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1、强电磁干扰环境下的信号传输研究2005年3月爆轰波与冲击波第1期强电磁干扰环境下的信号传输研究江孝国，李成刚，王远，夏连胜,张开志(中国工程物理研究院流体物理研究所106室，四川绵阳621900)摘要:在LIA工作环境中，存在强大的电磁干扰,对高速分幅相机的应用极为有害.针对4MeVLIA的电磁干扰情况,通过采用光纤传输控制信号的措施.能很好地传输窄脉冲，信号延吋抖动小，达到了高速信号的可靠传输要求，既解决了抗电磁干扰的要求，也满足了高速分幅和机的使用要求.关键词:LIA;光纤;高速分幅相机;电磁干扰;信号传输1引言在肓线感应加速器(LIA)工作时，由大量高速，高压开关瞬间
2、导通而产生几十纳秒宽，数千安培电流的电子束脉冲,相当于一个强电磁干扰源;同时,述有从交流电源上引入的干扰.而控制，测量设备都是低压工作的，极易受到这种干扰，造成系统误动作或测量不到正常信号，尤其当测量设备在很靠近加速器的功率系统,开关及Marx的位置时.因此，系统的抗干扰能力是要首先解决的问题•针对4WVLIA的工作环境，除了采取空间电磁屏蔽，电源隔离等措施来加强控制，测量系统木身的抗干扰能力外，还要对系统间传输的控制信号进行抗干扰的处理，以避免干扰信号从传输电缆上引入系统，导致系统发生错误•在4MeVLIA上进行实验探索，采用光纤传输控制信号的措施,消除强空间电磁干扰的影
3、响，使高速分幅相机稳定，可靠地工作.2光电隔离措施的不足最初选择的信号传输抗干扰措施主要是高速光电隔离•在LIA的环境里，该措施存在无法克服的缺点.光电隔离主要对高压的静电干扰有效，一般隔离电压可以达到约2kV,如4N27（慢速）,6N137（高速）等口］，个别可以达到约5kV（但速度已很慢了）;对于高频的电磁干扰，其隔离效果不能令人满意•图1是采用6N137高速光电隔离器的电路原理图，图2是在4MeVLIA环境里用图1的原始电路和改进后的光电隔离电路（改进了电路布局及屏蔽，电路原理未改变）所获得的隔离信号•图2中最上面的线是输入触发信号,第二条线是隔图1光电隔离器6N13
4、7的电路原理离输出信号•发现输入信号采用TTL电平,电路毫无抗干扰能力，所以输入触发信号采用约150V的高压信号•在原始电路中，由于对干扰情况没有深入地了解，在电路设计，布局上乂未采取有效措施，从隔离端（6N137的输出端）根本不能获得触发信号的有效波形，如图1（a）所20爆轰波与冲击波2005年3月示;改进后的电路充分考虑了对输入电缆的屏蔽和输出隔离的问题，虽然获得了触发信号的有效波形，如图1（b）所示，但还是存在有干扰信号的情况,且出现的几率也较大，完全有误触发的可能，如图1（c）所示.置■■幽2采用光电隔离器的效果不意图由于采用光电隔离电路不能很好地满足系统在LIA环
5、境里可靠工作的要求，电磁干扰从信号传输电缆串进的可能性非常高•因此，考虑了新形式的控制信号传输结构一一不会受到电磁干扰的光纤传输线.3信号传输的抗干扰措施3.1电源隔离，尖峰干扰的抑制该措施是在LIA环境里必须采取的一个重要的抗干扰环节.汲取过去的经验，采用的系统结构如图3所示,其中主要的部件是超级隔离变压器和电源滤波器.它能够将从交流电源里串进来的尖峰干扰脉冲滤掉，保证供电电源的干净.这种干扰主要是从电源线引入的口］.尖峰干扰属于高频干扰，而电源线路具有高通特性.因此，要想在电源线路上阻止尖峰干扰进入，应该采用主要针对50Hz（及60Hz）及其2,3倍频的电源低通滤波器.
6、电源滤波器的基本结构如图4所示•实际使用的滤波器是根据情况由这些基木结构的滤波器组合而成,级数越多，其抑制尖峰干扰的效果越好;当多级电源滤波器串联时,应使前后阻抗基本匹配，防止因为较大的失配而引起将插入损耗变为插入增益的现象发生［3而危害系统.交流电源L1多级串联的高性能电一一」源滤波器DL-20DIN1GND1GND2N.量蔽层Jj卜一一］-h一扭L_r一］h』瑚d一一衢L一图3抑制尖峰干扰的电源滤波及接地结构图4基本的电源滤波器结构3.2光纤传输结构光纤传输结构（图5）主要由发射端，接收端和传输光纤等部分组成.发射端主要由输入信号处理电路（如电平转换，电流驱动能力增强）
7、,频带补偿电路（保证电路带宽），偏置电流产生电路（提高脉冲前沿及其稳定性），光发射器件等组成，这些电路相互交叉，并不是完全独立第1期江孝国等:强电磁干扰环境下的信号传输研究的;针对具体的应用,发射端采用了高压触发信号（约+15ov）输人方式，并且采用无源电路，避免电源的干扰，提高输人端的抗干扰能力•接收端结构相对要复杂得多,主要由光电转换器件（光接收），直流漂移抑制电路，高频放大电路（要求BWNlGHz）,高速TTL电平比较电路（建立时间约Ins）;为了最大程度降低由电源带來的干扰，接收端每一部分的信号处理电路均按
