專利名稱：一種直流供電通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及通信設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流供電通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
通信設(shè)備為滿足電磁兼容性要求，整機(jī)機(jī)頂電源入口處一般需要進(jìn)行電源濾波，對于直流供電的通信設(shè)備，由于工作電流較大，電磁兼容性要求頻段較高等特點，往往使用傳統(tǒng)電源低通濾波器不能滿足要求，對于這種通信設(shè)備，通常采用饋通濾波器。饋通濾波器因其對高頻信號濾波較好，具有插入損耗較大，通流量較大等特點，成為目前直流供電的通信設(shè)備濾波器的最佳方案。
饋通濾波器是信號、電源線濾波電路中常用的干擾濾波器件之一，由于無引線所產(chǎn)生的分布電容、分布電感，因而尤其適用于擬制高頻傳導(dǎo)干擾，可使濾波頻率高達(dá)1GHz以上，也可以防止外界噪聲通過電源對系統(tǒng)造成干擾，同時可以抑制基站內(nèi)部的噪聲信號通過電源線向外輻射信號，輸入、輸出直接貫通，大電流、可靠性高。饋通濾波器安裝在金屬面板上，面板既作濾波接地又起到隔離濾波器輸入、輸出端耦合的作用；安裝形式有焊接和螺紋兩種。
饋通濾波器的內(nèi)部電路形式有很多種，利用穿心電容和鐵氧體磁珠按照不同的電路結(jié)構(gòu)組合起來，可以設(shè)計成單電容C、LC、T、π型等濾波電路，其原理圖如圖1所示。它們適合于不同的源阻抗和負(fù)載阻抗的情況。這些電路提供了不同濾波特性。濾波器的器件越多，通帶與阻帶之間的過度帶越短，插入損耗越大。π型饋通濾波器適用于源阻抗和負(fù)載阻抗都高，并且對干擾抑制性能要求高(插入損耗)的場合。在通信設(shè)備中，為了同時兼顧抑制電源產(chǎn)生的低頻干擾，通常選取π型饋通濾波器。
目前，本技術(shù)領(lǐng)域人員普遍認(rèn)為，饋通濾波器的差模濾波功能要由兩個濾波器并聯(lián)完成，所以饋通濾波器應(yīng)成對使用，并使之接地良好。所以，現(xiàn)有技術(shù)中，直流供電設(shè)備通常采用圖2所示的電源濾波方案。其中，BGND是直流電源的回流線，PGND為保護(hù)地，一般直接與機(jī)柜外殼相連。
通常，為了避免雷擊等外界強(qiáng)干擾在設(shè)備的外接電纜上產(chǎn)生過電壓、過電流而造成設(shè)備損壞，需要采用合理的內(nèi)部等電位連接方式。雷擊時電源口出現(xiàn)的過電壓主要以-48V、BGND對PGND的共模過電壓為主，因此，通常在電源單元進(jìn)設(shè)備的入口處，或者設(shè)備的供電柜上將BGND和PGND短接，短接后的原理框圖如圖3所示，從該圖可以看出，直流電源的回流線BGND上的饋通濾波器就有些多余，沒有充分發(fā)揮低通濾波器的作用，而且成本較高。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提供一種直流供電通信設(shè)備，以降低設(shè)備成本，減小設(shè)備體積。
為此，本實用新型提供如下的技術(shù)方案一種直流供電通信設(shè)備，所述設(shè)備包括機(jī)箱、位于機(jī)箱內(nèi)部的功能模塊和固定于機(jī)箱一側(cè)的饋通濾波器；所述饋通濾波器一端連接所述機(jī)箱外部的直流電源，另一端連接到所述功能模塊的電源輸入端，用于對所述功能模塊所需的直流電源進(jìn)行濾波。
所述功能模塊所需的直流電源的回流線連接到所述機(jī)箱的外殼上，與所述機(jī)箱的保護(hù)地短接。
所述饋通濾波器具體為C型饋通濾波器、或者LC型饋通濾波器、或者T型饋通濾波器、或者π型饋通濾波器。
所述機(jī)箱包括保護(hù)地接線柱，固定在所述機(jī)箱的內(nèi)、外兩側(cè)，用于連接所述設(shè)備的保護(hù)地端。
