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机房地线引起的干扰分析和其抑制方法





  一、地线*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*,其原因主要有如下两种:1.地环路*
  
  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*是由电缆地线构成的环路电流产生的,因此称为地环路*。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*
  
  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*现象。这种耦合称为公共阻抗耦合,如图2所示。
  
  二、地线*的抑制方法
  
  抑制地线引起*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*的机理不同,采用如下措施,可以有效减小*。1.抑制地环路千扰
  
  从地环路*的原理可知,只要减小地环路中的电流就能减小地环路*。如果能彻底消除地环路中的电流,则可以彻底解决地环路*问题。主要有如下几种解决地环路*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*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*的地环路*。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*。
  
  (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*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*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*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*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。