基于測控裝備電子系統(tǒng)信號接地體制研究

李棟鋆 徐莉莉 中國礦業(yè)大學（北京）

基于測控裝備電子系統(tǒng)信號接地體制研究

李棟鋆 徐莉莉 中國礦業(yè)大學（北京）

隨著科學技術水平的不斷提高，我國測控技術也在不斷的發(fā)展和進步，并且被應用到各個行業(yè)領域發(fā)展中去，在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著極為重要的作用。但是，由于測控裝備電子系統(tǒng)中每個分系統(tǒng)擁有的信號接地體制復雜多樣，各系統(tǒng)進行信號傳輸過程中很容易受到干擾，影響著信號的傳輸質(zhì)量?；诖耍疚耐ㄟ^對測控裝備電子系統(tǒng)信號接地的常用方式以及接地體制原理進行分析探究，并相應的提出測控裝備電子系統(tǒng)信號接地抗干擾的有效策略。

測控裝備；電子系統(tǒng)；信號接地體制；分析探究

引言

近年來，隨著測控技術水平的不斷提高，測控裝備電子信號接地的抗干擾能力受到了社會的廣泛關注和高度重視。當前，測控裝備電子系統(tǒng)在實際設計過程中，通常都是運用總線結(jié)構(gòu)和供地體制。所以，在具體應用中，因為電源噪聲或者地線連接問題等，很容易對信號傳輸產(chǎn)生干擾，影響信號的整體傳輸質(zhì)量。因此，我們應該重視信號接地抗干擾能力的提升，在信號傳輸過程中，引入地線干擾，對各種接地信號體制的結(jié)構(gòu)和原理進行分析和了解，這樣一旦有干擾發(fā)生，就可以快速準確的找出問題所在，進而排除故障，提升信號傳輸質(zhì)量和水平。

1.測控裝備電子系統(tǒng)信號接地的方式

1.1 單點接地

在等效電路中，各種設備的地線電位僅僅是與自身的地線電阻和地線電流相關，與其他電路之間是相互獨立的，不容易被其他電路所干擾和影響，可以在一定程度上降低各個電流之間的互相干擾程度和因素[1]。這種單點接地的方法經(jīng)常用在電路導線相對較短的電路間，但其在應用中也存在著一定的缺陷，在高頻電路中不是很適用，由于高頻電路存在著很多的并列設備，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)極其復雜多樣，對導線長度的要求較高，而單點接地法的導線較短，無法滿足高頻電路的需求，很容易造成導線之間的相互影響，產(chǎn)生電感耦合和電容耦合，為實際操作工作帶來不便，從而影響著信號傳輸效果。

1.2 多點接地

通常情況下，經(jīng)常會用到多點接地的方法來減少地線阻抗。地線采用機殼本身或者與機殼相連接的金屬導體，其產(chǎn)生的感抗較小。同時，在導線外涂一層銀還可以有效增強導線抗阻，從而提升電流的整體流通質(zhì)量和效率。

1.3 混合接地

如果信號接地系統(tǒng)中同時具有低頻電路和高頻電路，要注意在導線接通時應該對低頻電路和高頻電路進行分別的處理手段。在低頻電路中應該運用單點接地的方法；在高頻電路中，應該運用多點接地的方法，這樣的接地體系就被叫做混合接地[2]?；旌辖拥胤椒ú粌H能夠滿足復雜設備系統(tǒng)的各種需求，同時還可以適用于各種設備中去，是當前日常生活中應用較為廣泛的一種方法。

1.4 懸浮接地

懸浮也可以理解為浮地，其主要就是將設備和導電物體進行分離，通過設備的參考點，運用導線連接到和設備導線物體分離的信號地上。懸浮接地方法的優(yōu)點主要就是可以防止導線電流流過設備電路造成不必要的干擾。

