從原理著手 談系統(tǒng)干擾的產(chǎn)生與消除

    在投影顯示系統(tǒng)工程中，經(jīng)常會出現(xiàn)圖像受到干擾的問題。尤其是近年來，投影顯示系統(tǒng)的規(guī)模有越來越大的趨勢。大型顯示系統(tǒng)的連接關系較為復雜，隨之而來的是干擾出現(xiàn)的幾率明顯增加，且排除起來有一定難度。因此，系統(tǒng)干擾已經(jīng)成為困擾系統(tǒng)集成商的難題。

    按照干擾的來源不同，可將干擾分為電磁輻射干擾和地線干擾兩種。本文將從干擾產(chǎn)生的原理著手，分析干擾產(chǎn)生的原因，進而提出消除干擾的方法。

1．電磁輻射干擾產(chǎn)生的原因與消除的方法

    1.1 傳輸線消除外部電磁干擾的原理

    顯示系統(tǒng)的傳輸線主要是同軸電纜，此外也有部分使用雙絞線。不論是同軸電纜還是雙絞線，它們都具有抗電磁干擾的能力。

    同軸電纜是采用屏蔽的方法抵御電磁干擾的。同軸電纜由外導體和內(nèi)導體組成，二者是以電纜中心點為圓心的同心圓，因此叫做同軸電纜。在內(nèi)外導體之間有絕緣材料作為填充料。外導體通常是由銅絲編織而成的網(wǎng)，它對外界電磁干擾具有良好的屏蔽作用。內(nèi)導體處于外導體的嚴密防護下，因此，同軸電纜具有良好的抗干擾能力。

    雙絞線是采取平衡的方法消除外界電磁干擾的。在雙絞線的一對線中，兩條導線的物理特性（材料、線徑）完全相同，且按照一定的規(guī)則進行紐絞。這樣，外界干擾源與每條線的電磁耦合參數(shù)完全相等，產(chǎn)生的干擾電流也完全相等，而流經(jīng)終端負載的方向相反，相互抵消，達到消除干擾的目的。

    1.2 強電磁輻射對線路的干擾與消除

    綜上所述，傳輸線具有抵御外部電磁干擾的能力，因而可有效的傳輸信號。傳輸線具有抵御外部電磁干擾的能力通常用干擾防衛(wèi)度來表達，其定義是：干擾源信號強度與在傳輸線中產(chǎn)生的干擾信號強度的比值，再取其對數(shù)。干擾防衛(wèi)度越大，表示抗干擾能力越強。傳輸線的干擾防衛(wèi)度足以抵御通常情況下的各種干擾。但是，當干擾源過強，超過了傳輸線的干擾防衛(wèi)度，就會對圖像信號產(chǎn)生干擾。這些強電磁干擾主要有以下兩種：第一，附近有強電磁輻射源。第二，布線設計不當，強電線路對傳輸線產(chǎn)生的干擾。

    強電磁輻射源通常有大功率電臺或有電磁輻射的電器設備。強電磁輻射產(chǎn)生的干擾在圖像上的表現(xiàn)是網(wǎng)狀波紋干擾。對于此種干擾，可采取以下方法消除干擾。第一，盡可能避開干擾源，顯示系統(tǒng)設備和線路要與輻射源保持一定距離。第二，選擇屏蔽性能好的電纜。同軸電纜的外屏蔽網(wǎng)的編織密度直接影響到電纜的干擾防衛(wèi)度，編織密度越大，防衛(wèi)度越高。因此，應選擇編織密度較大的電纜。市場上的電纜品牌較多，質量亦有差異。因此，要注意選擇質量好的電纜。

    由布線產(chǎn)生的干擾，主要原因是傳輸線與強電線路長距離緊密平行布線，相互產(chǎn)生電磁耦合。同軸電纜的干擾防衛(wèi)度在低頻段較低，而強電干擾成分主要是50赫交流電及其諧波，因此對同軸電纜的威脅較大。因此，要避免信號線與強電線路長距離緊密平行布線。強電線路與信號傳輸線應分線槽布設，且線槽間保持一定的距離A�k葟rB1然，也不能談虎色變，傳輸線與強電線路短距離平行布線是不會產(chǎn)生干擾的。在顯示系統(tǒng)的兩端和設備機柜里，難免出現(xiàn)強電線路與信號線短距離平行布線的情況，這是不會產(chǎn)生干擾的。

