通信設(shè)備的接地分類

通信設(shè)備的接地分類

在通信設(shè)備和通信系統(tǒng)中，各種電路均有電位基準(zhǔn)，將所有的基準(zhǔn)點(diǎn)通過導(dǎo)體連接到一起，該導(dǎo)體就是通信設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部的地線，如果將這些基準(zhǔn)點(diǎn)連接到一個(gè)導(dǎo)體平面上，則該平面就稱為基準(zhǔn)平面，所有信號(hào)都是以該平面作為零電位參考點(diǎn)。通信設(shè)備常以其金屬底座、外殼或銅帶作為基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面并不一定都與大地相連，在通常情況下，將基準(zhǔn)面與大地相連主要是出于兩個(gè)目的：一是為設(shè)備的操作人員提供安全保障；二是提高設(shè)備的工作穩(wěn)定性。
a、工作接地
通信設(shè)備的工作接地主要是為了使整個(gè)電子電路有一個(gè)公共的零電位基準(zhǔn)面，并給高頻干擾信號(hào)提供低阻抗的通路，以及使屏蔽措施能發(fā)揮良好的效能。工作接地主要有以下三種方式。
(1) ?浮地
浮地是指通信設(shè)備的地線在電氣上與建筑物接地系統(tǒng)保持絕緣，如圖1-1所示，兩者之間的絕緣電阻一般應(yīng)在50MΩ以上，這樣建筑物接地系統(tǒng)中的電磁干擾就不能傳導(dǎo)到通信設(shè)備上去，地電位的變化對(duì)設(shè)備也就無影響。在許多情況下，為了防止電子設(shè)備外殼上的干擾電流直接耦合到電子電路上，常將外殼接地，而將其中的電子電路浮地。浮地方式的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生靜電積累，當(dāng)雷電感應(yīng)較強(qiáng)時(shí)，外殼與其內(nèi)部電子電路之間可能出現(xiàn)很高的電壓，將兩者之間絕緣間隙擊穿，造成電子電路的損壞。

(2) ?單點(diǎn)接地
把整個(gè)通信系統(tǒng)中某一點(diǎn)作為接地基準(zhǔn)點(diǎn)，其各單元的信號(hào)地都連接到這一點(diǎn)上，如圖1-2所示，該圖（a）為串聯(lián)式單點(diǎn)接地，圖（b）為并聯(lián)單點(diǎn)接地。單點(diǎn)接地可以避免形成地線回路，防止通過地線回路的電流傳播干擾。在通常情況下，把低幅度的且易受干擾的小信號(hào)電路（如前置放大器等）用單獨(dú)一條地線與其它電路的地線分開。而幅度和功率較大的大信號(hào)電路（如末級(jí)放大器和大功率電路等）具有較大的工作電流，其流過地線中的電流較大，為了防止它們對(duì)小信號(hào)電路的干擾，應(yīng)有自己的地線。當(dāng)采用多個(gè)電源分別供電時(shí)，每個(gè)電源都應(yīng)有自己的地線，這些地線都直接連接到一點(diǎn)去接地。

圖1-2 單點(diǎn)接地方式
在許多建筑物內(nèi)，電子設(shè)備的安裝位置與室內(nèi)接地母線之間存在著一定的距離，采用這種單點(diǎn)接地往往會(huì)使接地連線具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，由于每條地線均有阻抗，當(dāng)流過地線中的電流頻率足夠高時(shí)，其波長(zhǎng)就會(huì)與地線長(zhǎng)度可比，這時(shí)的地線應(yīng)看作是分布參數(shù)傳輸線，如果地線長(zhǎng)度達(dá)到1/4電流波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，地線的入端阻抗趨于無窮大，它相當(dāng)于開路。因此，單點(diǎn)接地一般只適用于0.1MHz以下的低頻電路。
(3) ?多點(diǎn)接地
將通信系統(tǒng)中各設(shè)備的接地點(diǎn)都直接接到距離各自最近的接地平面上，如圖1-3所示，這樣可以使接地連線的長(zhǎng)度最短。這里所說的接地平面是指貫通整個(gè)通信系統(tǒng)的金屬（具有高電導(dǎo)率）帶，可以是設(shè)備的底板和結(jié)構(gòu)框架等，也可以是室內(nèi)的接地母線或接地網(wǎng)。

