淺談廣播電子設(shè)備中的抗干擾技術(shù)

于恩波

（吉林省廣播電影電視局331臺，吉林 吉林 132000）

隨著科技的進步，更多的電子功能壓縮到集成電路里。這種效率的提高，是以下列兩個交換條件為代價的：在集成電路的速度提高的同時，均衡靜電電位的內(nèi)裝開關(guān)相對于該電路的總尺寸已經(jīng)作了壓縮，因此防護開關(guān)不再有足夠的抗干擾防護能力；為了植入所有的附加功能，壓縮了引線直徑和引線間的間隔，這樣的電路應(yīng)付不了像以前那樣高電位的瞬態(tài)干擾。

1 干擾概述

在電子技術(shù)中，把來自設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部的無用信號稱作噪聲。電子技術(shù)中通常研究電和磁的干擾，它包括來自大氣、天電、元器件內(nèi)部的自然干擾和來自電網(wǎng)、電氣設(shè)備等的人為干擾兩大類。

干擾的一般途徑主要是由分布電容引入的靜電耦合；由互感及天線效應(yīng)引入的電磁耦合；由地電阻、電源內(nèi)阻和信號源內(nèi)阻引入的公共阻抗耦合以及由于絕緣不良所引入的漏電流耦合等。

干擾源、耦合通道以及對噪聲敏感的接收電路是形成干擾的三個要素。相應(yīng)地，抑制干擾的方法就有消除、抑制或避開干擾源的噪聲，破壞或切斷耦合通道，削弱接收電路對噪聲的敏感性等三種方法。

干煩擾源按其特性主要有正弦型、脈沖型和起伏型。前兩種主要來自設(shè)備的外部，起伏型主要來自設(shè)備的內(nèi)部。

2 接地技術(shù)

接地是電子儀器設(shè)備中抑制干擾的重要方法。接地的必要性在安全的需要，為信號提供基準電位，以及靜電屏蔽的需要。正確選擇接地方式和接地點，有利于抑制干擾，提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性。

接地，就是將某點和一個等位點或等位面之間，用低電阻導線連接起來，以構(gòu)成儀器或設(shè)備的基準電位。它可以跟大地有歐姆連接，該點電位即為大地電位；若不跟大地連接，則它僅是儀器設(shè)備的基準電位，即浮地。如飛機、衛(wèi)星上的接地。地應(yīng)是一個良好的導體。接地的兩個基本作用是：a.消除各電路電流流經(jīng)公共地線阻抗時產(chǎn)生的干擾電壓；b.避免形成地環(huán)路。

2.1 設(shè)備的連接方式

一點接地與多點接地

信號地線的接地方式有一點接地和多點接地兩種。不論何種接地方式，都應(yīng)注意：所有的導線都具有一定的阻抗；兩個分開的接地點難以做到等電位。

（1）一點接地。對低頻信號地線，應(yīng)采用一點接地方式。這種方式具有一定的抗干擾能力，而且簡單經(jīng)濟。在抗干擾能力及電平相近的各電路單元中被廣泛應(yīng)用，由于干擾門限的作用，尤其是數(shù)字電路中常采用這種接地方式。

（2）多點接地。對高頻信號地線，應(yīng)采用就近多點接地，多點接地采用大面積接地方式。如圖七所示。多點接地使分布電容的影響最小。

為了減少地阻的干擾，各單元電路的地線應(yīng)最短。如頻率為30~300MHz的電路，其地線長度應(yīng)小于2.5m。地線網(wǎng)格的交叉點焊接應(yīng)可靠，其接觸電阻應(yīng)最小，不能采用搭接和螺栓壓接。否則地線的抗干擾能力會不穩(wěn)定或下降。

2.2 電路的單地原則

電子系統(tǒng)中，特別是前置放大電路，若有兩個接地點，則很難獲得同一電位，其對地電位差將耦合至放大器。解決這一問題的辦法就是電路的單地原則，即信號源或電路與地隔離。

2.3 電纜屏蔽層的接地

當信號電路確定為一點接地時，低頻信號線的屏蔽層也應(yīng)一點接地。如果電纜屏蔽層的接地點不止一個，則屏蔽層將耦合不同的電壓，構(gòu)成干擾。電纜屏蔽層一點接地的位置不同，效果也不相同。依據(jù)上述分析，可以得出下列結(jié)論：

