浅谈广播电子设备中的抗干扰技术

于恩波

（吉林省广播电影电视局331台，吉林 吉林 132000）

随着科技的进步，更多的电子功能压缩到集成电路里。这种效率的提高，是以下列两个交换条件为代价的：在集成电路的速度提高的同时，均衡静电电位的内装开关相对于该电路的总尺寸已经作了压缩，因此防护开关不再有足够的抗干扰防护能力；为了植入所有的附加功能，压缩了引线直径和引线间的间隔，这样的电路应付不了像以前那样高电位的瞬态干扰。

1 干扰概述

在电子技术中，把来自设备或系统内部的无用信号称作噪声。电子技术中通常研究电和磁的干扰，它包括来自大气、天电、元器件内部的自然干扰和来自电网、电气设备等的人为干扰两大类。

干扰的一般途径主要是由分布电容引入的静电耦合；由互感及天线效应引入的电磁耦合；由地电阻、电源内阻和信号源内阻引入的公共阻抗耦合以及由于绝缘不良所引入的漏电流耦合等。

干扰源、耦合通道以及对噪声敏感的接收电路是形成干扰的三个要素。相应地，抑制干扰的方法就有消除、抑制或避开干扰源的噪声，破坏或切断耦合通道，削弱接收电路对噪声的敏感性等三种方法。

干烦扰源按其特性主要有正弦型、脉冲型和起伏型。前两种主要来自设备的外部，起伏型主要来自设备的内部。

2 接地技术

接地是电子仪器设备中抑制干扰的重要方法。接地的必要性在安全的需要，为信号提供基准电位，以及静电屏蔽的需要。正确选择接地方式和接地点，有利于抑制干扰，提高设备的运行稳定性。

接地，就是将某点和一个等位点或等位面之间，用低电阻导线连接起来，以构成仪器或设备的基准电位。它可以跟大地有欧姆连接，该点电位即为大地电位；若不跟大地连接，则它仅是仪器设备的基准电位，即浮地。如飞机、卫星上的接地。地应是一个良好的导体。接地的两个基本作用是：a.消除各电路电流流经公共地线阻抗时产生的干扰电压；b.避免形成地环路。

2.1 设备的连接方式

一点接地与多点接地

信号地线的接地方式有一点接地和多点接地两种。不论何种接地方式，都应注意：所有的导线都具有一定的阻抗；两个分开的接地点难以做到等电位。

（1）一点接地。对低频信号地线，应采用一点接地方式。这种方式具有一定的抗干扰能力，而且简单经济。在抗干扰能力及电平相近的各电路单元中被广泛应用，由于干扰门限的作用，尤其是数字电路中常采用这种接地方式。

（2）多点接地。对高频信号地线，应采用就近多点接地，多点接地采用大面积接地方式。如图七所示。多点接地使分布电容的影响最小。

为了减少地阻的干扰，各单元电路的地线应最短。如频率为30~300MHz的电路，其地线长度应小于2.5m。地线网格的交叉点焊接应可靠，其接触电阻应最小，不能采用搭接和螺栓压接。否则地线的抗干扰能力会不稳定或下降。

2.2 电路的单地原则

电子系统中，特别是前置放大电路，若有两个接地点，则很难获得同一电位，其对地电位差将耦合至放大器。解决这一问题的办法就是电路的单地原则，即信号源或电路与地隔离。

2.3 电缆屏蔽层的接地

当信号电路确定为一点接地时，低频信号线的屏蔽层也应一点接地。如果电缆屏蔽层的接地点不止一个，则屏蔽层将耦合不同的电压，构成干扰。电缆屏蔽层一点接地的位置不同，效果也不相同。依据上述分析，可以得出下列结论：

（1）当一个电路，有一个不接地的信号源和一个接地的放大器连接时，输入端的电缆屏蔽层应接至放大器的公共端。

（2）当一个电路中，有一个接地的信号源和一个不接地的放大器连接时，输入端的电缆屏蔽层应接至信号源的公共端。

2.4 印刷电路板地线的合理布置

印刷电路板的地线布置，总的原则是地线的阻抗应尽量小，面积尽量大，为了减少干扰，接地线应避免形成环路。因此，地线应短而粗，并排列在印刷电路板的中央。对于复杂的电路系统，可采用树状地线结构（主干分支），分支也应短而粗，在双面结构中，安装元件的一面可作低阻抗接地面。