由以上本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實用新型充分考慮了直流供電通信設(shè)備的不同應(yīng)用情況，綜合設(shè)計了直流電流地端和設(shè)備保護(hù)地端短接和不短接時的濾波器的使用，在直流電流地端和設(shè)備保護(hù)地端短接時利用單個饋通濾波器即可實現(xiàn)直流供電通信設(shè)備的電源濾波，降低了設(shè)備的成本；在需要直流電流地端和設(shè)備保護(hù)地端斷開時，可以方便地添加濾波器，提高對直流電源的濾波效果。
圖1是C型、LC型、π型、T型饋通濾波器的原理圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的直流供電通信設(shè)備；圖3是圖2所示的直流供電通信設(shè)備的原理圖；圖4是本實用新型直流供電通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4所示的直流供電通信設(shè)備的原理圖；圖6是圖2所示的直流供電通信設(shè)備中的濾波器等效電路；圖7是圖4所示的直流供電通信設(shè)備中的濾波器等效電路；圖8是現(xiàn)有技術(shù)中的直流供電通信設(shè)備的濾波效果仿真測試等效原理圖；圖9是圖8所示的仿真測試結(jié)果；圖10是本實用新型直流供電通信設(shè)備的濾波效果仿真測試等效原理圖；圖11是圖10所示的仿真測試結(jié)果；圖12是對本實用新型設(shè)備的實測布局圖。
具體實施方式
為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本實用新型，現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)描繪實施例，通過這些實施例本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更容易地理解本實用新型的目的和技術(shù)方案及本實用新型的效果。
參照圖4所示的本實用新型直流供電通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖該設(shè)備包括機(jī)箱40、功能模塊41、饋通濾波器42。其中，功能模塊41位于機(jī)箱40的內(nèi)部，用于完成該設(shè)備所需的功能；饋通濾波器42固定安裝在機(jī)箱40的一側(cè)，對接入該設(shè)備的直流電源輸入端進(jìn)行濾波。機(jī)箱通常采用金屬材料加工而成，饋通濾波器在安裝時可以通過焊接或螺紋固定在機(jī)箱的一側(cè)。
在通常情況下，為了防止設(shè)備被雷擊，需要將設(shè)備的直流電流地端和設(shè)備保護(hù)地端短接，這時，只需單個饋通濾波器即可達(dá)到更好的濾波效果，因此，為了節(jié)約設(shè)備成本，本實用新型只使用一個饋通濾波器在電源的輸入端進(jìn)行濾波。根據(jù)不同的應(yīng)用，可選用C型饋通濾波器、LC型饋通濾波器、T型饋通濾波器、π型饋通濾波器，如圖1所示。C型饋通濾波器是單電容結(jié)構(gòu)，適用于信號線濾波和直流電源線濾波。LC型饋通濾波器不同的安裝方式(方向)可以分別用于源阻抗高、負(fù)載阻抗低，或源阻抗低、負(fù)載阻抗高的場合。π型饋通濾波器適用于源阻抗和負(fù)載阻抗都高，并且對干擾抑制性能要求高(插入損耗)的場合。T型饋通濾波器適用于源阻抗和負(fù)載阻抗都低，并且對干擾抑制性能要求高(插入損耗)的場合。
在機(jī)箱的一側(cè)還有一個電源地接線柱43，固定在機(jī)箱一側(cè)，用于連接直流電源的接地端。
在機(jī)箱的一側(cè)還有一個保護(hù)地接線柱44，固定在機(jī)箱的一側(cè)，用于連接設(shè)備的保護(hù)地端。
通過引線將電源地43和設(shè)備的保護(hù)地44短接。
圖5是本實用新型直流供電通信設(shè)備的原理圖。
下面通過比較在電源地和設(shè)備的保護(hù)地短接時采用現(xiàn)有技術(shù)中兩個饋通濾波器和采用本實用新型中一個饋通濾波器的濾波效果，詳細(xì)說明本實用新型設(shè)備中的濾波效果。
將機(jī)箱外殼看作PGND，則現(xiàn)有技術(shù)中的饋通濾波器可等效成圖6所示的電路，本實用新型中的饋通濾波器可等效成圖7所示的電路。
