对共模干扰信号的传导辐射有一定的抑制作用，但同时也存在些明显的缺点：首先，电感的引入，对信号质量会产生很大影响，甚至导致误码出现；其次，T型网络放置在端口处容易将外部浪涌引入设备内容，对内部电路造成影响甚至损坏；最后，串接在差分信号上的保护器件使PCB布局布线更加受限。

(2)在设备外部增加由共模电感、自恢复保险丝等器件组成的保护网络。这种方法最突出的缺点就是需要在设备外部额外增加装置，使设备使用起来很不方便，降低了设备可靠性，且大量保护器件的增加，提高了产品的成本。

(3)采用屏蔽线缆进行接口间互联，但屏蔽线缆价格昂贵，且不能从根源上解决问题。

发明内容

本发明的目的就是克服目前抑制E1接口EMI干扰的方法会对信号质量产生影响或成本较高的缺点，提供一种通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，包括接口保护电路、阻抗匹配及保护电路、变压器、发送正极、发送负极、接收正极、接收负极、内部发送接口及内部接收接口，其特征在于，还包括发送端第一级滤波模块、发送端第二级滤波模块、接收端第一级滤波模块及接收端第二级滤波模块，所述发送端第一级滤波模块分别与变压器第一输入端的两端连接，发送端第二级滤波模块与变压器第一输入端的中心抽头连接，接收端第一级滤波模块分别与变压器第二输出端的两端连接，接收端第二级滤波模块与变压器第二输入端的中心抽头连接。

具体的，所述发送端第一级滤波模块为RC滤波电路；发送端第二级滤波模块为RC滤波电路；接收端第一级滤波模块为RC滤波电路；接收端第二级滤波模块为RC滤波电路。

进一步的，所述发送端第一级滤波模块包括电容一、电容二、电感一、电感二及地线，所述电容一的一端与变压器第一输入端的一端连接，电容二的一端与变压器第一输入端的另一端连接，电容一的另一端通过电感一与地线连接，电容二的另一端通过电感二与地线连接。

具体的，所述发送端第二级滤波模块包括电容三、电感三及地线，所述电容三的一端与变压器第一输入端的中心抽头连接，另一端通过电感三与地线连接。

进一步的，所述接收端第一级滤波模块包括电容四、电容五、电感四、电感五及地线，所述电容四的一端与变压器第二输出端的一端连接，电容五的一端与变压器第二输出端的另一端连接，电容四的另一端通过电感四与地线连接，电容五的另一端通过电感五与地线连接。

具体的，所述接收端第二级滤波模块包括电容六、电感六及地线，所述电容六的一端与变压器第二输入端的中心抽头连接，另一端通过电感六与地线连接。

本发明的有益效果是，通过上述通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，通过最简单的无源器件实现E1接口EMI抑制作用，成本低廉，易于实现，且其仅抑制共模信号，对差模信号的影响降低到了最低，从而在抑制EMI辐射的同时也保证了传输信号的质量，且由于发送端第一级滤波模块、发送端第二级滤波模块、接收端第一级滤波模块及接收端第二级滤波模块都位于接口保护电路后，即在通信设备中，所以不会受到外部雷击、浪涌的破坏，可靠性高，且对器件的相关性能参数要求不高。

附图说明

图1是现在的通信设备中的E1接口的电路框图；

图2是本发明通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路的电路框图；

图3是本发明实施例中通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路的电路图。

其中，TX+为发送端正极，TX-为发送端负极，RX+为接收端正极，RX-为接收端负极，C1为电容一，C2为电容二，C3为电容三，C4为电容四，C5为电容五，C6为电容六，L1为电感一，L2为电感二，L3为电感三，L4为电感四，L5为电感五，L6为电感六。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，详细描述本发明的技术方案。

本发明通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路的电路框图参见图2。本发明的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，包括接口保护电路、阻抗匹配及保护电路、变压器、发送正极TX+、发送负极TX-、接收正极RX+、接收负极RX-、内部发送接口、内部接收接口、发送端第一级滤波模块、发送端第二级滤波模块、接收端第一级滤波模块及接收端第二级滤波模块，其中，发送正极TX+和发送负极TX-通过接口保护电路分别与变压器的第一输出端的两端连接，变压器的第一输入端的两端分别通过阻抗匹配及保护电路与内部发送接口连接，接收正极RX+和接收负极RX-通过接口保护电路分别与变压器的第二输入端的两端连接，变压器的第二输出端的两端分别通过阻抗匹配及保护电路与内部接收接口连接，发送端第一级滤波模块分别与变压器第一输入端的两端连接，发送端第二级滤波模块与变压器第一输入端的中心抽头连接，接收端第一级滤波模块分别与变压器第二输出端的两端连接，接收端第二级滤波模块与变压器第二输入端的中心抽头连接。

