淺談廣播電子設備中的抗干擾技術

于恩波

（吉林省廣播電影電視局331臺，吉林 吉林 132000）

隨著科技的進步，更多的電子功能壓縮到集成電路里。這種效率的提高，是以下列兩個交換條件為代價的：在集成電路的速度提高的同時，均衡靜電電位的內裝開關相對于該電路的總尺寸已經作了壓縮，因此防護開關不再有足夠的抗干擾防護能力；為了植入所有的附加功能，壓縮了引線直徑和引線間的間隔，這樣的電路應付不了像以前那樣高電位的瞬態干擾。

1 干擾概述

在電子技術中，把來自設備或系統內部的無用信號稱作噪聲。電子技術中通常研究電和磁的干擾，它包括來自大氣、天電、元器件內部的自然干擾和來自電網、電氣設備等的人為干擾兩大類。

干擾的一般途徑主要是由分布電容引入的靜電耦合；由互感及天線效應引入的電磁耦合；由地電阻、電源內阻和信號源內阻引入的公共阻抗耦合以及由于絕緣不良所引入的漏電流耦合等。

干擾源、耦合通道以及對噪聲敏感的接收電路是形成干擾的三個要素。相應地，抑制干擾的方法就有消除、抑制或避開干擾源的噪聲，破壞或切斷耦合通道，削弱接收電路對噪聲的敏感性等三種方法。

干煩擾源按其特性主要有正弦型、脈沖型和起伏型。前兩種主要來自設備的外部，起伏型主要來自設備的內部。

2 接地技術

接地是電子儀器設備中抑制干擾的重要方法。接地的必要性在安全的需要，為信號提供基準電位，以及靜電屏蔽的需要。正確選擇接地方式和接地點，有利于抑制干擾，提高設備的運行穩定性。

接地，就是將某點和一個等位點或等位面之間，用低電阻導線連接起來，以構成儀器或設備的基準電位。它可以跟大地有歐姆連接，該點電位即為大地電位；若不跟大地連接，則它僅是儀器設備的基準電位，即浮地。如飛機、衛星上的接地。地應是一個良好的導體。接地的兩個基本作用是：a.消除各電路電流流經公共地線阻抗時產生的干擾電壓；b.避免形成地環路。

2.1 設備的連接方式

一點接地與多點接地

信號地線的接地方式有一點接地和多點接地兩種。不論何種接地方式，都應注意：所有的導線都具有一定的阻抗；兩個分開的接地點難以做到等電位。

（1）一點接地。對低頻信號地線，應采用一點接地方式。這種方式具有一定的抗干擾能力，而且簡單經濟。在抗干擾能力及電平相近的各電路單元中被廣泛應用，由于干擾門限的作用，尤其是數字電路中常采用這種接地方式。

（2）多點接地。對高頻信號地線，應采用就近多點接地，多點接地采用大面積接地方式。如圖七所示。多點接地使分布電容的影響最小。

為了減少地阻的干擾，各單元電路的地線應最短。如頻率為30~300MHz的電路，其地線長度應小于2.5m。地線網格的交叉點焊接應可靠，其接觸電阻應最小，不能采用搭接和螺栓壓接。否則地線的抗干擾能力會不穩定或下降。

2.2 電路的單地原則

電子系統中，特別是前置放大電路，若有兩個接地點，則很難獲得同一電位，其對地電位差將耦合至放大器。解決這一問題的辦法就是電路的單地原則，即信號源或電路與地隔離。

2.3 電纜屏蔽層的接地

當信號電路確定為一點接地時，低頻信號線的屏蔽層也應一點接地。如果電纜屏蔽層的接地點不止一個，則屏蔽層將耦合不同的電壓，構成干擾。電纜屏蔽層一點接地的位置不同，效果也不相同。依據上述分析，可以得出下列結論：

（1）當一個電路，有一個不接地的信號源和一個接地的放大器連接時，輸入端的電纜屏蔽層應接至放大器的公共端。

（2）當一個電路中，有一個接地的信號源和一個不接地的放大器連接時，輸入端的電纜屏蔽層應接至信號源的公共端。

2.4 印刷電路板地線的合理布置

印刷電路板的地線布置，總的原則是地線的阻抗應盡量小，面積盡量大，為了減少干擾，接地線應避免形成環路。因此，地線應短而粗，并排列在印刷電路板的中央。對于復雜的電路系統，可采用樹狀地線結構（主干分支），分支也應短而粗，在雙面結構中，安裝元件的一面可作低阻抗接地面。