采用多點(diǎn)接地的突出優(yōu)點(diǎn)是可以就近接地，與單點(diǎn)接地相比，它能縮短接地連線的長(zhǎng)度，減小其寄生電感，這對(duì)雷電防護(hù)來說是有利的。但是，在采用多點(diǎn)接地后，設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生很多地線回路，大信號(hào)電路可以通過地線回路電流影響小信號(hào)電路，造成干擾，有時(shí)可能會(huì)使電子電路不能正常工作。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，可以改用混合接地方式，對(duì)于信號(hào)頻率在10MHz以上的高頻電路采用多點(diǎn)接地，對(duì)信號(hào)頻率在0.1MHz以下的低頻電路采用單點(diǎn)接地，而對(duì)那些信號(hào)頻率在0.1MHz～10MHz之間的電路，如果其實(shí)際接地連線長(zhǎng)度不超過信號(hào)波長(zhǎng)的1/20，可采用單點(diǎn)接地，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地。
b、安全接地
在發(fā)生雷擊時(shí)，強(qiáng)大的雷電暫態(tài)電流流過建筑物的接地系統(tǒng)將引起暫態(tài)地電位抬高，危及設(shè)備與人身的安全。通常，在使用電子設(shè)備場(chǎng)合，常常伴隨著電源等強(qiáng)電設(shè)備，通信設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備均需接地，但要做到通信設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備接地相互分開往往是十分困難的。在建筑物內(nèi)，將通信設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備共用一個(gè)接地系統(tǒng)是比較容易實(shí)現(xiàn)的，不過這種共地也會(huì)帶來一些副作用。將通信設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備共地，雷擊時(shí)暫態(tài)大電流可以通過電路的耦合對(duì)電子設(shè)備形成干擾或產(chǎn)生過電壓，另外雷電暫態(tài)電流流過接地系統(tǒng)所造成的暫態(tài)高電位也能通過各種電源線、信號(hào)線和金屬管道傳播到距離接地系統(tǒng)很遠(yuǎn)且原先此處為零電位的地方，將會(huì)對(duì)這里的通信設(shè)備及操作人員產(chǎn)生安全威脅。為了克服這些副作用，有些地方采用通信設(shè)備與強(qiáng)電設(shè)備分開接地，并采用許多復(fù)雜的隔離和絕緣措施將電子設(shè)備的接地連線引出到離強(qiáng)電設(shè)備接地系統(tǒng)較遠(yuǎn)（20m以外）的地方單獨(dú)接地，實(shí)際上，這種分開接地是不太容易實(shí)現(xiàn)的。由于各種線路、金屬管道和建筑物構(gòu)架中的鋼筋縱橫交錯(cuò)以及一些建筑物不斷擴(kuò)建，在設(shè)計(jì)與施工上稍有疏漏就容易造成在強(qiáng)電設(shè)備區(qū)出現(xiàn)的暫態(tài)高電位通過金屬管道或構(gòu)架鋼筋引到低電位的通信設(shè)備區(qū)，或?qū)⑼ㄐ旁O(shè)備區(qū)的低電位引到強(qiáng)電設(shè)備區(qū)，從而會(huì)引起擊穿放電，危及設(shè)備與人身的安全。一些制造廠商要求其計(jì)算機(jī)單獨(dú)接地，即將計(jì)算機(jī)的接地連線引到建筑物外一定距離后接在單獨(dú)的地網(wǎng)上，這種接地要求往往是不切實(shí)際的。在建筑物遭受雷擊時(shí)，建筑物的地電位將瞬時(shí)抬高，由于計(jì)算機(jī)接地與建筑物的地網(wǎng)是分開的，則計(jì)算機(jī)地線此時(shí)仍保持低電位，這樣就易于對(duì)計(jì)算機(jī)造成擊穿放電，使計(jì)算機(jī)被損壞。為此，可以在計(jì)算機(jī)單獨(dú)接地的地線引入戶處用一個(gè)低壓避雷器或放電間隙放電，從而使計(jì)算機(jī)接地與建筑物接地網(wǎng)達(dá)到大致相等的電位水平，這就是所謂的暫態(tài)共地。在正常情況下，避雷器或放電間隙將兩個(gè)接地分開，有利于抗干擾，而在雷擊時(shí)能實(shí)現(xiàn)兩者之間的均壓，避免發(fā)生擊穿放電，危害設(shè)備安全。從雷電暫態(tài)過電壓抑制的角度來看，采用這種暫態(tài)共地并配合采用均壓措施，能在放生雷擊時(shí)將建筑物及其內(nèi)部的強(qiáng)電設(shè)備和電子設(shè)備以及操作人員同時(shí)都抬高到大致相等的電位水平，使設(shè)備與設(shè)備以及設(shè)備與人之間不會(huì)出現(xiàn)能造成危害的暫態(tài)電位差。
實(shí)際上，用較長(zhǎng)的引線拉到比較遠(yuǎn)的地方去單獨(dú)接地，在低頻信號(hào)情況下，對(duì)保護(hù)電子設(shè)備與遠(yuǎn)處的單獨(dú)接地點(diǎn)等電位還有意義，但在高頻信號(hào)情況下，較長(zhǎng)引線阻抗將影響等電位效果，特別是在信號(hào)波長(zhǎng)與引線長(zhǎng)度之間滿足1/4奇數(shù)倍關(guān)系時(shí)，引線相當(dāng)于開路，起不到外伸接地的作用。