在設(shè)備的直流電源入口處出現(xiàn)的干擾可能有以下幾種情況(1)干擾發(fā)生在-48V與PGND之間(2)干擾發(fā)生在BGND與PGNG之間(3)干擾發(fā)生在-48V與BGND之間在第(1)種情況下，起濾波作用的電路均是圖7所示的部分，因此兩種電路的濾波效果是相同的。
在第(2)種情況下，圖6中起濾波作用的電路可以等效為圖8所示，與-48V與PGND之間濾波相比，多了BGND與PGND之間的引線電感L3，L3估計電感量為0.1uH，而在本實用新型的方案中BGND與PGND在機(jī)頂短接，干擾自然也在此短路?？梢姳緦嵱眯滦驮O(shè)備中的濾波效果優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)方案。
在第(3)種情況下，即存在差模干擾時，本實用新型設(shè)備中的濾波效果與干擾發(fā)生在-48V與PGND之間一樣。
可通過下面描述的仿真及實測方法進(jìn)一步比較本實用新型設(shè)備中的濾波效果與常規(guī)方案中的濾波效果。
采用如下Pspice軟件仿真的方法進(jìn)行測試，Pspice仿真工具是以電路理論、數(shù)值計算方法和計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)實現(xiàn)的。該軟件采用數(shù)學(xué)模型和仿真算法，利用計算機(jī)的高速計算、存儲以及圖形處理能力，以基本電路理論為依據(jù)，對電路進(jìn)行分析、計算和驗證。仿真是基于分離器件(電阻、電容、電感、開關(guān)、傳輸線、三極管、場效應(yīng)晶體管、電源等)模型，仿真實際電路，利用節(jié)點電壓分析法來分析、計算、驗證電路設(shè)計。通過測試結(jié)果，可以明顯地看出兩種濾波效果的優(yōu)劣。
考慮到由各引線帶來的電感和電容，常規(guī)方案中的濾波原理圖在仿真測試中可以等效為圖8所示其中，L1、L2、L3、C1、C2、C3、C4即為圖6中的L1、L2、L3、C1、C2、C3、C4；V4是仿真信號源，R6是仿真信號源的內(nèi)阻，L6、L61為電源輸入引線上的寄生電感，L5、L51為電源輸出引線上的寄生電感；C9、C91分別是L1、L2的寄生電容；R13、R131分別是L1、L2的分布電阻；R11、R12、R111、R121分別是C1、C2、C3、C4的分布電阻；L4、L3、L41、L31分別是C1、C2、C3、C4的寄生電感；R19、R29分別是仿真模擬負(fù)載；VDB是仿真測試探頭。
利用該圖進(jìn)行濾波仿真測試，測試結(jié)果如圖9所示橫向表示頻率，縱向表示插入損耗。
同樣，考慮到由各引線帶來的電感和電容，本實用新型中的濾波原理圖在仿真測試中可以等效為圖10所示其中，L1、C1、C2、即為圖7中的L1、C1、C2；V4是仿真信號源，R6是仿真信號源的內(nèi)阻，R9是仿真信號源的模擬負(fù)載，L6為電源輸入引線上的寄生電感，L5為電源輸出引線上的寄生電感；C9是L1的寄生電容；R13是L1的分布電阻；R11、R12分別是C1、C2的分布電阻；L4、L3分別是C1、C2的寄生電感。
VDB是仿真測試探頭。
利用該圖進(jìn)行濾波仿真測試，測試結(jié)果如圖11所示橫向表示頻率，縱向表示插入損耗。
從圖9及圖11所示的仿真結(jié)果可以看出，在第(3)種情況下兩種方案的濾波效果相當(dāng)。
下面再通過對本實用新型設(shè)備的一個實際測試結(jié)果來說明本實用新型設(shè)備中對電源濾波的效果。
測試布局如圖12所示，其中，被試設(shè)備即直流供電通信設(shè)備，該設(shè)備在測試時工作在正常工作狀態(tài)下。測試符合無線電干擾特別委員會制定的《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾的測量方法與限值》即CISPR 22中規(guī)定的電源線傳導(dǎo)發(fā)射測試方法。圖中人工電源網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)在被試設(shè)備的供電電源中，接收機(jī)與人工電源網(wǎng)絡(luò)相連，通過人工電源網(wǎng)絡(luò)測試被試設(shè)備的電源傳導(dǎo)發(fā)射。測試結(jié)果將直接反映安裝在被試設(shè)備電源入口處的濾波電路的濾波效果。
