測控裝備電子系統信號接地體制研究

慕鵬

摘要：目前測控裝備電子系統中各個分系統信號接地體制各不相同，系統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供配電接地體制的基礎上，重點分析了測控裝備各分系統接地體制，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抗干擾能力提供了借鑒。

關鍵詞：測控裝備 信號接地 抗干擾

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

目前測控裝備的電子系統在設計上一般采用總線結構，共地體制；在實際使用中，由于地線連接不當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、結構，在系統傳輸中發生干擾時，就能夠快速準確查找問題，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，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。比較普遍應用于像電路導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備很多，導致結構復雜，對導線長度有較高的要求，會使得導線間互相影響，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體或機殼本身，其感抗很小。在導線外涂銀還能增加導線抗阻，提高電流流通效率。

1.3 混合接地的方式

如果有系統同時存在高頻電路與低頻電路，那么在接通導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。由于其能夠實現在復雜設備中需要滿足的各種要求，也能夠適用于大多數的設備，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，意思是將設備與它的導電物體兩者分開，并不結合在一起，利用設備內部的參考點，通過導線連接至與設備導電物體相隔絕的信號地上，這類接地方式優點是能避免導線電流通過對設備電路產生干擾。

2 各種接地體制的原理及優缺點

各種接地體制各有優缺點，主要從抗干擾、電磁兼容、高低頻、是否采用總線連接、可靠、系統測試的方便性、測試設備通用性、經濟性、繼承性等諸多方面進行考慮。

2.1 小信號測量干擾原理

系統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

設備或系統工作在高頻段時，導線越長電感量就越大，導線的高頻阻抗也就越大，相當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生磁通量變化，根據楞次定律，磁通量變化在閉合回路中會產生電動勢，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。

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。

當長線采用雙絞時，前后絞合回路中感應的電流相互抵消，能大大提高抗干擾能力，此外，導線中有電流流過時，通電導體周圍存在著磁場，其磁力線是一些以導體各點為圓心的同心圓，當導體中電流大小改變時，其周圍產生的磁場就會變化，周圍若有感應回路就會在回路中產生感應電動勢。當導線流過高頻電流，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。當電磁波傳播到被干擾設備或系統的導體表面時，這時的導體就變成了接收天線，磁場的高頻振蕩會在線路回路中產生回路耦合感應產生感應電流形成干擾。

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

根據不同的實際情況進行分析，得出正確的判斷結果，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，分在不同區域內進行設計，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備信號穩定，使接地電位不易受電流影響，同時，也能加強設備的抗噪聲能力，所以要盡可能加粗接地線。

3.4接地線構成使用閉環路設計

將接地線構成使用閉環路設計能大大提高設備抗噪聲能力，由于構成環路的接地線結構能縮小在導線在地上產生的電位差，使得抗干擾能力增強，加強設備的抗干擾能力，

如果干擾已經發生，應根據干擾產生的原因，針對性的采取措施，可根據具體情況，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，提高系統的抗干擾能力。

4 結束語

隨著計算機和集成電路向工作頻率越來越高的方向發展，現在的電子系統設計普遍采用總線測量和控制技術，系統越來越復雜，頻率越來越高，商用產品被廣泛采用；在接地設計中，要對信號之間的互擾等電磁兼容問題引起重視，因為接地不當將嚴重影響系統運行的穩定性和可靠性；分析各種接地體制的優缺點，利于在電子系統設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，提高電子系統的電磁兼容性。

參考文獻

[1] 電磁干擾與電磁兼容技術，王慶斌等編著，機械工業出版社

[2] 電磁兼容總論，高攸剛北京郵電大學出版社

[3] 電磁兼容試驗技術，陳淑風等編著，北京郵電大學出版社