CN113078811B - 一种指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，其设计思路为从干扰源头控制电源模块的干扰，设计了三级的输入滤波器电路、输入上电控制滤波电路以及输出滤波电路，针对各频率段干扰进行抑制，彻底消除电源模块在电源转换过程中产生的电磁干扰，从而满足GJB151B‑2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》中CE102与RE102项目要求，提高通讯设备的自兼容性与在复杂电磁环境下的适应能力，为后级电路提供低电磁辐射供电。
Description
技术领域
本发明属于低辐射供电技术领域，更为具体地讲，涉及一种指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，以便为指挥车通讯设备提供低电磁辐射供电环境。
背景技术
随着军事、科技水平的不断发展，为提高复杂电磁环境中的生存能力，在我国军用电子设备需要满足GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》要求，其中传导发射CE102与辐射发射RE102项目往往很难通过，其中绝大部分原因是因为军用电子设备中电源模块所产生的电磁干扰超标，如图1、图2、图3、图4所示通讯设备电源模块电磁兼容测试图谱。
对于指挥车通讯设备，传统方式虽然在电源线端口安装了滤波器能解决局部干扰问题，但是电源模块本身所产生的干扰依然存在。电源模块干扰会通过模块输入端与模块的连接导线、模块输出端、上端控制端等三个方面传导与辐射，电磁辐射会在指挥车通讯设备内部腔体中继续传播，造成通讯设备中信号线上辐射电源模块干扰严重，影响通讯内容与质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，实现对电源模块自身干扰抑制，为后级电路提供低电磁辐射供电。
为实现上述发明目的，本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，包括电源模块，其特征在于，还包括输入滤波器电路、输入上电控制滤波电路以及输出滤波电路；
所述输入滤波器电路分为三级，第一级由第一级差模滤波电容C1、第一级共模滤波电容C2、C3组成，第二级由第二级共模滤波电感L1、第二级差模滤波电容C4组成，第三级由共模滤波电感L2、第三级差模滤波电容C5、C6、C7以及瞬态抑制二极管D2组成，三级的正线依次连接，然后输入到电源模块的正输入端，三级的负线依次连接，然后输入到电源模块的负输入端；
直流电源输入正线Pi与负线Ni连接到第一级差模滤波电容C1两端(C1并联到正负线路中)，第一级共模滤波电容C2与第一级共模滤波电容C3串联，串联连接点接地，第一级共模滤波电容C2非串联端接接正线，第一级共模滤波电容C3非串联端接负线；第一级差模滤波电容C1用于滤除正负线路中10KHz-500KHz的差模干扰，第一级共模滤波电容C2、C3用于滤除线路中10MHz-18GHz的共模干扰；
第二级共模滤波电感L1一极串联在第一级之后的正线中，另外一极串联在第一级之后的负线中，第二级差模滤波电容C4并联在第二级共模滤波电感L1的输出端正线、负线之间；第二级共模滤波电感L1用于滤除正负线路中200KHz-100MHz的共模干扰，第二级差模滤波电容C4用于进一步滤除正负线路中10KHz-500KHz的差模干扰；
第三级共模滤波电感L2一极串联在第二级之后的正线中，另外一极串联在第二级之后的负线中，第三级差模滤波电容C5、C6、C7、瞬态抑制二极管D2依次并联在第三级级共模滤波电感L2的输出端正线、负线之间；第三级共模滤波电感L2用于进一步滤除正负线路中200KHz-100MHz的共模干扰，第三级差模滤波电容C5、C6、C7用于进一步滤除正负线路中10KHz-500KHz的差模干扰，瞬态抑制二极管D2用于滤除电源模块的启动与关闭瞬间干扰，保护电源模块；
所述输入上电控制滤波电路由电容C11、C12以及共模滤波电感L4组成，用于滤除辐射2MHz-18GHz干扰；
电容C11串联在控制端K1与共模滤波电感L4一极的输入端之间，共模滤波电感L4一极的输出端接电源模块RC端(远程控制端)，电容C12串联在控制端K2与共模滤波电感L4另一极的输入端之间，共模滤波电感L4另一极的输出端接电源模块的负输入端；电容C11与C12为穿心陶瓷材质滤波电容，外壳接地；
所述输出滤波电路由差模滤波电容C8、共模滤波电感L3、共模滤波电容C9、C10组成；
差模滤波电容C8并联到电源模块正负输出端之间，共模滤波电感L3一极串联在电源模块正输出端与供电装置正输出端之间，共模滤波电感L3另一极串联在电源模块负输出端与供电装置负输出端之间，共模滤波电容C9、共模滤波电容C10为串联，串联连接点接地，共模滤波电容C9非串联端接供电装置正输出端，共模滤波电容C10非串联端接供电装置负输出端。
