VGA信號放大器遠(yuǎn)程抗電磁干擾分析

　  不久以前，在研究對抗噪音和干擾方面人們一直采用試驗的方法，并認(rèn)為引發(fā)噪音和干擾的原因可能是對物理反應(yīng)的錯誤理解。利用辦法會消耗大量的時間，并在最小改變儀器外形的情況下一切重頭再來。

    當(dāng)您打開電視機(jī)想看看新聞或是冰球比賽的時候，電視屏幕卻突然布滿了雪花，播音員的聲音被沙沙的噪音所替代。是什么問題? 原來是您的鄰居正在用他那用得不能再用的電動剃須刀刮胡子。胡子理完了，剃須刀給關(guān)了，但這時電視的效果變得更糟: 屏幕在抖動，畫面的同步性被破壞了，電視聲道也在轟轟作響，好像要爆炸似的。那么您會問，這又是怎么回事呢? 原來是您的那個鄰居又抬起了無線電話的聽筒，而電話的信號卻非常偶然的碰到電視頻道的載波頻率。在最近的幾十年里，由于無線電裝置的相互作用而引起的意外干擾愈演愈烈(專家們將這個問題稱之為電磁兼容)。有時候，為了解決這個問題不得不人為的降低電器的性能。對這類問題尤其感到頭疼的是航空工程師。因為在現(xiàn)代飛機(jī)上安裝著數(shù)成千上萬的電子儀器，有時為了保證一部分儀器的正常工作，不得不關(guān)閉另外一部分儀器。因為如果同時開啟它們的話，那末，由于互相干擾整個系統(tǒng)都將無法正常運轉(zhuǎn)。

  　在圖像和音響遠(yuǎn)程傳送方面的情況也沒有好到哪里去。人的眼睛和耳朵是非常敏感的器官，它們在瞬間內(nèi)就可以發(fā)現(xiàn)音畫的質(zhì)量的變化，哪怕這種影響只是最小的。工程師們必須找到更加復(fù)雜但也更加昂貴的解決問題的方法，以保證音畫質(zhì)量在遠(yuǎn)程傳送時不會得到實質(zhì)性的影響。

    讓我們將信息傳輸?shù)囊蕴�通道放置一邊，先來研究一下線路傳送音頻、視頻信息時引起噪音和干擾的原因。

　　人們一般認(rèn)為引起噪音和干擾的基本原因是以下幾點：

    · 工業(yè)干擾
    · 串?dāng)_
    · 劣質(zhì)分解
    · 電纜的反作用和質(zhì)量問題
    · 電纜與發(fā)射機(jī)和接收機(jī)不相匹配
    · 發(fā)電機(jī)的繞阻不同，存在“迂回”區(qū)—“地干擾”
    引起噪音的次要原因是電流反應(yīng)，摩擦電效果和電纜震動。

     工業(yè)干擾常常出現(xiàn)在建有電站和各種電力設(shè)施和儀器的地方，比如說，電動機(jī)、電子通訊設(shè)備、醫(yī)療器械、計算機(jī)、電焊機(jī)、電鈴和內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)等。各類電臺所造成的接受干擾也屬于工業(yè)干擾。

    串?dāng)_情況一般出現(xiàn)在信號線和電纜線交匯于由別的信號線和電纜線所形成的電磁場。例如，如果房間附近有一條電話線和無線電傳輸線路，那末，當(dāng)拿起電話聽筒的時候可能會聽到音樂聲或是講話聲。這就是串線。

    低質(zhì)量分解導(dǎo)線通常會引起畫面效果的變化，但這才是不幸的一半。分解時產(chǎn)生的噪音我們通常稱之為聯(lián)系噪音。這種聯(lián)系噪音的產(chǎn)生主要是由于儀器間插頭和插座接觸不良。噪音的大小與電流的強(qiáng)度成正比，與頻率成反比。如果分解的效果非常不好，就可能導(dǎo)致整體效果的“破碎”。如果分解過程操作的不正確，沒有電流的相互間流動，那么可能會產(chǎn)生某種電化學(xué)反應(yīng)，并生成某種元素加快對線路的腐蝕。

