測控裝備電子系統(tǒng)信號接地體制研究

慕鵬

摘要：目前測控裝備電子系統(tǒng)中各個分系統(tǒng)信號接地體制各不相同，系統(tǒng)之間信號傳輸往往會引入各種干擾；本文在分析研究電子系統(tǒng)供配電接地體制的基礎(chǔ)上，重點分析了測控裝備各分系統(tǒng)接地體制，并提出了合理的測控裝備信號接地方案，對提高測控裝備接地系統(tǒng)抗干擾能力提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：測控裝備 信號接地 抗干擾

中圖分類號： V267 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號1672-3791（2016）05（a）-0000-00

目前測控裝備的電子系統(tǒng)在設(shè)計上一般采用總線結(jié)構(gòu)，共地體制；在實際使用中，由于地線連接不當(dāng)或者電源噪聲等原因，給信號傳輸帶來各種干擾。例如光電經(jīng)緯儀的紅外圖像在傳輸時，就引入了地線干擾，分析了解不同接地體制的原理、結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)傳輸中發(fā)生干擾時，就能夠快速準(zhǔn)確查找問題，排除故障。

1 信號接地的幾種方式

1.1單點接地方式

在以下等效電路的這種情況下，各個設(shè)備（或者是各支路）的地線電位只與各自的地線電流和地線電阻相關(guān)，和其他電路相比是獨立的，不會受到其他電路的影響，能很大程度上減少電路之間的干擾因素。比較普遍應(yīng)用于像電路導(dǎo)線較短這類電路之間，但是單點接地方式也存在一些問題，其中之一就是不適用于一些高頻電路，因為高頻電路需要并列的設(shè)備很多，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對導(dǎo)線長度有較高的要求，會使得導(dǎo)線間互相影響，造成電容耦合與電感耦合，給操作帶來不便，影響最后結(jié)果。

1.2 多點接地方式

為了降低地線阻抗，一般均采用多點接地方式。地線采用與機殼相連的扁粗金屬導(dǎo)體或機殼本身，其感抗很小。在導(dǎo)線外涂銀還能增加導(dǎo)線抗阻，提高電流流通效率。

1.3 混合接地的方式

如果有系統(tǒng)同時存在高頻電路與低頻電路，那么在接通導(dǎo)線時需要注意對高頻電路與低頻電路兩者要分別實施不同的處理手段。其中高頻電路要采取多點接地接線方式，低頻電路則要采用單點接地接線方式，像這類的接地體系被稱為混合接地。由于其能夠?qū)崿F(xiàn)在復(fù)雜設(shè)備中需要滿足的各種要求，也能夠適用于大多數(shù)的設(shè)備，混合接地接線方式也廣泛運用在日常生活中。

1.4懸浮的接地方式

懸浮也能解釋為浮地，意思是將設(shè)備與它的導(dǎo)電物體兩者分開，并不結(jié)合在一起，利用設(shè)備內(nèi)部的參考點，通過導(dǎo)線連接至與設(shè)備導(dǎo)電物體相隔絕的信號地上，這類接地方式優(yōu)點是能避免導(dǎo)線電流通過對設(shè)備電路產(chǎn)生干擾。

2 各種接地體制的原理及優(yōu)缺點

各種接地體制各有優(yōu)缺點，主要從抗干擾、電磁兼容、高低頻、是否采用總線連接、可靠、系統(tǒng)測試的方便性、測試設(shè)備通用性、經(jīng)濟性、繼承性等諸多方面進(jìn)行考慮。

2.1 小信號測量干擾原理

系統(tǒng)如果采用多點接地連接，共地信號功能電路在信號地電阻上產(chǎn)生的壓降就成了測量電路的干擾源。若采用單點接地，功能電路在信號地電阻上產(chǎn)生的壓降就不會串入測量回路中。

2.2 高頻線路干擾原理

設(shè)備或系統(tǒng)工作在高頻段時，導(dǎo)線越長電感量就越大，導(dǎo)線的高頻阻抗也就越大，相當(dāng)于測量線路上的阻抗變大，引入高頻干擾電壓就越大。若采用多點接地，由于箭體或地線一般都比較粗，能降低地線上的阻抗，降低高頻干擾。

