機房地線引起的干擾分析和其抑制方法

機房地線引起的干擾分析及其抑制方法

我站機房由微波機房和發(fā)射機房組成。發(fā)射機所用音視頻信號均由微波機房經(jīng)電纜傳輸過來，電纜長度約40多米。在信號傳輸過程中，出現(xiàn)了干擾。具體現(xiàn)象：視頻信號同步頭受到干擾，造成畫面跳動，特別是場同步干擾嚴重：音頻信號存在交流聲干擾。下面介紹我們的分析和各種試驗，以及地線引起干擾的抑制措施。

一、 地線干擾原因

通常講的導(dǎo)線電阻或接地電阻都是指直流電阻，其值都很小。而實際電路工作時，地線中通過的電流中包含有交流電成分，特別是當(dāng)頻率較高時，導(dǎo)線的阻抗遠遠大于其直流電阻，此時地線對電流的阻礙作用應(yīng)當(dāng)用阻抗來衡量，這個阻抗主要是由導(dǎo)線的電感引起的。所以當(dāng)信號電流通過地線時，就在地線上各點產(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是兩個接地電路。由于地線阻抗的存在，當(dāng)電流流過地線時，就會在地線上產(chǎn)生電壓降Vg，當(dāng)電流較大時，Vg可以很大。這個電壓會在兩個設(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)線上的電流不同，因此會產(chǎn)生差模電壓，對電路造成影響，由于這種干擾是由電纜地線構(gòu)成的環(huán)路電流產(chǎn)生的，因此稱為地環(huán)路干擾。我們遇到的問]題就屬此類。

地環(huán)路中的電流還可以由外界電磁場感應(yīng)而來。這種情況下地線環(huán)相當(dāng)于一個天線，它會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． 公共地線阻抗干擾

當(dāng)多個機房或多個設(shè)備共用段地線時，一個電路的地電位可受另一個電路工作電流的調(diào)制，這樣一個電路的信號會耦合進另一個電路，出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。這種耦合稱為公共阻抗耦合，如圖2所示。

二、 地線干擾的抑制方法

抑制地線引起干擾的常用方法就是設(shè)法減小地線的阻抗。具體措施有增大導(dǎo)線的直徑，使用扁平導(dǎo)體做地線，采用相距較遠的并聯(lián)接地的方式等。另外根據(jù)地線引起干擾的機理不同，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。但有兩個問題需要注意，一是出于安全考慮，往往不允許電路浮地，這時可以考慮將設(shè)備通過一個電感接地，這樣對于50Hz的交流設(shè)備接地阻抗很小，而對于頻率較高的干擾信號，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。因為盡管設(shè)備浮地，但設(shè)備與地之間還存在寄生電容，這個電容在頻率較高時會提供較低的阻抗，因此不能完全消除高頻地環(huán)路干擾。

(2)使用變壓器實現(xiàn)設(shè)備之間的連接

利用磁路將兩個設(shè)備連接起來，可以切斷環(huán)路電流。但要注意變壓器初、次級之間的寄生電容仍然能夠為頻率較高的地環(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 個辦法是在變壓器的初、次級之間設(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重，同時變壓器要安裝在靠近信號接收設(shè)備或電路一側(cè)。

(3)使用光隔離器

用光實現(xiàn)信號的傳輸可以說是解決地環(huán)路干擾問題的最理想方法。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。光纖幾乎沒有寄生電容，但使用成本高。在上面所講問題沒有探索出解決辦法之前，我們在微波機房和發(fā)射機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連接線上使用共模振流圈，相當(dāng)于增加地環(huán)路的阻抗，這樣在一定的地線電壓作用下，地環(huán)路電流會減小，但要注意控制共模振流圈的寄生電容，否則對高頻干擾的隔離效果會變差。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． 減小公共地線阻抗耦合的辦法

減小公共地線阻抗耦合的關(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，一般都采用相距較遠的并聯(lián)單點接地方式。如圖3。

我站兩個機房對接地的綜合改造，就采用此方式，效果很好。并聯(lián)接地的缺點是接地用的導(dǎo)線多，成本高。為了節(jié)約成本，對于相互干擾少的電路，采用串聯(lián)單點，也可以將電路按照強信號、弱信號、模擬信號、數(shù)字信號等分類，然后在同類設(shè)備電路中用串聯(lián)單點接地，在不同類型的電路采用并聯(lián)單點接地。