機(jī)房地線(xiàn)引起的干擾分析及其抑制方法

我站機(jī)房由微波機(jī)房和發(fā)射機(jī)房組成。發(fā)射機(jī)所用音視頻信號(hào)均由微波機(jī)房經(jīng)電纜傳輸過(guò)來(lái)，電纜長(zhǎng)度約40多米。在信號(hào)傳輸過(guò)程中，出現(xiàn)了干擾。具體現(xiàn)象：視頻信號(hào)同步頭受到干擾，造成畫(huà)面跳動(dòng)，特別是場(chǎng)同步干擾嚴(yán)重：音頻信號(hào)存在交流聲干擾。下面介紹我們的分析和各種試驗(yàn)，以及地線(xiàn)引起干擾的抑制措施。

一、 地線(xiàn)干擾原因

通常講的導(dǎo)線(xiàn)電阻或接地電阻都是指直流電阻，其值都很小。而實(shí)際電路工作時(shí)，地線(xiàn)中通過(guò)的電流中包含有交流電成分，特別是當(dāng)頻率較高時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其直流電阻，此時(shí)地線(xiàn)對(duì)電流的阻礙作用應(yīng)當(dāng)用阻抗來(lái)衡量，這個(gè)阻抗主要是由導(dǎo)線(xiàn)的電感引起的。所以當(dāng)信號(hào)電流通過(guò)地線(xiàn)時(shí)，就在地線(xiàn)上各點(diǎn)產(chǎn)生不同的電壓，從而引起干擾，其原因主要有如下兩種： 1． 地環(huán)路干擾

圖1是兩個(gè)接地電路。由于地線(xiàn)阻抗的存在，當(dāng)電流流過(guò)地線(xiàn)時(shí)，就會(huì)在地線(xiàn)上產(chǎn)生電壓降Vg，當(dāng)電流較大時(shí)，Vg可以很大。這個(gè)電壓會(huì)在兩個(gè)設(shè)備的連接電纜上產(chǎn)生電流I1和I2。由于電路的不平衡性，兩根導(dǎo)線(xiàn)上的電流不同，因此會(huì)產(chǎn)生差模電壓，對(duì)電路造成影響，由于這種干擾是由電纜地線(xiàn)構(gòu)成的環(huán)路電流產(chǎn)生的，因此稱(chēng)為地環(huán)路干擾。我們遇到的問(wèn)]題就屬此類(lèi)。

地環(huán)路中的電流還可以由外界電磁場(chǎng)感應(yīng)而來(lái)。這種情況下地線(xiàn)環(huán)相當(dāng)于一個(gè)天線(xiàn)，它會(huì)接收到附近各種電磁波脈沖，從而在地環(huán)路中產(chǎn)生循環(huán)電流。 2． 公共地線(xiàn)阻抗干擾

當(dāng)多個(gè)機(jī)房或多個(gè)設(shè)備共用段地線(xiàn)時(shí)，一個(gè)電路的地電位可受另一個(gè)電路工作電流的調(diào)制，這樣一個(gè)電路的信號(hào)會(huì)耦合進(jìn)另一個(gè)電路，出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。這種耦合稱(chēng)為公共阻抗耦合，如圖2所示。

二、 地線(xiàn)干擾的抑制方法

抑制地線(xiàn)引起干擾的常用方法就是設(shè)法減小地線(xiàn)的阻抗。具體措施有增大導(dǎo)線(xiàn)的直徑，使用扁平導(dǎo)體做地線(xiàn)，采用相距較遠(yuǎn)的并聯(lián)接地的方式等。另外根據(jù)地線(xiàn)引起干擾的機(jī)理不同，采用如下措施，可以有效減小干擾。 1． 抑制地環(huán)路千擾

從地環(huán)路干擾的原理可知，只要減小地環(huán)路中的電流就能減小地環(huán)路干擾。如果能徹底消除地環(huán)路中的電流，則可以徹底解決地環(huán)路干擾問(wèn)題。主要有如下幾種解決地環(huán)路干擾的方案。

(1)將一端的設(shè)備浮地

如果將一端電路浮地，就切斷了地環(huán)路，從而消除地環(huán)路電流。但有兩個(gè)問(wèn)題需要注意，一是出于安全考慮，往往不允許電路浮地，這時(shí)可以考慮將設(shè)備通過(guò)一個(gè)電感接地，這樣對(duì)于50Hz的交流設(shè)備接地阻抗很小，而對(duì)于頻率較高的干擾信號(hào)，接地阻抗較大，減小了地環(huán)路電流，這種方法只能減小高頻干擾的地環(huán)路干擾。因?yàn)楸M管設(shè)備浮地，但設(shè)備與地之間還存在寄生電容，這個(gè)電容在頻率較高時(shí)會(huì)提供較低的阻抗，因此不能完全消除高頻地環(huán)路干擾。

(2)使用變壓器實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的連接

利用磁路將兩個(gè)設(shè)備連接起來(lái)，可以切斷環(huán)路電流。但要注意變壓器初、次級(jí)之間的寄生電容仍然能夠?yàn)轭l率較高的地環(huán)路電流提供通路，因此變壓器隔離的方法對(duì)高頻環(huán)路電流的抑制效果較差。提高變壓器高頻隔離效果的 個(gè)辦法是在變壓器的初、次級(jí)之間設(shè)置屏蔽層。屏蔽層的接地端必須在接收電路一端,否則，不僅不能改善高頻隔離效果，還可能使高頻耦合更加嚴(yán)重，同時(shí)變壓器要安裝在靠近信號(hào)接收設(shè)備或電路一側(cè)。

(3)使用光隔離器

用光實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸可以說(shuō)是解決地環(huán)路干擾問(wèn)題的最理想方法。用光連接有兩種方法，一是用光耦合器件，另一種是光纖連接。光耦合器件的寄生電容一般為2pF，能夠在很高的頻率上提供良好隔離。光纖幾乎沒(méi)有寄生電容，但使用成本高。在上面所講問(wèn)題沒(méi)有探索出解決辦法之前，我們?cè)谖⒉C(jī)房和發(fā)射機(jī)房之間使用了光耦合器件。

(4)使用共模振流圈

在設(shè)備的連接電纜或兩電路的信號(hào)連接線(xiàn)上使用共模振流圈，相當(dāng)于增加地環(huán)路的阻抗，這樣在一定的地線(xiàn)電壓作用下，地環(huán)路電流會(huì)減小，但要注意控制共模振流圈的寄生電容，否則對(duì)高頻干擾的隔離效果會(huì)變差。共模振流圈的匝數(shù)越多，則寄生電容越大，高頻隔離的效果越差。 2． 減小公共地線(xiàn)阻抗耦合的辦法

減小公共地線(xiàn)阻抗耦合的關(guān)鍵是采用適當(dāng)?shù)慕拥胤绞?，避免容易相互干擾的電路共用地線(xiàn)，一般都采用相距較遠(yuǎn)的并聯(lián)單點(diǎn)接地方式。如圖3。

我站兩個(gè)機(jī)房對(duì)接地的綜合改造，就采用此方式，效果很好。并聯(lián)接地的缺點(diǎn)是接地用的導(dǎo)線(xiàn)多，成本高。為了節(jié)約成本，對(duì)于相互干擾少的電路，采用串聯(lián)單點(diǎn)，也可以將電路按照強(qiáng)信號(hào)、弱信號(hào)、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等分類(lèi)，然后在同類(lèi)設(shè)備電路中用串聯(lián)單點(diǎn)接地，在不同類(lèi)型的電路采用并聯(lián)單點(diǎn)接地。