高頻功能電路或外界高頻電磁干擾在測量回路中產(chǎn)生磁通量變化，根據(jù)楞次定律，磁通量變化在閉合回路中會產(chǎn)生電動勢，電動勢e與磁通量變化率成正比，即e=n d？ ∕ dt，式中，n為回路中的線圈匝數(shù)。

干擾源還包括測量線作為一種接受天線接收的輻射干擾等等。若采用多點接地和屏蔽措施可以大大減少這種干擾。

由楞次定律可知，在外界干擾一定的情況下，回路感應(yīng)電動勢電壓一定，提高回路阻抗可以降低回路電流，這就是為什么在未采用雙絞屏蔽措施的情況下，電路若采用長線末端短路保護還不如末端懸空更安全的道理。

當(dāng)長線采用雙絞時，前后絞合回路中感應(yīng)的電流相互抵消，能大大提高抗干擾能力，此外，導(dǎo)線中有電流流過時，通電導(dǎo)體周圍存在著磁場，其磁力線是一些以導(dǎo)體各點為圓心的同心圓，當(dāng)導(dǎo)體中電流大小改變時，其周圍產(chǎn)生的磁場就會變化，周圍若有感應(yīng)回路就會在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)導(dǎo)線流過高頻電流，它的周圍空間就會長生變化的電場和磁場，根據(jù)麥克斯韋理論，這種交變的電磁場會以光速向空間傳播，形成干擾輻射。當(dāng)電磁波傳播到被干擾設(shè)備或系統(tǒng)的導(dǎo)體表面時，這時的導(dǎo)體就變成了接收天線，磁場的高頻振蕩會在線路回路中產(chǎn)生回路耦合感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流形成干擾。

3 對接地干擾的處理方法

在實際操作情況中，會產(chǎn)生對接地干擾的情況，下面就幾個對地線干擾的處理方法進(jìn)行探討：

3.1 正確選擇單點接地方式或者是雙點接地方式

根據(jù)不同的實際情況進(jìn)行分析，得出正確的判斷結(jié)果，需要采用單點接地的不能使用雙點接地方式，同樣，雙點接地也不能錯誤運用單點接地。

3.2 將數(shù)字電路與模擬電路分開

由于電路報上同時存在線性電路與高速邏輯電路，而同時存在這兩種電路容易造成互相干擾，影響設(shè)備運行。所以我們在實際操作過程中要將兩者分開，分在不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行設(shè)計，另外，兩者的接地線也要分清楚，不能混在一起，要能清楚的與各自電源端連接。

3.3 盡可能的加粗接地線

加粗接地線能保證電子設(shè)備信號穩(wěn)定，使接地電位不易受電流影響，同時，也能加強設(shè)備的抗噪聲能力，所以要盡可能加粗接地線。

3.4接地線構(gòu)成使用閉環(huán)路設(shè)計

將接地線構(gòu)成使用閉環(huán)路設(shè)計能大大提高設(shè)備抗噪聲能力，由于構(gòu)成環(huán)路的接地線結(jié)構(gòu)能縮小在導(dǎo)線在地上產(chǎn)生的電位差，使得抗干擾能力增強，加強設(shè)備的抗干擾能力，

如果干擾已經(jīng)發(fā)生，應(yīng)根據(jù)干擾產(chǎn)生的原因，針對性的采取措施，可根據(jù)具體情況，采用光隔離、加裝視頻抗干擾隔離器等方法，有效的排除干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

4 結(jié)束語

隨著計算機和集成電路向工作頻率越來越高的方向發(fā)展，現(xiàn)在的電子系統(tǒng)設(shè)計普遍采用總線測量和控制技術(shù)，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，頻率越來越高，商用產(chǎn)品被廣泛采用；在接地設(shè)計中，要對信號之間的互擾等電磁兼容問題引起重視，因為接地不當(dāng)將嚴(yán)重影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性；分析各種接地體制的優(yōu)缺點，利于在電子系統(tǒng)設(shè)計時采用合適的接地體制，合理的接地方式；在實際工作中能夠迅速查找信號干擾的原因，采用合理的措施排除干擾，提高電子系統(tǒng)的電磁兼容性。

參考文獻(xiàn)

[1] 電磁干擾與電磁兼容技術(shù)，王慶斌等編著，機械工業(yè)出版社

[2] 電磁兼容總論，高攸剛北京郵電大學(xué)出版社

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