实施例

本发明实施例中通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路的电路框图参见图2，本发明实施例中通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路的电路图参见图3。本实施例的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，包括接口保护电路、阻抗匹配及保护电路、变压器、发送正极TX+、发送负极TX-、接收正极RX+、接收负极RX-、内部发送接口、内部接收接口、发送端第一级滤波模块、发送端第二级滤波模块、接收端第一级滤波模块及接收端第二级滤波模块，其中，发送正极TX+和发送负极TX-通过接口保护电路分别与变压器的第一输出端的两端连接，变压器的第一输入端的两端分别通过阻抗匹配及保护电路与内部发送接口连接，接收正极RX+和接收负极RX-通过接口保护电路分别与变压器的第二输入端的两端连接，变压器的第二输出端的两端分别通过阻抗匹配及保护电路与内部接收接口连接，发送端第一级滤波模块分别与变压器第一输入端的两端连接，发送端第二级滤波模块与变压器第一输入端的中心抽头连接，接收端第一级滤波模块分别与变压器第二输出端的两端连接，接收端第二级滤波模块与变压器第二输入端的中心抽头连接。

其中，发送端第一级滤波模块可以为RC滤波电路，其包括电容一C1、电容二C2、电感一L1、电感二L2及地线，电容一C1的一端与变压器第一输入端的一端连接，电容二C2的一端与变压器第一输入端的另一端连接，电容一C1的另一端通过电感一L1与地线连接，电容二C2的另一端通过电感二L2与地线连接；发送端第二级滤波模块可以为RC滤波电路，其包括电容三C3、电感三L3及地线，电容三C3的一端与变压器第一输入端的中心抽头连接，另一端通过电感三L3与地线连接；接收端第一级滤波模块可以为RC滤波电路，其包括电容四C4、电容五C5、电感四L4、电感五L5及地线，所述电容四C4的一端与变压器第二输出端的一端连接，电容五C5的一端与变压器第二输出端的另一端连接，电容四C4的另一端通过电感四L4与地线连接，电容五C5的另一端通过电感五L5与地线连接；接收端第二级滤波模块可以为RC滤波电路，其包括电容六C6、电感六L6及地线，所述电容六C6的一端与变压器第二输入端的中心抽头连接，另一端通过电感六L6与地线连接。

可见接收端第一级滤波模块在接收正极RX+和接收负极RX-之间跨接，接收端第一级滤波模块接收从接收端第二级滤波模块侧输入到板卡内部的信号，对其进行高频滤波，然后后传入到阻抗匹配及保护电路进入E1接口芯片，接收端第一级滤波模块应靠近变压器放置；接收端第二级滤波模块对从接口保护电路传入板内的E1信号进行共模滤波处理，然后E1信号通过变压器向接收端第一级滤波模块传输，接收端第二级滤波模块靠近变压器放置。发送端第一级滤波模块和发送端第二级滤波模块与接收端第一滤波模块和接收端第二滤波模块结构相同，只是根据信号传输方向的不同而摆放位置有所变化，下面进行具体说明。

本发明的接收端第一级滤波模块由电容四C4、电容五C5、电感四L4、电感五L5及地线组成，电容四C4及电感四L4组成的RC滤波网络及电容五C5及电感五L5组成的RC滤波网络靠近变压器端分别放置在接收正极RX+和接收负极RX-的对称位置，并通过地线与屏蔽地相连接；本发明的E1数据发送端第一级滤波模块由电容一C1、电容二C2、电感一L1、电感二L2及地线组成，电容一C1及电感一L1组成的RC滤波网络和电容二C2及电感二L2组成的RC滤波网络靠近芯片端分别放置在发送正极TX+和发送负极TX-的对称位置，并通过地线与屏蔽地相连。接收端第一滤波模块和发送端第一滤波模块作用相同，分别对E1接收信号和E1发送信号进行高频滤波，包括E1信号本身的高频分量和其它网络耦合到E1传输线路的高频分量，从而降低线路端的EMI辐射。接收端第一滤波模块和发送端第一滤波模块均由RC滤波网络构成，通过对电阻和电容取值的调节可以达到滤波频点选择和线路阻抗调节的效果，实际应用中通过仿真和单板调试相结合的方式，可以得到最合适的取值，从而在保证信号质量的情况下，最大限度的降低信号的高频分量和高频辐射。

本发明的接收端第二级滤波模块由RC滤波网络组成，一端接变压器第二输入端的中心抽头，另一端通过地线接屏蔽地；本发明的发送端第二级滤波模块由RC滤波网络组成，一端接变压器第一输入端的中心抽头，另一端通过地线接屏蔽地。接收端第二级滤波模块和发送端第二级滤波模块分别对E1输入信号和E1输出信号的共模信号进行滤波，通过调节电阻和电容的取值可调节滤波的主频点。接收端第二级滤波模块和发送端第二级滤波模块应靠近变压器放置。

