机房地线引起的干扰分析及其抑制方法

机房地线引起的干扰分析及其抑制方法

我站机房由微波机房和发射机房组成。发射机所用音视频信号均由微波机房经电缆传输过来，电缆长度约40多米。在信号传输过程中，出现了干扰。具体现象：视频信号同步头受到干扰，造成画面跳动，特别是场同步干扰严重：音频信号存在交流声干扰。下面介绍我们的分析和各种试验，以及地线引起干扰的抑制措施。

一、 地线干扰原因

通常讲的导线电阻或接地电阻都是指直流电阻，其值都很小。而实际电路工作时，地线中通过的电流中包含有交流电成分，特别是当频率较高时，导线的阻抗远远大于其直流电阻，此时地线对电流的阻碍作用应当用阻抗来衡量，这个阻抗主要是由导线的电感引起的。所以当信号电流通过地线时，就在地线上各点产生不同的电压，从而引起干扰，其原因主要有如下两种： 1． 地环路干扰

图1是两个接地电路。由于地线阻抗的存在，当电流流过地线时，就会在地线上产生电压降Vg，当电流较大时，Vg可以很大。这个电压会在两个设备的连接电缆上产生电流I1和I2。由于电路的不平衡性，两根导线上的电流不同，因此会产生差模电压，对电路造成影响，由于这种干扰是由电缆地线构成的环路电流产生的，因此称为地环路干扰。我们遇到的问]题就属此类。

地环路中的电流还可以由外界电磁场感应而来。这种情况下地线环相当于一个天线，它会接收到附近各种电磁波脉冲，从而在地环路中产生循环电流。 2． 公共地线阻抗干扰

当多个机房或多个设备共用段地线时，一个电路的地电位可受另一个电路工作电流的调制，这样一个电路的信号会耦合进另一个电路，出现干扰现象。这种耦合称为公共阻抗耦合，如图2所示。

二、 地线干扰的抑制方法

抑制地线引起干扰的常用方法就是设法减小地线的阻抗。具体措施有增大导线的直径，使用扁平导体做地线，采用相距较远的并联接地的方式等。另外根据地线引起干扰的机理不同，采用如下措施，可以有效减小干扰。 1． 抑制地环路千扰

从地环路干扰的原理可知，只要减小地环路中的电流就能减小地环路干扰。如果能彻底消除地环路中的电流，则可以彻底解决地环路干扰问题。主要有如下几种解决地环路干扰的方案。

(1)将一端的设备浮地

如果将一端电路浮地，就切断了地环路，从而消除地环路电流。但有两个问题需要注意，一是出于安全考虑，往往不允许电路浮地，这时可以考虑将设备通过一个电感接地，这样对于50Hz的交流设备接地阻抗很小，而对于频率较高的干扰信号，接地阻抗较大，减小了地环路电流，这种方法只能减小高频干扰的地环路干扰。因为尽管设备浮地，但设备与地之间还存在寄生电容，这个电容在频率较高时会提供较低的阻抗，因此不能完全消除高频地环路干扰。

(2)使用变压器实现设备之间的连接

利用磁路将两个设备连接起来，可以切断环路电流。但要注意变压器初、次级之间的寄生电容仍然能够为频率较高的地环路电流提供通路，因此变压器隔离的方法对高频环路电流的抑制效果较差。提高变压器高频隔离效果的 个办法是在变压器的初、次级之间设置屏蔽层。屏蔽层的接地端必须在接收电路一端,否则，不仅不能改善高频隔离效果，还可能使高频耦合更加严重，同时变压器要安装在靠近信号接收设备或电路一侧。

(3)使用光隔离器

用光实现信号的传输可以说是解决地环路干扰问题的最理想方法。用光连接有两种方法，一是用光耦合器件，另一种是光纤连接。光耦合器件的寄生电容一般为2pF，能够在很高的频率上提供良好隔离。光纤几乎没有寄生电容，但使用成本高。在上面所讲问题没有探索出解决办法之前，我们在微波机房和发射机房之间使用了光耦合器件。

(4)使用共模振流圈

在设备的连接电缆或两电路的信号连接线上使用共模振流圈，相当于增加地环路的阻抗，这样在一定的地线电压作用下，地环路电流会减小，但要注意控制共模振流圈的寄生电容，否则对高频干扰的隔离效果会变差。共模振流圈的匝数越多，则寄生电容越大，高频隔离的效果越差。 2． 减小公共地线阻抗耦合的办法

减小公共地线阻抗耦合的关键是采用适当的接地方式，避免容易相互干扰的电路共用地线，一般都采用相距较远的并联单点接地方式。如图3。

我站两个机房对接地的综合改造，就采用此方式，效果很好。并联接地的缺点是接地用的导线多，成本高。为了节约成本，对于相互干扰少的电路，采用串联单点，也可以将电路按照强信号、弱信号、模拟信号、数字信号等分类，然后在同类设备电路中用串联单点接地，在不同类型的电路采用并联单点接地。