自動化系統抗干擾技術

2023-02-12 00:42:03 字數 1709 閱讀 5600

1 綜合佈線抗干擾設計

綜合佈線本身是無源的,但它與各種高頻網路裝置聯成系統後,就成為有源裝置的重要組成部分,其受到的干擾種類較多,在實際工作中可能同時或交叉發生,所以需要抑制措施也較複雜。一般採取抑制雜訊源、切斷雜訊途徑、提高受擾裝置對雜訊免疫能力等方法。因此採用遮蔽(抑制雜訊源,減少耦合電容與互感)、濾波(抑制雜訊源)和合理佈線(減少耦合電容與電感),同時合理接地(必須遮蔽)。

對於傳輸線上的反射波通過阻抗匹配解決,對導體還要採取特殊的生產工藝(雙絞線)。

1.1 雙絞線抗干擾

為了消除線對間的串擾,綜合佈線系統中使用雙絞線作為傳輸媒介,它把電流方向相反流量相等的兩根導線互相擰合。由於電流的方向相反,感應磁通引起的雜訊電流互相抵消,不影響傳輸訊號,其抑制線隊間的串擾效果與絞距有關,見表1所示:

表1 雙絞線絞距對抑制串擾的影響

絞距 10 7.5 5 2.5

雜訊衰減率/db 23 37 41 43

兩根線絞合在一起,除了可減小或消除串擾外,還可降低兩導線間的非平衡性互電容,有利於平衡傳輸,還可以降低衰減,並保持恆定的特性阻抗。

1.2 非遮蔽與遮蔽線纜的選擇

根據有無遮蔽層,雙絞線可分為非遮蔽雙絞線(utp)與遮蔽雙絞線(stp)。utp除了採用合理的絞距消除線對之間的串擾外(可認為是內部干擾),還利用平衡傳輸特性消除外界的電磁干擾,即外界干擾在乙個線對的兩根導線上的影響相同而互相抵消,接受器只對訊號敏感而不受這種共模雜訊的影響,其抗干擾能力≥40db。在一般電磁環境中使用utp已能滿足效能要求。

(1) 超過6類標準的高速資料傳輸中,因tup的極限是6類標準,而實現7類標準必須採用遮蔽系統。

(2) 有資訊保安要求的場合,不允許電磁資訊往外發射,若遮蔽系統尚不能達到要求,應採用光纜系統。

1.3 遮蔽系統

遮蔽電纜的芯線外由於有一層遮蔽網,因此其遮蔽效果是很明顯的,但它的做法卻要求很嚴格:

(1) 要求全程遮蔽。包括線纜、終端、資訊插座、跳接線、配線架、集線器等在內的整個系統都需要完全連續遮蔽,不允許有一絲的間斷或破損。

(2) 要求有良好、正確的接地。對系統的接地方式、接地電阻有較高的要求,確保把干擾引入大地,並不把新的干擾引入系統。

以上兩點在實際工程中均很難完全做到,若不能做到,則其效能可能反而不如utp,而且遮蔽系統成本較高。目前,對綜合佈線是採用遮蔽與非遮蔽是工程界爭論的焦點。

遮蔽系統除了傳輸部分遮蔽外,裝置間(如機房)也需遮蔽。在高頻時遮蔽物宜用銅或鋁,其厚度可很小,而低頻時宜用鐵磁材料作遮蔽層。

1.4 傳輸線路的反射抑制

傳輸線在接有阻抗值不同於其特性阻抗zc處,其傳輸的訊號會在該處發生反射,並疊加在傳輸訊號上,造成訊號波形畸變,可能會使傳送資訊產生錯誤,或使電壓超過電路極限值,破壞電路的正常工作。

反射包括訊號源的內阻抗與傳輸線路的特性阻抗不匹配,以及傳輸線的特性阻抗與負載阻抗不匹配,或兩種不同的電纜相互連線。綜合佈線線纜特性阻抗我國標準規定為100ω與150ω(新國標只規定為100歐姆),其偏差為±15ω,設計時要注意阻抗匹配,以消除發射的形成。

1.5 濾波

濾波是抗干擾的一項重要手段。濾波器件分為模擬濾波器和數字濾波器,它們應用於訊號電路時,都應無失真地讓需要的訊號通過,即在通頻帶內,其幅頻特性應為一常數,而相頻特性應為線性,設計時應以此為原則。

模擬濾波器既可用於電源線路,也可用於訊號輸入、輸出電路,能衰減脈衝雜訊、尖峰雜訊、諧波與其他雜波訊號。對於共模雜訊,濾波器在電源線(訊號線)和地線間構成通路,把雜訊電流引入大地;對於常模雜訊,濾波器**間構成通路,把雜訊電流**間短路。

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