发送端第一级滤波模块、发送端第二级滤波模块、接收端第一级滤波模块及接收端第二级滤波模块共有6个RC滤波网络，其电阻电容取值计算原则如下：在需要滤波的频点下，RC网络阻抗尽量低；同组信号的正、负极性上的滤波网络要保持一致，即电容四C4及电容五C5组成的RC滤波网络与电感四L4及电感五L5组成的RC滤波网络的取值要完全相同、电容一C1及电容二C2组成的RC滤波网络与电感一L1及电感二L2组成的RC滤波网络的取值要完全相同，各个模块之间不要求相同，如接收端第一级滤波模块和接收端第二级滤波模块的器件取值不必相同。在以上原则的基础上，电阻、电容的取值结果还应该不能影响信号的传输质量。RC滤波网络的交流阻抗Z为：

$Z=R+j(\mathrm{\ωL}-\frac{1}{\mathrm{\ωC}})$

当RC滤波网络发生谐振时

$\mathrm{\ωL}-\frac{1}{\mathrm{\ωC}}=0$

故滤波网络的谐振频率为

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$

其中，R为RC网络电阻取值，C为RC网络电容取值，L为PCB布线分布电感和电阻电容封装的寄生电感之和。例如：需要对发送正极TX+和发送负极TX-上传输的50MHz频点进行滤波，由计算滤波网络的谐振频率的公式可估算出发送端第一滤波模块中的电容取值为0.01uF左右(寄生电感估算为1nH)。实际应用中由于各种原因，电路实际的取值和理论结果会有偏差，所以上述计算方法只提供一个参考的初始值，为达到最好的效果，还需要开发人员对器件取值进行微调。通常情况下，电阻R的取值应该在0～120欧姆之间，且越小越好，但需要兼顾信号质量，所以需要在测试过程中逐步调节找到一个平衡点；而根据EMI辐射的频带为30MHz～1GHz，理论上电容的取值也应该在100PF～0.1uF之间选取。

Claims (9)

1.通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，包括接口保护电路、阻抗匹配及保护电路、变压器、发送正极、发送负极、接收正极、接收负极、内部发送接口及内部接收接口，所述发送正极和发送负极通过接口保护电路分别与变压器的第一输出端的两端连接，变压器的第一输入端的两端分别通过阻抗匹配及保护电路与内部发送接口连接，接收正极和接收负极通过接口保护电路分别与变压器的第二输入端的两端连接，变压器的第二输出端的两端分别通过阻抗匹配及保护电路与内部接收接口连接，其特征在于，还包括发送端第一级滤波模块、发送端第二级滤波模块、接收端第一级滤波模块及接收端第二级滤波模块，所述发送端第一级滤波模块分别与变压器第一输入端的两端连接，发送端第二级滤波模块与变压器第一输入端的中心抽头连接，接收端第一级滤波模块分别与变压器第二输出端的两端连接，接收端第二级滤波模块与变压器第二输入端的中心抽头连接。

2.如权利要求1所述的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，其特征在于，所述发送端第一级滤波模块为RC滤波电路。

3.如权利要求1所述的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，其特征在于，所述发送端第一级滤波模块包括电容一、电容二、电感一、电感二及地线，所述电容一的一端与变压器第一输入端的一端连接，电容二的一端与变压器第一输入端的另一端连接，电容一的另一端通过电感一与地线连接，电容二的另一端通过电感二与地线连接。

4.如权利要求1或2或3所述的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，其特征在于，发送端第二级滤波模块为RC滤波电路。

5.如权利要求4所述的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，其特征在于，所述发送端第二级滤波模块包括电容三、电感三及地线，所述电容三的一端与变压器第一输入端的中心抽头连接，另一端通过电感三与地线连接。

6.如权利要求5所述的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，其特征在于，接收端第一级滤波模块为RC滤波电路。

7.如权利要求1或2或3所述的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，其特征在于，所述接收端第一级滤波模块包括电容四、电容五、电感四、电感五及地线，所述电容四的一端与变压器第二输出端的一端连接，电容五的一端与变压器第二输出端的另一端连接，电容四的另一端通过电感四与地线连接，电容五的另一端通过电感五与地线连接。

8.如权利要求7所述的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，其特征在于，接收端第二级滤波模块为RC滤波电路。

9.如权利要求7所述的通信设备E1接口线路端电磁辐射抑制电路，其特征在于，所述接收端第二级滤波模块包括电容六、电感六及地线，所述电容六的一端与变压器第二输入端的中心抽头连接，另一端通过电感六与地线连接。