2. 地線干擾產(chǎn)生的原因與消除的方法

    2.1 地線干擾產(chǎn)生的原理

    地線干擾是顯示系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的干擾，工程中出現(xiàn)的干擾大多數(shù)屬于此類干擾。產(chǎn)生地線干擾的原因，是由于系統(tǒng)中存在兩個以上互相沖突的地線。圖1表示了兩個地線產(chǎn)生干擾的原理，圖2是等效圖。圖1中存在兩個地線，G1是信號源的地線，G2是顯示設備（投影機）的地線。這兩個地線間存在地電阻Rg。大地作為各種電器設備的公共回路，存在地電流。地電流在地電阻Rg上產(chǎn)生的電壓降Ug。Ug產(chǎn)生的電流Ig流過電纜外導體。由于電纜外導體也存在電阻Rw，Ig在Rw上產(chǎn)生電壓降Uw，此電壓即為干擾電壓。Uw與信號源電壓Uy迭加（見圖2），形成對圖像的干擾。地電流的主要成分是50赫交流電及電器設備產(chǎn)生的干擾脈沖，在圖像上的表現(xiàn)是水平黑色條紋，參雜有水平雜波，且沿垂直方向緩慢移動。

地電流產(chǎn)生干擾的原理圖

地電流產(chǎn)生干擾的等效圖

    2.2 地線干擾消除的方法

    2.2.1采取措施，保持系統(tǒng)共地。

    根據(jù)以上分析，當系統(tǒng)中存在兩個以上的地線時，就會產(chǎn)生干擾。因此，要消除干擾，就必須保證系統(tǒng)中只有一個地線，即所謂的共地。為達此目的，需從以下幾方面著手。

    第一，在系統(tǒng)設計階段，對系統(tǒng)地線進行嚴格的設計，消除隱患。系統(tǒng)地線主要包括設備電源接線板的地線和安裝設備機柜的地線。這些地線必須來自一個公共的地線，絕對不允許有兩個以上的地線存在。

    第二，顯示設備的安裝應避免與建筑地或其他與系統(tǒng)地線有沖突的地線發(fā)生連接。顯示設備的安裝螺絲與設備地線是相連接的，有些設備的外殼是金屬材料，其本身就是設備地線。在進行設備安裝時，極易與其他地線發(fā)生連接。為了避免干擾，設備應避開與其他地線的連接，特別是與大樓建筑地線的連接。在無法避開時，必須采取絕緣措施。

    第三，與顯示系統(tǒng)相連接的其他系統(tǒng)的地線也必須與顯示系統(tǒng)共地線。這里所說的其他系統(tǒng)，主要有集中控制系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的地線如與顯示系統(tǒng)不共地，也會把干擾帶進顯示系統(tǒng)來。

    第四，處理好UPS電源地線，UPS電源地線必須與系統(tǒng)地線共地。

    2.2.2采用信號隔離器，消除地線干擾。

    在某些場合，系統(tǒng)干擾產(chǎn)生的原因很復雜，而受到種種因素的限制，無法排除。此時，就必須采用信號隔離器來消除干擾。隔離器是采取將輸入和輸出兩部分的地線隔離的方法來消除干擾的。北京兆科恒業(yè)電子技術有限公司根據(jù)近年來排除系統(tǒng)干擾的實踐，研制成功了系列抗干擾的隔離器設備。這些設備有RGB信號隔離器、視頻信號隔離器、音頻信號隔離器等，產(chǎn)品型號與功能見下表。

兆科干擾隔離產(chǎn)品

    有了以上隔離器產(chǎn)品，系統(tǒng)中各種地線干擾都可以消除。兆科公司系列隔離器產(chǎn)品自2005年研制成功并在工程中廣泛應用，解決了多個顯示系統(tǒng)干擾問題，取得了極大的成功，成為解決系統(tǒng)干擾不可缺少的產(chǎn)品。

    2.2.3 采用雙絞線傳輸系統(tǒng)。

    雙絞線傳輸系統(tǒng)是平衡式系統(tǒng)，具有很強的抑制共模干擾的能力。在圖3中，地線干擾電流Ig在雙絞線的兩條導線中產(chǎn)生大小相等的電流I1和I2。由于A2是差分輸入放大器，對這樣的共模信號不具備放大作用。而A1放大器輸出的是差模信號，被A2放大后正常輸出。由此可見，在雙絞線系統(tǒng)中，地線干擾信號被抑制，有用信號得到正常放大傳輸。

雙絞線傳輸系統(tǒng)消除地線干擾的原理輕罪重圖

    根據(jù)分析可知，雙絞線傳輸系統(tǒng)可以有效的抑制地線干擾，這是雙絞線系統(tǒng)的顯著優(yōu)點之一。在工程設計中，根據(jù)工程的實際情況，適時采用雙絞線傳輸方式，也是避免地線干擾的有效方法。兆科公司雙絞線傳輸設備有雙絞線收發(fā)器，雙絞線矩陣，已形成系列，可構成雙絞線傳輸切換系統(tǒng)，并在工程中達到廣泛應用，可為用戶提供切實可行的解決方案。

作者：趙家鳳（總經(jīng)理）
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