3 屏蔽技术

屏蔽又可分为静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽三种。屏蔽也可以认为是一种防电磁场干扰的隔离方法。

3.1 静电屏蔽

静电屏蔽又称电屏蔽，主要为防止静电和电场耦合干扰。其屏蔽体常用金属导体做成屏蔽盒或金属网板等形状。

静电屏蔽最简单的方法，就是在干扰源和受感器之间加一块接地良好的金属片，就可以把两者之间的寄生电容短接到地（如机壳等）而达到屏蔽的目的。但是在金属板不接地，不仅没有屏蔽作用，反而有害。

如果金属板是用导线接地，随着频率的升高，连接导线的感抗增大，也会使静电屏蔽的作用变坏，而且，导线愈细、愈长，屏蔽的效果愈差。

3.2 磁屏蔽

磁屏蔽是专门为了抑制恒定磁场和低频磁场而设计的，用于防止磁感应抑制寄生电感耦合，隔离磁场的干扰。通常采用高磁导率的铁磁体材料做成屏蔽罩，例如坡莫合金，可以起到较好的屏蔽作用。

由于铁磁材料的磁阻小，磁力线主要沿屏蔽罩通过，从而保护了受感器不受外界磁场的影响；同理，至于屏蔽罩内的干扰源，可使外界不受其影响。这种效应称为屏蔽体对磁场的分路。例如，电源的磁场屏蔽就属这种方式。屏蔽体的磁导率越高、屏蔽体壁越厚，磁屏蔽的效果就越好。但是，在垂直于磁力线的方向上，不应出现裂缝，否则磁阻增大，将使屏蔽的效果变差。

3.3 电磁屏蔽

电磁屏蔽，主要是针对高频电磁感应而言的，用于防止和抑制高频电磁场干扰，隔离电磁耦合和辐射电磁场的干扰。通常我们所指的屏蔽就是电磁屏蔽。

交变的电场总是和交变的磁场同时存在的。随着频率的增高，电场和磁场辐射能力的增强，产生辐射电磁场。其电场分量Eo和磁场分量Ho总是同时出现并互相垂直的。电磁屏蔽就对高频电场和磁场同时予以屏蔽，即对辐射电磁场的评比。

从电磁场传播的角度看，电磁场从金属板的一面传向另一面时，由于金属板的两个界面的反射作用及金属板内部的吸收作用，电磁场受到衰减，而且这种作用并不是进行一次就完结的。

对干扰源的屏蔽，主要考虑金属板的吸收效果。即利用涡流效应，板的厚度越厚，导电性能越好，那么屏蔽的效果就越好。

对受感器的屏蔽，屏蔽的效果决定于金属板的吸收损耗和反射损耗。

综上所述，电磁屏蔽，应采用导电性能好的材料作屏蔽体，并要求良好接地。屏蔽体的电导率越高，接地阻抗越小，电磁屏蔽的效果就越好。

4 其他抗干扰技术

接地和屏蔽是抑制干扰最常用的方法。在某些场合采用平衡、隔离、去耦和滤波等技术，对抑制干扰也非常有效。

5 电路的合理布局

5.1 元件的位置与方向

载有不同电平、电流的元件应隔开。输入级元件尤其要紧凑，且走线要短。由于互感的影响，元件要垂直安装。

5.2 元件的屏蔽

实践证明，对于受干扰的敏感元件加以屏蔽，效果更好，而且所占的空间小，容易屏蔽。

由于产生干扰原因的多样性，从整机的角度出发，兼顾仪器设备的其他性能，还需要注意以下问题：

a、各单元或整机的的元器件布局应保证性能指标的实现；b、其布局要有利于散热和耐冲击；c、元器件的布局要有利于布线；d、整机、分机的重量平衡、结构紧凑、外观良好；e、有利于装配、调试和维修。

[1]宋文玉.信号干扰是全球性问题[J].卫星电视与宽带多媒体，2004，10-23.