测控装备电子系统信号接地体制研究

慕鹏

摘要：目前测控装备电子系统中各个分系统信号接地体制各不相同，系统之间信号传输往往会引入各种干扰；本文在分析研究电子系统供配电接地体制的基础上，重点分析了测控装备各分系统接地体制，并提出了合理的测控装备信号接地方案，对提高测控装备接地系统抗干扰能力提供了借鉴。

关键词：测控装备 信号接地 抗干扰

中图分类号： V267 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2016）05（a）-0000-00

目前测控装备的电子系统在设计上一般采用总线结构，共地体制；在实际使用中，由于地线连接不当或者电源噪声等原因，给信号传输带来各种干扰。例如光电经纬仪的红外图像在传输时，就引入了地线干扰，分析了解不同接地体制的原理、结构，在系统传输中发生干扰时，就能够快速准确查找问题，排除故障。

1 信号接地的几种方式

1.1单点接地方式

在以下等效电路的这种情况下，各个设备（或者是各支路）的地线电位只与各自的地线电流和地线电阻相关，和其他电路相比是独立的，不会受到其他电路的影响，能很大程度上减少电路之间的干扰因素。比较普遍应用于像电路导线较短这类电路之间，但是单点接地方式也存在一些问题，其中之一就是不适用于一些高频电路，因为高频电路需要并列的设备很多，导致结构复杂，对导线长度有较高的要求，会使得导线间互相影响，造成电容耦合与电感耦合，给操作带来不便，影响最后结果。

1.2 多点接地方式

为了降低地线阻抗，一般均采用多点接地方式。地线采用与机壳相连的扁粗金属导体或机壳本身，其感抗很小。在导线外涂银还能增加导线抗阻，提高电流流通效率。

1.3 混合接地的方式

如果有系统同时存在高频电路与低频电路，那么在接通导线时需要注意对高频电路与低频电路两者要分别实施不同的处理手段。其中高频电路要采取多点接地接线方式，低频电路则要采用单点接地接线方式，像这类的接地体系被称为混合接地。由于其能够实现在复杂设备中需要满足的各种要求，也能够适用于大多数的设备，混合接地接线方式也广泛运用在日常生活中。

1.4悬浮的接地方式

悬浮也能解释为浮地，意思是将设备与它的导电物体两者分开，并不结合在一起，利用设备内部的参考点，通过导线连接至与设备导电物体相隔绝的信号地上，这类接地方式优点是能避免导线电流通过对设备电路产生干扰。

2 各种接地体制的原理及优缺点

各种接地体制各有优缺点，主要从抗干扰、电磁兼容、高低频、是否采用总线连接、可靠、系统测试的方便性、测试设备通用性、经济性、继承性等诸多方面进行考虑。

2.1 小信号测量干扰原理

系统如果采用多点接地连接，共地信号功能电路在信号地电阻上产生的压降就成了测量电路的干扰源。若采用单点接地，功能电路在信号地电阻上产生的压降就不会串入测量回路中。

2.2 高频线路干扰原理

设备或系统工作在高频段时，导线越长电感量就越大，导线的高频阻抗也就越大，相当于测量线路上的阻抗变大，引入高频干扰电压就越大。若采用多点接地，由于箭体或地线一般都比较粗，能降低地线上的阻抗，降低高频干扰。

高频功能电路或外界高频电磁干扰在测量回路中产生磁通量变化，根据楞次定律，磁通量变化在闭合回路中会产生电动势，电动势e与磁通量变化率成正比，即e=n d？ ∕ dt，式中，n为回路中的线圈匝数。

干扰源还包括测量线作为一种接受天线接收的辐射干扰等等。若采用多点接地和屏蔽措施可以大大减少这种干扰。

由楞次定律可知，在外界干扰一定的情况下，回路感应电动势电压一定，提高回路阻抗可以降低回路电流，这就是为什么在未采用双绞屏蔽措施的情况下，电路若采用长线末端短路保护还不如末端悬空更安全的道理。

当长线采用双绞时，前后绞合回路中感应的电流相互抵消，能大大提高抗干扰能力，此外，导线中有电流流过时，通电导体周围存在着磁场，其磁力线是一些以导体各点为圆心的同心圆，当导体中电流大小改变时，其周围产生的磁场就会变化，周围若有感应回路就会在回路中产生感应电动势。当导线流过高频电流，它的周围空间就会长生变化的电场和磁场，根据麦克斯韦理论，这种交变的电磁场会以光速向空间传播，形成干扰辐射。当电磁波传播到被干扰设备或系统的导体表面时，这时的导体就变成了接收天线，磁场的高频振荡会在线路回路中产生回路耦合感应产生感应电流形成干扰。

3 对接地干扰的处理方法

在实际操作情况中，会产生对接地干扰的情况，下面就几个对地线干扰的处理方法进行探讨：

3.1 正确选择单点接地方式或者是双点接地方式

根据不同的实际情况进行分析，得出正确的判断结果，需要采用单点接地的不能使用双点接地方式，同样，双点接地也不能错误运用单点接地。

3.2 将数字电路与模拟电路分开

由于电路报上同时存在线性电路与高速逻辑电路，而同时存在这两种电路容易造成互相干扰，影响设备运行。所以我们在实际操作过程中要将两者分开，分在不同区域内进行设计，另外，两者的接地线也要分清楚，不能混在一起，要能清楚的与各自电源端连接。

3.3 尽可能的加粗接地线

加粗接地线能保证电子设备信号稳定，使接地电位不易受电流影响，同时，也能加强设备的抗噪声能力，所以要尽可能加粗接地线。

3.4接地线构成使用闭环路设计

将接地线构成使用闭环路设计能大大提高设备抗噪声能力，由于构成环路的接地线结构能缩小在导线在地上产生的电位差，使得抗干扰能力增强，加强设备的抗干扰能力，

如果干扰已经发生，应根据干扰产生的原因，针对性的采取措施，可根据具体情况，采用光隔离、加装视频抗干扰隔离器等方法，有效的排除干扰，提高系统的抗干扰能力。

4 结束语

随着计算机和集成电路向工作频率越来越高的方向发展，现在的电子系统设计普遍采用总线测量和控制技术，系统越来越复杂，频率越来越高，商用产品被广泛采用；在接地设计中，要对信号之间的互扰等电磁兼容问题引起重视，因为接地不当将严重影响系统运行的稳定性和可靠性；分析各种接地体制的优缺点，利于在电子系统设计时采用合适的接地体制，合理的接地方式；在实际工作中能够迅速查找信号干扰的原因，采用合理的措施排除干扰，提高电子系统的电磁兼容性。

参考文献

[1] 电磁干扰与电磁兼容技术，王庆斌等编著，机械工业出版社

[2] 电磁兼容总论，高攸刚北京邮电大学出版社

[3] 电磁兼容试验技术，陈淑风等编著，北京邮电大学出版社