2.測控裝備電子系統(tǒng)信號接地體制的基本原理

2.1 小信號干擾原理分析

如果系統(tǒng)通過供地信號電路和多點接地連接方式在信號低電阻上出現(xiàn)的降壓就會對電路測量產(chǎn)生干擾，是信號干擾的主要來源。但是，如果通過功能電力和單點接地連接方式，那么在信號地電阻上出現(xiàn)的降壓不會進入測量電路的回路中[3]。

2.2 高頻線路干擾原理分析

系統(tǒng)或者設備工作處在高頻段中，導線越長其電感量也就會越大，同時導線產(chǎn)生的高頻阻抗也會逐漸增大，也就是說測量線路中的阻抗增強，導入的高頻干擾電壓也會增大。如果通過多點接地連接方法，因為地線或者箭體都比較粗，可以有效減弱地線上的阻抗，減少高頻干擾。

3.測控裝備電子系統(tǒng)信號接地抗干擾的有效策略

3.1 結(jié)合系統(tǒng)情況，合理運用單點接地和多點接地方法

在測控裝備電子信號接地體制的具體操作過程中，會產(chǎn)生各種接地干擾的現(xiàn)象，所以在實際操控工作中，應該對系統(tǒng)或設備的具體情況進行詳細的分析和研究，從而得出準確的判斷，合理選擇用單點接地方法還是多線接地方法，保證測控裝備電子系統(tǒng)信號接地方法的有效性。尤其注意，不能將單點接地方法應用到高頻電路中，也不能將多點接地方法應用到低頻電路中。

3.2 模擬電路和數(shù)字電路二者要分開

因為電路上報時會同時存在著高速邏輯電路和線性電路，很容易產(chǎn)生相互干擾的現(xiàn)象，從而影響設備的正常有效運行[4]。因此，在具體的操作過程中，應該將模擬電路和數(shù)字電路分開，在不同區(qū)域內(nèi)進行分別的設計。此外，兩種電路之間的地線要分清，注意不要混合在一起，使得各電源連接清晰、明了。

3.3 加粗接地線

較粗的接地線可以提升設備信號的安全性和穩(wěn)定性，讓接地電位可以不被電流所影響，同時還能夠提升設備抵抗噪聲的能力，因此要最大限度的加粗接地線。

3.4 接地線構(gòu)成要進行閉環(huán)路設計

對接地線構(gòu)成進行閉環(huán)路設計可以提升設備抵抗噪聲的能力，因為接地線結(jié)構(gòu)環(huán)路可以降低導線在地上的電位差，增強自身的抗干擾能力，從而提高設備整體的抗干擾能力。在出現(xiàn)干擾時，應該根據(jù)產(chǎn)生干擾的具體原因，采取針對性的有效措施，適當采用干擾隔離器和光隔離的方法，排除干擾，增強系統(tǒng)的整體抵抗能力。

4.結(jié)論

總而言之，隨著集成電路和計算機的不斷發(fā)展，以及工作頻率越來越高，在電子系統(tǒng)設計過程中經(jīng)常用到控制技術和總線測量，使得系統(tǒng)變得越來越復雜，工作頻率也不斷提高。因此，在接地設計的過程中，應該高度重視信號之間存在的干擾問題，正確了解信號接地體制的基本原理，結(jié)合系統(tǒng)的實際情況，采用較為合理的接地體制，及時找出產(chǎn)生干擾的原因，并采取有效措施加以應對，不斷提升電子系統(tǒng)信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和質(zhì)量。

[1]梁紅. 某型無人機測控系統(tǒng)的電磁干擾抑制設計[D].西安電子科技大學,2011.

[2]張志敏,孟慶利,崔威林. 測控裝備自動調(diào)平修正系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 科學技術與工程,2013,04∶443-446.

[3]祝青園,王書茂,康峰,張磊,陳度. 虛擬儀器技術在農(nóng)業(yè)裝備測控中的應用[J]. 儀器儀表學報,2015,06∶1333-1338.

[4]黃開達,蘇世彬. 測控裝備自動測試系統(tǒng)通用性設計[J]. 數(shù)字技術與應用,2013,07∶120+122.