差模滤波电容C8为陶瓷滤波电容，用于电源模块产生的10KHz-500KHz干扰，共模滤波电感L3用于滤除200KHz-100MHz范围端地电源模块干扰，共模滤波电容C9、C10用于滤除输出线中正负线路中10MHz-18GHz干扰。
本发明的目的是这样实现的。
本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，其设计思路为从干扰源头控制电源模块的干扰，设计了三级的输入滤波器电路、输入上电控制滤波电路以及输出滤波电路，针对各频率段干扰进行抑制，彻底消除电源模块在电源转换过程中产生的电磁干扰，从而满足GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》中CE102与RE102项目要求，提高通讯设备的自兼容性与在复杂电磁环境下的适应能力，为后级电路提供低电磁辐射供电。
附图说明
图1是现有军用电子设备中电源模块干扰曲线CE102；
图2是现有军用电子设备中电源模块干扰曲线RE102-2(2M-30M)；
图3是现有军用电子设备中电源模块干扰曲线RE102-2(30M-200M)；
图4是现有军用电子设备中电源模块干扰曲线RE102-2(200M-1G))；
图5是本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置一种具体实施方式电路原理图；
图6是图5所示指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置的电路布局图；
图7是本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置干扰曲线CE102；
图8是本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置干扰曲线RE102-2(2M-30M)；
图9是本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置干扰曲线RE102-2(30M-200M)；
图10是本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置干扰曲线RE102-2(200M-1G))。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
图5是本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置一种具体实施方式电路原理图。
在本实施例中，如图5所示，本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置包括电源模块、输入滤波器电路、输入上电控制滤波电路以及输出滤波电路等四个部分。其中，电源模块为现有的DC-DC模块，其输入9～36V，输出为5V，功率为8A、40W，下面对本发明设计的输入滤波器电路、输入上电控制滤波电路以及输出滤波电路进行详细说明。
1、输入滤波器电路
如图5所示，输入滤波器电路分为三级，第一级由第一级差模滤波电容C1、第一级共模滤波电容C2、C3组成，第二级由第二级共模滤波电感L1、第二级差模滤波电容C4组成，第三级由共模滤波电感L2、二极管D1、第三级差模滤波电容C5、C6、C7以及瞬态抑制二极管D2组成。三级的正线依次连接，然后输入到电源模块的正输入端+vin，三级的负线依次连接，然后输入到电源模块的负输入端-vin。
如图5所示，直流电源输入正线Pi与负线Ni连接到第一级差模滤波电容C1两端(C1并联到正负线路中)，第一级共模滤波电容C2与第一级共模滤波电容C3串联，串联连接点接地，第一级共模滤波电容C2非串联端接接正线，第一级共模滤波电容C3非串联端接负线。第一级差模滤波电容C1用于滤除正负线路中10KHz-500KHz的差模干扰，第一级共模滤波电容C2、C3用于滤除线路中10MHz-18GHz的共模干扰。
第二级共模滤波电感L1一极(图上上一根电感)串联在第一级之后的正线中，另外一极(图上下一根电感)串联在第一级之后的负线中，第二级差模滤波电容C4并联在第二级共模滤波电感L1的输出端正线、负线之间。第二级共模滤波电感L1用于滤除正负线路中200KHz-100MHz的共模干扰，第二级差模滤波电容C4用于进一步滤除正负线路中10KHz-500KHz的差模干扰。
第三级共模滤波电感L2一极(图上上一根电感)串联在第二级之后的正线中，另外一极(图上下一根电感)串联在第二级之后的负线中，第三级差模滤波电容C5、C6、C7、瞬态抑制二极管D2依次并联在第三级级共模滤波电感L2的输出端正线、负线之间。第三级共模滤波电感L2用于进一步滤除正负线路中200KHz-100MHz的共模干扰，第三级差模滤波电容C5、C6、C7用于进一步滤除正负线路中10KHz-500KHz的差模干扰，瞬态抑制二极管D2用于滤除电源模块的启动与关闭瞬间干扰，保护电源模块。在本实施例中，在第三级共模滤波电感L2的正输出端与电源模块的正输入端+VO之间，串联有一正向连接的二极管D1，用于反接保护。
