淺談數字信號在傳輸過程中的抗干擾方案

孫偉

【摘要】文章介紹了常用抗干擾技術的一般原理，并分析了它們在工程實踐中的具體應用，具有較強的實用價值。實際中，如果能有機結合這幾種防擾技術，將會取得很好的抗干擾成效。

【關鍵詞】數字信號傳輸抗干擾技術

一、屏蔽技術和雙絞線傳輸

這兩者都能抑制外部的電磁波耦合干擾，但在原理上有差異。以下將對比分析它們的主要特點和機理。

1.1屏蔽的基本概念

借助屏蔽體把空間中的電場、磁場或電磁耦合場隔離，切斷它們的耦合通道，便謂之屏蔽。一般而言，良好的屏蔽手段離不開接地，將兩者有機結合，能夠大大降低外部噪聲，獲得良好抗擾效果。屏蔽體一般是由各種低電阻材料構成，用它們包圍待隔離部分，便能屏蔽外部干擾。被隔離部分可以使易受干擾體，也可以是干擾源，這樣既能保證被隔離部分免受外部干擾，也能屏蔽被隔離部分向外部發射干擾信號。

1.2雙絞線和金屬屏蔽線

雙絞線和金屬網屏蔽線是常用的屏蔽信號線的方法，后者的金屬外殼作為屏蔽外層，芯線用來傳輸信號。金屬網屏蔽線用來防止靜電干擾，雙絞線則用來抑制電磁干擾。

（1）雙絞線抗干擾原理

下圖是雙絞線抗干擾原理的示意圖，箭頭代表感應磁場方向。

相鄰回路空間的同一導線上的噪聲電流數值相等方向相反，感應磁場相互抵消。當兩根導線長度相等，自身阻抗以及輸入輸出阻抗相等時，能獲得最佳抗擾效果。

實際中常把信號輸出線與返回線捆綁擰合，一般擰絞節距在五十毫米左右。實際電路中，由于擰絞工藝誤差和信號線本身的制造誤差，很難保證兩根導線的長度嚴格相等，也就造成了感應噪聲清除的不徹底。

兩組相鄰平行布置的雙絞線，應將彼此的節距設置為不等，以防互相之間產生電磁感應干擾。也可以增大兩組平行線的間距，或者分別將它們置于兩個屏蔽網中。

圖2反映了平行布置的雙絞線由于磁場耦合而產生感應電流的基本情況。A圖中兩組導線節距相同，I組絞線一旦具有電流i1，其感應磁場會穿過II組絞線的覆蓋區域，并在II組絞線上產生感應電流i2。i2在絞線上同向相加，無法抑制磁場干擾信號。圖b中的兩組導線節距不等，磁場耦合感應電流兩兩抵消，起到了抑制耦合干擾的作用。

（2）屏蔽線的抗干擾原理

屏蔽層和導線之間有分布電容，如果屏蔽外層不接地，干擾信號會經由屏蔽層和分布電容進入主電路。一般只在屏蔽層的一端接地，避免兩端接地時帶來由于電阻壓降造成的耦合干擾。屏蔽線對外部電磁感應干擾無作用，只能抑制靜電感應干擾。

二、接地

屏蔽線接地方式對于數字信號傳輸影響很大。良好的接地能夠抑制內部噪聲，抵抗外部干擾侵入。如果沒有處理好接地環節，會發生噪聲耦合，反而會加大干擾程度。

2.1信號電纜屏蔽層接地要點

外界干擾信號強度和地線安裝條件決定了電纜屏蔽層的接地方式。

（1）選在靠近信號源處。（2）選在信號接收側。（3）兩點接地。

2.2雙絞線的接地

工程實際中，雙絞線的一根用來傳輸信號，另一根則充當屏蔽線作用。干擾電壓產生的感應電流在兩根線上的流向相反，使得噪聲電流抵消。因此。屏蔽線應該雙端接地，提供一個閉合的感應電流回路。

參考文獻

[1]王幸之，王雷等.單片機應用系統干擾技術.北京：航空航天大學出版社，2002

[2]曹志剛，錢亞生.代通信原理.北京：清華大學出版社，2001