基于PCB的数字集群通信系统抗干扰电路设计

所属分类：电子论文阅读次时间：2020-10-09 10:08

本文摘要：摘要：现有的数字集群通信系统抗干扰电路设计，存在抗干扰性能差的缺陷，为了解决上述问题，提出并设计了基于PCB的数字集群通信系统抗干扰电路。首先选取抗干扰电路元器件，主要包括开元器件、电容器、变压器、电感器与PCB;其次设定上述抗干扰电路元器件参数

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　　摘要：现有的数字集群通信系统抗干扰电路设计，存在抗干扰性能差的缺陷，为了解决上述问题，提出并设计了基于PCB的数字集群通信系统抗干扰电路。首先选取抗干扰电路元器件，主要包括开元器件、电容器、变压器、电感器与PCB;其次设定上述抗干扰电路元器件参数。通过抗干扰电路元器件的选取以及相应参数的设定，实现基于PCB的数字集群通信系统抗干扰电路的设计。与现有的数字集群通信系统抗干扰电路相比较，改进设计的数字集群通信系统极大提升了电路的抗干扰性能，充分说明设计的数字集群通信系统抗干扰电路具备更好的性能。

　　关键词：PCB;数字集群;通信系统;抗干扰;电路设计

科技通报

　　引言

　　数字集群通信系统是一种基于现代数字通信技术的高速通信公网，在通信工程领域有着重要的地位。随着国内外通讯环境与市场的不断升级，数字集群通信系统应用范围也在不断的扩大，这对数字集群通信系统提出了更高的要求，国家也对数字集群通信系统提出了相应的技术标准与行业规范。我国运营商正在积极参与数字集群通信系统的研究，致力于适应现今通信需求。

　　如中国卫通对数字集群通信系统的研究，为数字集群通信系统的发展提供了参考依据。数字集群通信系统运行过程中，由于电压突变、电流突变、元件过大、传播媒介及敏感器件导致系统电路容易受到干扰，导致电路出现短路、断路等故障，致使数字集群通信系统无法正常运行，提出并设计了新型数字集群通信系统抗干扰电路。现有的数字集群通信系统抗干扰电路设计存在着抗干扰性能差的缺陷，基于此，本文对PCB的数字集群通信系统抗干扰电路设计进行了深入研究。

　　1数字集群通信系统网络构成和工作方式

　　1.1网络构成

　　数字集群系统可以实现对网络的有效灵活控制和管理，它直接影响到系统所提供的各种服务。其中该系统管控是依靠网内以数字信号方式所传输的信号令进行的，有别于模拟系统中网络用户的信息是模拟信号，更进一步的增加了网络管理和控制的难度。该系统主要是由移动台、有线台、和基础设备构成的，其中有线台和基础台可以实现有线连接叫做调度台。移动台主要分为集群式、双模式两种，第一种仅限自身工作，第二种具有监控功能且可实现多种工作。同时，网络基础设备又包含基站、网管和交换控制设备以及其它接口。

　　1.2工作方式

　　该系统在技术上具有的相对优势决定了它不仅具有个人用户通信的全部功能，还可以实现个人与群体间的任意通信其工作方式大致分为三种(1)集群的方式，主要包括消息、传输、准传输三种集群，其中消息集群能够通过系统为用户配置更加固定的通信通道，传输集群运用动态分配的方式占用空闲通道容易导致通话质量不够优质和通畅。准传输集群能够集以上特点，使通信通道实际使用率处于两者之间。(2)直通的方式，脱离网络实现通信的一种方式。(3)虚拟网的方式，实现网络需求的同时配置移动台就可以建立虚拟网实现专属通信。

　　2数字集群通信系统抗干扰电路元器件设计

　　2.1开关元器件

　　在数字集群通信系统电路中，利用IGBT型的SKM100GB123D作为电路的开关元器件，此开关元器件具有较好的抗噪声效果。SKM100GB123D开关元器件是电路高速开关，在常温25℃下，工作电压有效值为1200V，输出额定电流为100A。

　　2.2电容器

　　电容器在耦合、滤波、调谐以及旁路等电路中起着至关重要的作用。电容器的品质直接决定着电路的性能好坏，对整个电路的稳定性起着决定性作用。但是电容器比较容易受到环境噪声、电压突变的影响，电容器会出现外壳膨胀、内部声音异常、温度过高等故障，威胁着电路的安全。为此，选取CBB电容器，该电容器可以很好地解决上述问题。

　　2.3变压器

　　变压器是通过电磁感应原理改变交流电压的装置，主要由初级、次级线圈与铁芯或者磁芯构成，其与电源连接的绕组称为初级线圈，剩余的称为次级线圈，磁芯的功能是加强线圈之间的磁耦合。功能为电压、电流、阻抗变换、稳压、隔离等，在电路中采用T为编号的开关，例如T01，T201等。在系统运行是，随着变压器的使用，当电流或者电压产生变化时，变压器线圈电阻温度上升，若超过线圈极限值，变压器无法正常使用，从而降低电路的抗干扰性能。

　　2.4电感器

　　电感器是将电能转化为磁能，并将其存储的元件。电感器电感是一定的，可以阻碍电流的变化。当电感器无电流通过时，会阻碍电流的通过;当电感器有电流通过时，电感器维持电流不变。经过对比研究发现，可调电感器具备极高的抗干扰性能。

　　2.5 PCB

　　PCB中文名称为印制电路板或者印刷电路板，主要功能是支撑、连接电子元器件，具有可高密度化、高可靠性、可设计性、可生产性、可测试性、可组装性、可维护性等特征，通过PCB的应用，极大提升电路的抗干扰性能。布局需要依据一定的原则：(1)确定电路功能单元位置，依据电路流程合理安排布局，便于信号流通，保持信号流的方向一致;(2)将元器件之间参数分布考虑在内，使元器件排列保持平行状态，提供电路工作效率;(3)若是元器件或者芯片在PCB边缘处，须保障距离大于2mm，保证信号正常传输，防止被干扰。

　　3抗干扰电路元器件参数设计

　　3.1开关元器件参数设计

　　3.2电容器参数设计

　　电容器额定电压与额定电流主要由电路电压最大值决定，同时还要考虑到加阻容吸收电路后的开关浪涌电压。常规情况下，电容器正常工作时，两端承受的电压需要小于350V，给予电容器电压变化范围，设定电容器额定电压为600V。

　　其中，I0为电容器额定电流;P0为电路输出功率;U0为输出电压;Pmax为电路最大输出功率;η为效率;Umax为电路最大输出电压;Imax为电路最大输出电流。

　　3.3变压器参数设计电路变压器磁芯选取MXO-2000材料。

　　3.4电感器参数设计

　　为了保障电感器的线性性能，计算电感器的误差范围。

　　科技论文投稿刊物：《科技通报》(BulletinofScienceandTechnology)杂志创刊1985年，经国家新闻出版署批准，由浙江省科学技术协会主办主管的综合性自然科学学术期刊，国际刊号：1001-7119，国内刊号：33-1079/N，邮发代号：32-95，国内外统一发行。

　　3.5 PCB参数设计

　　PCB参数设计的基础是设计PCB原理图，通过上述数字集群通信系统抗干扰电路元器件的选取及相应参数的设定，实现数字集群通信系统抗干扰电路的设计，为数字集群通信系统提供更加有效支撑。

　　结束语