3 屏蔽技術

屏蔽又可分為靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽三種。屏蔽也可以認為是一種防電磁場干擾的隔離方法。

3.1 靜電屏蔽

靜電屏蔽又稱電屏蔽，主要為防止靜電和電場耦合干擾。其屏蔽體常用金屬導體做成屏蔽盒或金屬網板等形狀。

靜電屏蔽最簡單的方法，就是在干擾源和受感器之間加一塊接地良好的金屬片，就可以把兩者之間的寄生電容短接到地（如機殼等）而達到屏蔽的目的。但是在金屬板不接地，不僅沒有屏蔽作用，反而有害。

如果金屬板是用導線接地，隨著頻率的升高，連接導線的感抗增大，也會使靜電屏蔽的作用變壞，而且，導線愈細、愈長，屏蔽的效果愈差。

3.2 磁屏蔽

磁屏蔽是專門為了抑制恒定磁場和低頻磁場而設計的，用于防止磁感應抑制寄生電感耦合，隔離磁場的干擾。通常采用高磁導率的鐵磁體材料做成屏蔽罩，例如坡莫合金，可以起到較好的屏蔽作用。

由于鐵磁材料的磁阻小，磁力線主要沿屏蔽罩通過，從而保護了受感器不受外界磁場的影響；同理，至于屏蔽罩內的干擾源，可使外界不受其影響。這種效應稱為屏蔽體對磁場的分路。例如，電源的磁場屏蔽就屬這種方式。屏蔽體的磁導率越高、屏蔽體壁越厚，磁屏蔽的效果就越好。但是，在垂直于磁力線的方向上，不應出現裂縫，否則磁阻增大，將使屏蔽的效果變差。

3.3 電磁屏蔽

電磁屏蔽，主要是針對高頻電磁感應而言的，用于防止和抑制高頻電磁場干擾，隔離電磁耦合和輻射電磁場的干擾。通常我們所指的屏蔽就是電磁屏蔽。

交變的電場總是和交變的磁場同時存在的。隨著頻率的增高，電場和磁場輻射能力的增強，產生輻射電磁場。其電場分量Eo和磁場分量Ho總是同時出現并互相垂直的。電磁屏蔽就對高頻電場和磁場同時予以屏蔽，即對輻射電磁場的評比。

從電磁場傳播的角度看，電磁場從金屬板的一面傳向另一面時，由于金屬板的兩個界面的反射作用及金屬板內部的吸收作用，電磁場受到衰減，而且這種作用并不是進行一次就完結的。

對干擾源的屏蔽，主要考慮金屬板的吸收效果。即利用渦流效應，板的厚度越厚，導電性能越好，那么屏蔽的效果就越好。

對受感器的屏蔽，屏蔽的效果決定于金屬板的吸收損耗和反射損耗。

綜上所述，電磁屏蔽，應采用導電性能好的材料作屏蔽體，并要求良好接地。屏蔽體的電導率越高，接地阻抗越小，電磁屏蔽的效果就越好。

4 其他抗干擾技術

接地和屏蔽是抑制干擾最常用的方法。在某些場合采用平衡、隔離、去耦和濾波等技術，對抑制干擾也非常有效。

5 電路的合理布局

5.1 元件的位置與方向

載有不同電平、電流的元件應隔開。輸入級元件尤其要緊湊，且走線要短。由于互感的影響，元件要垂直安裝。

5.2 元件的屏蔽

實踐證明，對于受干擾的敏感元件加以屏蔽，效果更好，而且所占的空間小，容易屏蔽。

由于產生干擾原因的多樣性，從整機的角度出發，兼顧儀器設備的其他性能，還需要注意以下問題：

a、各單元或整機的的元器件布局應保證性能指標的實現；b、其布局要有利于散熱和耐沖擊；c、元器件的布局要有利于布線；d、整機、分機的重量平衡、結構緊湊、外觀良好；e、有利于裝配、調試和維修。

[1]宋文玉.信號干擾是全球性問題[J].衛星電視與寬帶多媒體，2004，10-23.