2、输入上电控制滤波电路
输入上电控制滤波电路由电容C11、C12以及共模滤波电感L4组成，用于滤除辐射2MHz-18GHz干扰。
电容C11串联在控制端K1与共模滤波电感L4一极的输入端之间，共模滤波电感L4一极的输出端接电源模块RC端(远程控制端)，电容C12串联在控制端K2与共模滤波电感L4另一极的输入端之间，共模滤波电感L4另一极的输出端接电源模块的负输入端；电容C11与C12为穿心陶瓷材质滤波电容，外壳接地。
3、输出滤波电路
输出滤波电路由差模滤波电容C8、共模滤波电感L3、二极管D3以及共模滤波电容C9、C10组成。
差模滤波电容C8并联到电源模块正负输出端+VO、-VO之间，共模滤波电感L3一极串联在电源模块正输出端+VO与供电装置正输出端+Vout之间，共模滤波电感L3另一极串联在电源模块负输出端-VO与供电装置负输出端-Vout之间，共模滤波电容C9、共模滤波电容C10为串联，串联连接点接地，共模滤波电容C9非串联端接供电装置正输出端，共模滤波电容C10非串联端接供电装置负输出端。在本实施例中，共模滤波电感L3的正输出端与电源模块正输出端+VO之间，串联有一正向连接的二极管D3，为输出防倒灌保护，主要作用用于抑制设备启动与关断瞬间产生反向电压，保护电源模块。
差模滤波电容C8为陶瓷滤波电容，用于电源模块产生的10KHz-500KHz干扰，共模滤波电感L3用于滤除200KHz-100MHz范围端地电源模块干扰，共模滤波电容C9、C10用于滤除输出线中正负线路中10MHz-18GHz干扰。
图6是图5所示指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置的电路布局图。
电路设计是解决电源模块的干扰问题的一个方面，为从干扰源头控制电源模块的干扰，在本实施例中，还通过模块化设计缩短各功能滤波电路的连接距离，规定其电路走向设计，对各频率段干扰进行抑制。在具体实施过程中，所有的滤波用电容都使用陶瓷电容器，这样滤波范围宽，电感选择非晶体材质，体积小、重量轻、电感量大等特性，为解决电源模块干扰问题提供保障，使供电装置输出电磁辐射的供电。
如图6所示，本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置还包括四个紧贴在一起的金属屏蔽腔，缩短了各功能滤波电路的连接距离。具体而言，将直流电源输入正线Pi与负线Ni的圆形电源连接器、输入滤波器电路的第一级、第二级以及第三级的共模滤波电感L2置于第一金属屏蔽腔中，输入滤波器电路第三级的差模滤波电容C5、C6、C7、二极管D1、瞬态抑制二极管D2以及输出滤波电路的差模滤波电容C8置于第二金属屏蔽腔中，输入上电控制滤波电路置于第三金属屏蔽腔，第二金属屏蔽腔位于第一金属屏蔽腔的左侧上方，第三金属屏蔽腔位于第一金属屏蔽腔的左侧下方，第四金属屏蔽腔位于第二金属屏蔽腔左侧中间位置，为长条结构，输出滤波电路的共模滤波电感L3、二极管D3以及共模滤波电容C9、C10依次从右向左置于第四金属屏蔽腔中，然后，供电装置正负输出端与电源连接器插头连接输出。这样缩短各功能滤波电路的连接距离，规定其电路走向设计，对各频率段干扰进行了较好的抑制。
对于指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置进行电磁兼容测试，其干扰曲线如图7、8、9、10所示。
对比图1、7，我们可以看出，现有的电源模块的干扰超过了CE102所要求的限制线，在频率437.292KHz处，干扰幅度最大达到了105.684dBuV，在219.771KHz处，干扰幅度为第二大，达到了98.057dBuV。而本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，其干扰幅度均在CE102所要求的限制线下，在219.771KHz处，干扰幅度为最大，为59.004dBuV。
对比图2、8，我们可以看出，现有的电源模块的干扰超过了RE102(2-30M)所要求的限制线，在频率27.685000MHz处，干扰幅度最大达到了36.355dBuV，在12.380000MHz处，干扰幅度为第二大，达到了28.796dBuV，在3.130000MHz处，干扰幅度为第三大，达到了29.195dBuV。而本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，其干扰幅度均在10.0dBuV下，满足RE102所要求的限制线下要求。
对比图3、9，我们可以看出，现有的电源模块的干扰超过了RE102(30-200M)所要求的限制线，干扰幅度最大达到了45.00dBuV。而本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，其干扰幅度最大为17.0dBuV，满足RE102所要求的限制线下要求。