    就線路本身而言，如果是視頻線，那末它不是產(chǎn)生實質(zhì)性的噪音。但線路內(nèi)信號的振蕩則取決于導(dǎo)線的質(zhì)量。取決于導(dǎo)線的感應(yīng)度和通過量(或反作用)是否會扭曲所傳送的信號。不正確的使用接地線也是影響信號和產(chǎn)生干擾的重要原因。

    如果在一個電路系統(tǒng)內(nèi)接收器和線路的強(qiáng)度相符，這種電路系統(tǒng)就可以叫做負(fù)荷協(xié)調(diào)系統(tǒng)。如果負(fù)荷不相協(xié)調(diào)，那末所傳輸?shù)男盘柧蜁�有一部分不能夠就入到接收器之�?nèi)，這部分未被接受的信號就會以逆波的形式出現(xiàn)，從而降低信號的傳輸水平并導(dǎo)致信號的扭曲。

    設(shè)計不正確的儀器能量供應(yīng)(取決于交流電的不同電阻圈)和不正確的接地裝置會引起較大的干擾。在已經(jīng)安裝完畢的儀器里對抗這種干擾是非常復(fù)雜而且收效甚微的。所有可能產(chǎn)生干擾的原因在設(shè)計階段都應(yīng)考慮到，在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的辦法和器材來對抗它。

    人們通常采用以下辦法來區(qū)分對抗噪音和干擾的消極辦法和積極辦法。

    消極辦法包括：
    · 縮減線路長度到最小程度，同時減少導(dǎo)線的數(shù)量
    · 是可能性用混合式視頻信號代替組成式信號
    · 使用高質(zhì)量的導(dǎo)線和分解線，采用著名公司的產(chǎn)品
    · 鋪設(shè)線路時使用大曲度半徑，以避免摩擦電的干擾 (摩擦電在線路內(nèi)部聚集)
    · 分離信號干線和動力干線
    · 建立協(xié)調(diào)負(fù)荷系統(tǒng)
    · 使機(jī)器系統(tǒng)的運行遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其工作極限

    積極應(yīng)對噪音和干擾的辦法有：

    · 使用間隔性信號擴(kuò)大器，用以補償信號在線路內(nèi)由于電阻引起的振動并堅守由于線路的反作用引起的高頻率信號的丟失

    · 采用UTP線。如果用 UTP代替同軸線，在經(jīng)濟(jì)上就可大大的節(jié)省(UTP較同軸線的價錢便宜的多)，更主要的是我們可以利于它將信號進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。組合式信號或者是S-video的傳送距離可達(dá)到一公里，而VGA信號的傳送距離可以達(dá)到300米。這樣，線路的架設(shè)問題和地干擾問題就得到了根本解決。

    · 在需要將信號進(jìn)行更遠(yuǎn)距離傳輸時(25公里以內(nèi))采用光纖。纖維光電線路完全可以在地面鋪設(shè)并可以保證不會受到干擾

可以得出以下結(jié)論：
    1．設(shè)計遠(yuǎn)距離信號傳送系統(tǒng)應(yīng)該考慮到防止噪音和干擾
    2．不考慮電磁兼容體系設(shè)計防噪音和干擾系統(tǒng)通常會復(fù)雜、昂貴和收效甚微的
    3．產(chǎn)生噪音和干擾的主要原因可以認(rèn)為是工業(yè)干擾、串線、分解質(zhì)量低、線路的反作用和低質(zhì)量、電線和電波發(fā)射器、接收器不協(xié)調(diào)、動力供應(yīng)問題和存在“迂回”區(qū)，存在地面干擾。次要一級的產(chǎn)生噪音的原因是電流流動、摩擦電效應(yīng)和線路的震蕩。
    4．對抗噪音和干擾的方法可以分為消極和積極。消極的做法，總體來說，耗資少，但效果不明鮮。積極的辦法將取得最好的效果，包括使用專業(yè)的中程VGA信號放大器和采用光纖。