被試設(shè)備為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)濾波方案中的直流供電通信設(shè)備時，實際測試的結(jié)果如下(其中N線為BGND，L線為-48V)(1)N線上的電源傳導(dǎo)發(fā)射準(zhǔn)峰值測試結(jié)果如下表1所示表1
(2)N線上的電源傳導(dǎo)發(fā)射平均值測試結(jié)果如下表2所示
表2
(3)L線上的電源傳導(dǎo)發(fā)射準(zhǔn)峰值測試結(jié)果如下3所示表3
(4)L線上的電源傳導(dǎo)發(fā)射平均值測試結(jié)果如下表4所示
表4
被測設(shè)備為本實用新型的直流供電通信設(shè)備時，實際測試的結(jié)果如下(其中N線為BGND，L線為-48V)(1)N線上的電源傳導(dǎo)發(fā)射準(zhǔn)峰值測試結(jié)果如下表5所示表5
(2)N線上的電源傳導(dǎo)發(fā)射平均值測試結(jié)果如下表6所示
表6
(3)L線上的電源傳導(dǎo)發(fā)射準(zhǔn)峰值測試結(jié)果如下表7所示表7
(4)L線上的電源傳導(dǎo)發(fā)射平均值測試結(jié)果如下表8所示表8
以上數(shù)據(jù)中，“余量”越大說明濾波效果也好，因此可以看出，本實用新型設(shè)備中的濾波方案下電源線傳導(dǎo)發(fā)射特性要比原設(shè)備中的常規(guī)濾波方案下的要好。
綜合以上分析及實測結(jié)果可知，本實用新型不僅降低了設(shè)備成本，而且在BGND與PGND短接時使用一個饋通濾波器的濾波效果要優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)濾波方案中的濾波效果。同時，本實用新型還兼容了某些應(yīng)用場所特殊需要BGND與PGND斷開的情況，可以方便地增加電流回路中的饋通濾波器，使設(shè)備無論在BGND與PGND短接還是斷開情況下都能達(dá)到較好的濾波效果。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種直流供電通信設(shè)備，所述設(shè)備包括機(jī)箱、位于機(jī)箱內(nèi)部的功能模塊和固定于機(jī)箱一側(cè)的饋通濾波器；其特征在于，所述饋通濾波器一端連接所述機(jī)箱外部的直流電源，另一端連接到所述功能模塊的電源輸入端，用于對所述功能模塊所需的直流電源進(jìn)行濾波。
2.如權(quán)利要求1所述的直流供電通信設(shè)備，其特征在于，所述功能模塊所需的直流電源的回流線連接到所述機(jī)箱的外殼上，與所述機(jī)箱的保護(hù)地短接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的直流供電通信設(shè)備，其特征在于，所述饋通濾波器具體為C型饋通濾波器、或者LC型饋通濾波器、或者T型饋通濾波器、或者π型饋通濾波器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的直流供電通信設(shè)備，其特征在于，所述機(jī)箱包括保護(hù)地接線柱，固定在所述機(jī)箱的內(nèi)、外兩側(cè)，用于連接所述設(shè)備的保護(hù)地端。
專利摘要本實用新型公開了一種直流供電通信設(shè)備，包括機(jī)箱、位于機(jī)箱內(nèi)部的功能模塊和固定于機(jī)箱一側(cè)的饋通濾波器；其特征在于，所述饋通濾波器一端連接所述機(jī)箱外部的直流電源，另一端連接到所述功能模塊的電源輸入端，用于對所述功能模塊所需的直流電源進(jìn)行濾波。利用本實用新型，可以降低設(shè)備成本，提高對直流電源的濾波效果。
文檔編號H02J1/02GK2741252SQ20042006434
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者鄭軍奇 申請人:華為技術(shù)有限公司