李棟鋆 徐莉莉 中國礦業(yè)大學(xué)（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(xué)（北京）

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國測控技術(shù)也在不斷的發(fā)展和進步，并且被應(yīng)用到各個行業(yè)領(lǐng)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(fù)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(yīng)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(shù)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(guān)注和高度重視。當前，測控裝備電子系統(tǒng)在實際設(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)備的地線電位僅僅是與自身的地線電阻和地線電流相關(guān)，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(dǎo)線相對較短的電路間，但其在應(yīng)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(shè)備，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜多樣，對導(dǎo)線長度的要求較高，而單點接地法的導(dǎo)線較短，無法滿足高頻電路的需求，很容易造成導(dǎo)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(dǎo)體，其產(chǎn)生的感抗較小。同時，在導(dǎo)線外涂一層銀還可以有效增強導(dǎo)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(dǎo)線接通時應(yīng)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(yīng)該運用單點接地的方法；在高頻電路中，應(yīng)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(fù)雜設(shè)備系統(tǒng)的各種需求，同時還可以適用于各種設(shè)備中去，是當前日常生活中應(yīng)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(shè)備和導(dǎo)電物體進行分離，通過設(shè)備的參考點，運用導(dǎo)線連接到和設(shè)備導(dǎo)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(dǎo)線電流流過設(shè)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(shè)備工作處在高頻段中，導(dǎo)線越長其電感量也就會越大，同時導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)該對系統(tǒng)或設(shè)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(yīng)用到高頻電路中，也不能將多點接地方法應(yīng)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(shè)備的正常有效運行[4]。因此，在具體的操作過程中，應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計

對接地線構(gòu)成進行閉環(huán)路設(shè)計可以提升設(shè)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(dǎo)線在地上的電位差，增強自身的抗干擾能力，從而提高設(shè)備整體的抗干擾能力。在出現(xiàn)干擾時，應(yīng)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(shè)計過程中經(jīng)常用到控制技術(shù)和總線測量，使得系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，工作頻率也不斷提高。因此，在接地設(shè)計的過程中，應(yīng)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(yīng)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(shè)計[D].西安電子科技大學(xué),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(shè)計與實現(xiàn)[J]. 科學(xué)技術(shù)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(shù)在農(nóng)業(yè)裝備測控中的應(yīng)用[J]. 儀器儀表學(xué)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(shè)計[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2013,07∶120+122.