浅谈数字信号在传输过程中的抗干扰方案

孙伟

【摘要】文章介绍了常用抗干扰技术的一般原理，并分析了它们在工程实践中的具体应用，具有较强的实用价值。实际中，如果能有机结合这几种防扰技术，将会取得很好的抗干扰成效。

【关键词】数字信号传输抗干扰技术

一、屏蔽技术和双绞线传输

这两者都能抑制外部的电磁波耦合干扰，但在原理上有差异。以下将对比分析它们的主要特点和机理。

1.1屏蔽的基本概念

借助屏蔽体把空间中的电场、磁场或电磁耦合场隔离，切断它们的耦合通道，便谓之屏蔽。一般而言，良好的屏蔽手段离不开接地，将两者有机结合，能够大大降低外部噪声，获得良好抗扰效果。屏蔽体一般是由各种低电阻材料构成，用它们包围待隔离部分，便能屏蔽外部干扰。被隔离部分可以使易受干扰体，也可以是干扰源，这样既能保证被隔离部分免受外部干扰，也能屏蔽被隔离部分向外部发射干扰信号。

1.2双绞线和金属屏蔽线

双绞线和金属网屏蔽线是常用的屏蔽信号线的方法，后者的金属外壳作为屏蔽外层，芯线用来传输信号。金属网屏蔽线用来防止静电干扰，双绞线则用来抑制电磁干扰。

（1）双绞线抗干扰原理

下图是双绞线抗干扰原理的示意图，箭头代表感应磁场方向。

相邻回路空间的同一导线上的噪声电流数值相等方向相反，感应磁场相互抵消。当两根导线长度相等，自身阻抗以及输入输出阻抗相等时，能获得最佳抗扰效果。

实际中常把信号输出线与返回线捆绑拧合，一般拧绞节距在五十毫米左右。实际电路中，由于拧绞工艺误差和信号线本身的制造误差，很难保证两根导线的长度严格相等，也就造成了感应噪声清除的不彻底。

两组相邻平行布置的双绞线，应将彼此的节距设置为不等，以防互相之间产生电磁感应干扰。也可以增大两组平行线的间距，或者分别将它们置于两个屏蔽网中。

图2反映了平行布置的双绞线由于磁场耦合而产生感应电流的基本情况。A图中两组导线节距相同，I组绞线一旦具有电流i1，其感应磁场会穿过II组绞线的覆盖区域，并在II组绞线上产生感应电流i2。i2在绞线上同向相加，无法抑制磁场干扰信号。图b中的两组导线节距不等，磁场耦合感应电流两两抵消，起到了抑制耦合干扰的作用。

（2）屏蔽线的抗干扰原理

屏蔽层和导线之间有分布电容，如果屏蔽外层不接地，干扰信号会经由屏蔽层和分布电容进入主电路。一般只在屏蔽层的一端接地，避免兩端接地时带来由于电阻压降造成的耦合干扰。屏蔽线对外部电磁感应干扰无作用，只能抑制静电感应干扰。

二、接地

屏蔽线接地方式对于数字信号传输影响很大。良好的接地能够抑制内部噪声，抵抗外部干扰侵入。如果没有处理好接地环节，会发生噪声耦合，反而会加大干扰程度。

2.1信号电缆屏蔽层接地要点

外界干扰信号强度和地线安装条件决定了电缆屏蔽层的接地方式。

（1）选在靠近信号源处。（2）选在信号接收侧。（3）两点接地。

2.2双绞线的接地

工程实际中，双绞线的一根用来传输信号，另一根则充当屏蔽线作用。干扰电压产生的感应电流在两根线上的流向相反，使得噪声电流抵消。因此。屏蔽线应该双端接地，提供一个闭合的感应电流回路。

参考文献

[1]王幸之，王雷等.单片机应用系统干扰技术.北京：航空航天大学出版社，2002

[2]曹志刚，钱亚生.代通信原理.北京：清华大学出版社，2001