对比图4、10，我们可以看出，现有的电源模块的干扰超过了RE102(200M-1G)所要求的限制线。而本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置的干扰远低于RE102所要求的限制线。
从上对比来看，本发明指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置实现对电源模块自身干扰抑制，能为后级电路提供低电磁辐射供电。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (2)
1.一种指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，包括电源模块，其特征在于，还包括输入滤波器电路、输入上电控制滤波电路以及输出滤波电路；
所述输入滤波器电路分为三级，第一级由第一级差模滤波电容C1、第一级共模滤波电容C2、C3组成，第二级由第二级共模滤波电感L1、第二级差模滤波电容C4组成，第三级由共模滤波电感L2、第三级差模滤波电容C5、C6、C7以及瞬态抑制二极管D2组成，三级的正线依次连接，然后输入到电源模块的正输入端，三级的负线依次连接，然后输入到电源模块的负输入端；
直流电源输入正线Pi与负线Ni连接到第一级差模滤波电容C1两端(C1并联到正负线路中)，第一级共模滤波电容C2与第一级共模滤波电容C3串联，串联连接点接地，第一级共模滤波电容C2非串联端接接正线，第一级共模滤波电容C3非串联端接负线；第一级差模滤波电容C1用于滤除正负线路中10KHz-500KHz的差模干扰，第一级共模滤波电容C2、C3用于滤除线路中10MHz-18GHz的共模干扰；
第二级共模滤波电感L1一极串联在第一级之后的正线中，另外一极串联在第一级之后的负线中，第二级差模滤波电容C4并联在第二级共模滤波电感L1的输出端正线、负线之间；第二级共模滤波电感L1用于滤除正负线路中200KHz-100MHz的共模干扰，第二级差模滤波电容C4用于进一步滤除正负线路中10KHz-500KHz的差模干扰；
第三级共模滤波电感L2一极串联在第二级之后的正线中，另外一极串联在第二级之后的负线中，第三级差模滤波电容C5、C6、C7、瞬态抑制二极管D2依次并联在第三级级共模滤波电感L2的输出端正线、负线之间；第三级共模滤波电感L2用于进一步滤除正负线路中200KHz-100MHz的共模干扰，第三级差模滤波电容C5、C6、C7用于进一步滤除正负线路中10KHz-500KHz的差模干扰，瞬态抑制二极管D2用于滤除电源模块的启动与关闭瞬间干扰，保护电源模块；
所述输入上电控制滤波电路由电容C11、C12以及共模滤波电感L4组成，用于滤除辐射2MHz-18GHz干扰；
电容C11串联在控制端K1与共模滤波电感L4一极的输入端之间，共模滤波电感L4一极的输出端接电源模块RC端(远程控制端)，电容C12串联在控制端K2与共模滤波电感L4另一极的输入端之间，共模滤波电感L4另一极的输出端接电源模块的负输入端；电容C11与C12为穿心陶瓷材质滤波电容，外壳接地；
所述输出滤波电路由差模滤波电容C8、共模滤波电感L3、共模滤波电容C9、C10组成；
差模滤波电容C8并联到电源模块正负输出端之间，共模滤波电感L3一极串联在电源模块正输出端与供电装置正输出端之间，共模滤波电感L3另一极串联在电源模块负输出端与供电装置负输出端之间，共模滤波电容C9、共模滤波电容C10为串联，串联连接点接地，共模滤波电容C9非串联端接供电装置正输出端，共模滤波电容C10非串联端接供电装置负输出端；
差模滤波电容C8为陶瓷滤波电容，用于电源模块产生的10KHz-500KHz干扰，共模滤波电感L3用于滤除200KHz-100MHz范围端地电源模块干扰，共模滤波电容C9、C10用于滤除输出线中正负线路中10MHz-18GHz干扰。
2.根据权利要求1所述的指挥车通讯设备低电磁辐射供电装置，其特征在于，还包括四个紧贴在一起的金属屏蔽腔，具体而言，将直流电源输入正线Pi与负线Ni的圆形电源连接器、输入滤波器电路的第一级、第二级以及第三级的共模滤波电感L2置于第一金属屏蔽腔中，输入滤波器电路第三级的差模滤波电容C5、C6、C7、二极管D1、瞬态抑制二极管D2以及输出滤波电路的差模滤波电容C8置于第二金属屏蔽腔中，输入上电控制滤波电路置于第三金属屏蔽腔，第二金属屏蔽腔位于第一金属屏蔽腔的左侧上方，第三金属屏蔽腔位于第一金属屏蔽腔的左侧下方，第四金属屏蔽腔位于第二金属屏蔽腔左侧中间位置，为长条结构，输出滤波电路的共模滤波电感L3、二极管D3以及共模滤波电容C9、C10依次从右向左置于第四金属屏蔽腔中，然后，供电装置正负输出端与电源连接器插头连接输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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