以5G爲代表的移動通信技術正在成爲下一個10年最爲重要的技術方向。鐵塔機房中的電源系統是移動通信網中必不可少的重要組成部分,其電磁兼容性和供電質量的好壞,將直接關係到整個通信網是否能夠正常工作。

在5G時代,按照1座新建基站要配1整套通信電源的通常用量來計算,如果再算上新接手運營商對原有電源的更換,那麼5G建設時期的通信電源需求至少要在35萬套以上。而5G也將爲電源和磁件行業帶來比以往更爲廣闊的空間。

但是,歐盟,北美,日本等是當今重要的移動通信基站設備制產品的主要市場,隨着這些地區和國家的電磁兼容技術標準,技術法規越來越嚴格,各個企業在符合各個區域市場準入要求方面面臨越來越大的困難和壓力。

傳統的電磁兼容(EMC)設計經驗和要求,限制了設計的創新,各個基站設備製造廠商在研發過程中從原型機到最終定型機往往需要大量的調試,驗證和整改,這導致各個產品之間的一致性比較差。

基站設備產生的干擾信號主要是通過電源線或信號線對外傳導產生的干擾,電源線包括交流電源線和直流電源線。交流電源線一般外接單相或三相市電,直流電源線一般外接交流/直流轉換單元或者外接備用電池。按照接口和功耗的要求設計電源線線端接頭和口徑大小,外面直接加絕緣層。

信號線包括電信傳輸線,控制信號線和射頻信號線。電信傳輸線一般爲E1線,它承載基站系統和電信網之間的數據傳輸。

電源線的傳導干擾驗證一般在屏蔽室中進行,方法是在移動通信基站和外部供電設備之間接入人工電源網絡,輔助設備需要接耦合退耦網絡,網絡利用容性電路將移動通信基站產生的高頻噪聲電壓信號耦合到接收機,同時利用感性電路將外部供電設備產生的高頻噪聲信號阻隔在接收機以外。

對於移動通信基站產品的電磁干擾,一般則採用屏蔽隔離,接口濾波,內部電路結構調整等整改方式。這使得我們的產品一般在傳導干擾方面,比較國際標準最嚴酷等級class B仍然有6dB以上的餘量;在輻射干擾方面,比國際標準最嚴酷等級class B仍然有10dB以上的餘量。

據悉,國際標準對電磁干擾驗證的需求爲AC電源線1kV,DC電源線和信號線0.5kV;通過耦合退耦網絡注入到電源線,耦合端常爲33nF的電容,退耦端常爲大於100uH的電感,一般要求耦合增益大於20dB,退耦增益小於2dB;或者通過50-200pF的容性耦合鉗空間耦合至信號線。

此外,電路中機械開關對電感性負載的切換經常會對電路中的移動通信基站設備產生干擾,這種干擾的特點是脈衝成羣出現,脈衝重複頻率較高,脈衝波形的上升時間短暫,但單個脈衝的能量較小,一般不會造成設備故障,但使設備產生誤動作的情況經常出現。

而對於電快速脈衝羣干擾,一般採用接口濾波,鐵氧體磁環,TVS疊層壓敏電阻等整改方式。上述器件可以對共模信號表現出較大電感量可以抑制干擾。因此,合理設計和使用整改器件的大小和特性使得我們的產品AC電源線驗證級別可以達到4kV,2.5kHz,DC電源線和信號線驗證級別可以達到2kV,5kHz。這就要求基站產品在實驗中仍能保持正常通信和射頻指標正常。

總的來說,合理地對移動通信基站產品的電磁兼容設計和驗證進行投入,不僅可以使產品的電磁兼容性能指標滿足國際國內標準,甚至可以讓性能更優越。

但事實情況是,國內目前的電磁兼容研發力量和資金投入嚴重不足,缺少專業EMC人員參與設計和調試,缺乏相應的軟件進行EMC的分析和設計,只是通過大量的經驗積累總結出一定的規範性規則,絕大多數企業的設備EMC設計水平還停留在事後補救的階段。

只有部分大型製造廠商有專業的EMC人才,使用仿真軟件進行原理驗證。在產品設計階段進行EMC設計,實際上可以降低EMC整改的成本和節約鉅額的測試費用。一些重要的基站設備製造廠商甚至已經有能力建造自己的EMC測試平臺。而作爲基站磁元件供應商,提供符合EMC要求的磁件產品,不僅讓基站設備製造廠商在EMC方面更加省心,也使得企業自身更易在基站領域站穩腳跟。

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