（1）當一個電路，有一個不接地的信號源和一個接地的放大器連接時，輸入端的電纜屏蔽層應(yīng)接至放大器的公共端。

（2）當一個電路中，有一個接地的信號源和一個不接地的放大器連接時，輸入端的電纜屏蔽層應(yīng)接至信號源的公共端。

2.4 印刷電路板地線的合理布置

印刷電路板的地線布置，總的原則是地線的阻抗應(yīng)盡量小，面積盡量大，為了減少干擾，接地線應(yīng)避免形成環(huán)路。因此，地線應(yīng)短而粗，并排列在印刷電路板的中央。對于復雜的電路系統(tǒng)，可采用樹狀地線結(jié)構(gòu)（主干分支），分支也應(yīng)短而粗，在雙面結(jié)構(gòu)中，安裝元件的一面可作低阻抗接地面。

3 屏蔽技術(shù)

屏蔽又可分為靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽三種。屏蔽也可以認為是一種防電磁場干擾的隔離方法。

3.1 靜電屏蔽

靜電屏蔽又稱電屏蔽，主要為防止靜電和電場耦合干擾。其屏蔽體常用金屬導體做成屏蔽盒或金屬網(wǎng)板等形狀。

靜電屏蔽最簡單的方法，就是在干擾源和受感器之間加一塊接地良好的金屬片，就可以把兩者之間的寄生電容短接到地（如機殼等）而達到屏蔽的目的。但是在金屬板不接地，不僅沒有屏蔽作用，反而有害。

如果金屬板是用導線接地，隨著頻率的升高，連接導線的感抗增大，也會使靜電屏蔽的作用變壞，而且，導線愈細、愈長，屏蔽的效果愈差。

3.2 磁屏蔽

磁屏蔽是專門為了抑制恒定磁場和低頻磁場而設(shè)計的，用于防止磁感應(yīng)抑制寄生電感耦合，隔離磁場的干擾。通常采用高磁導率的鐵磁體材料做成屏蔽罩，例如坡莫合金，可以起到較好的屏蔽作用。

由于鐵磁材料的磁阻小，磁力線主要沿屏蔽罩通過，從而保護了受感器不受外界磁場的影響；同理，至于屏蔽罩內(nèi)的干擾源，可使外界不受其影響。這種效應(yīng)稱為屏蔽體對磁場的分路。例如，電源的磁場屏蔽就屬這種方式。屏蔽體的磁導率越高、屏蔽體壁越厚，磁屏蔽的效果就越好。但是，在垂直于磁力線的方向上，不應(yīng)出現(xiàn)裂縫，否則磁阻增大，將使屏蔽的效果變差。

3.3 電磁屏蔽

電磁屏蔽，主要是針對高頻電磁感應(yīng)而言的，用于防止和抑制高頻電磁場干擾，隔離電磁耦合和輻射電磁場的干擾。通常我們所指的屏蔽就是電磁屏蔽。

交變的電場總是和交變的磁場同時存在的。隨著頻率的增高，電場和磁場輻射能力的增強，產(chǎn)生輻射電磁場。其電場分量Eo和磁場分量Ho總是同時出現(xiàn)并互相垂直的。電磁屏蔽就對高頻電場和磁場同時予以屏蔽，即對輻射電磁場的評比。

從電磁場傳播的角度看，電磁場從金屬板的一面?zhèn)飨蛄硪幻鏁r，由于金屬板的兩個界面的反射作用及金屬板內(nèi)部的吸收作用，電磁場受到衰減，而且這種作用并不是進行一次就完結(jié)的。

對干擾源的屏蔽，主要考慮金屬板的吸收效果。即利用渦流效應(yīng)，板的厚度越厚，導電性能越好，那么屏蔽的效果就越好。

對受感器的屏蔽，屏蔽的效果決定于金屬板的吸收損耗和反射損耗。

綜上所述，電磁屏蔽，應(yīng)采用導電性能好的材料作屏蔽體，并要求良好接地。屏蔽體的電導率越高，接地阻抗越小，電磁屏蔽的效果就越好。

4 其他抗干擾技術(shù)

接地和屏蔽是抑制干擾最常用的方法。在某些場合采用平衡、隔離、去耦和濾波等技術(shù)，對抑制干擾也非常有效。

5 電路的合理布局

5.1 元件的位置與方向

載有不同電平、電流的元件應(yīng)隔開。輸入級元件尤其要緊湊，且走線要短。由于互感的影響，元件要垂直安裝。

5.2 元件的屏蔽

實踐證明，對于受干擾的敏感元件加以屏蔽，效果更好，而且所占的空間小，容易屏蔽。

由于產(chǎn)生干擾原因的多樣性，從整機的角度出發(fā)，兼顧儀器設(shè)備的其他性能，還需要注意以下問題：

a、各單元或整機的的元器件布局應(yīng)保證性能指標的實現(xiàn)；b、其布局要有利于散熱和耐沖擊；c、元器件的布局要有利于布線；d、整機、分機的重量平衡、結(jié)構(gòu)緊湊、外觀良好；e、有利于裝配、調(diào)試和維修。

[1]宋文玉.信號干擾是全球性問題[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2004，10-23.