通信設備的接地分類

通信設備的接地分類

在通信設備和通信系統(tǒng)中，各種電路均有電位基準，將所有的基準點通過導體連接到一起，該導體就是通信設備或系統(tǒng)內部的地線，如果將這些基準點連接到一個導體平面上，則該平面就稱為基準平面，所有信號都是以該平面作為零電位參考點。通信設備常以其金屬底座、外殼或銅帶作為基準面，基準面并不一定都與大地相連，在通常情況下，將基準面與大地相連主要是出于兩個目的：一是為設備的操作人員提供安全保障；二是提高設備的工作穩(wěn)定性。
a、工作接地
通信設備的工作接地主要是為了使整個電子電路有一個公共的零電位基準面，并給高頻干擾信號提供低阻抗的通路，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到通信設備上去，地電位的變化對設備也就無影響。在許多情況下，為了防止電子設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)點是抗干擾能力強，缺點是容易產生靜電積累，當雷電感應較強時，外殼與其內部電子電路之間可能出現很高的電壓，將兩者之間絕緣間隙擊穿，造成電子電路的損壞。

(2) ?單點接地
把整個通信系統(tǒng)中某一點作為接地基準點，其各單元的信號地都連接到這一點上，如圖1-2所示，該圖（a）為串聯式單點接地，圖（b）為并聯單點接地。單點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電路（如前置放大器等）用單獨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電路（如末級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，為了防止它們對小信號電路的干擾，應有自己的地線。當采用多個電源分別供電時，每個電源都應有自己的地線，這些地線都直接連接到一點去接地。

圖1-2 單點接地方式
在許多建筑物內，電子設備的安裝位置與室內接地母線之間存在著一定的距離，采用這種單點接地往往會使接地連線具有較長的長度，由于每條地線均有阻抗，當流過地線中的電流頻率足夠高時，其波長就會與地線長度可比，這時的地線應看作是分布參數傳輸線，如果地線長度達到1/4電流波長的奇數倍時，地線的入端阻抗趨于無窮大，它相當于開路。因此，單點接地一般只適用于0.1MHz以下的低頻電路。
(3) ?多點接地
將通信系統(tǒng)中各設備的接地點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度最短。這里所說的接地平面是指貫通整個通信系統(tǒng)的金屬（具有高電導率）帶，可以是設備的底板和結構框架等，也可以是室內的接地母線或接地網。

采用多點接地的突出優(yōu)點是可以就近接地，與單點接地相比，它能縮短接地連線的長度，減小其寄生電感，這對雷電防護來說是有利的。但是，在采用多點接地后，設備或系統(tǒng)內部可能會產生很多地線回路，大信號電路可以通過地線回路電流影響小信號電路，造成干擾，有時可能會使電子電路不能正常工作。當出現這種情況時，可以改用混合接地方式，對于信號頻率在10MHz以上的高頻電路采用多點接地，對信號頻率在0.1MHz以下的低頻電路采用單點接地，而對那些信號頻率在0.1MHz～10MHz之間的電路，如果其實際接地連線長度不超過信號波長的1/20，可采用單點接地，否則應采用多點接地。
b、安全接地
在發(fā)生雷擊時，強大的雷電暫態(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，危及設備與人身的安全。通常，在使用電子設備場合，常常伴隨著電源等強電設備，通信設備與強電設備均需接地，但要做到通信設備與強電設備接地相互分開往往是十分困難的。在建筑物內，將通信設備與強電設備共用一個接地系統(tǒng)是比較容易實現的，不過這種共地也會帶來一些副作用。將通信設備與強電設備共地，雷擊時暫態(tài)大電流可以通過電路的耦合對電子設備形成干擾或產生過電壓，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、信號線和金屬管道傳播到距離接地系統(tǒng)很遠且原先此處為零電位的地方，將會對這里的通信設備及操作人員產生安全威脅。為了克服這些副作用，有些地方采用通信設備與強電設備分開接地，并采用許多復雜的隔離和絕緣措施將電子設備的接地連線引出到離強電設備接地系統(tǒng)較遠（20m以外）的地方單獨接地，實際上，這種分開接地是不太容易實現的。由于各種線路、金屬管道和建筑物構架中的鋼筋縱橫交錯以及一些建筑物不斷擴建，在設計與施工上稍有疏漏就容易造成在強電設備區(qū)出現的暫態(tài)高電位通過金屬管道或構架鋼筋引到低電位的通信設備區(qū)，或將通信設備區(qū)的低電位引到強電設備區(qū)，從而會引起擊穿放電，危及設備與人身的安全。一些制造廠商要求其計算機單獨接地，即將計算機的接地連線引到建筑物外一定距離后接在單獨的地網上，這種接地要求往往是不切實際的。在建筑物遭受雷擊時，建筑物的地電位將瞬時抬高，由于計算機接地與建筑物的地網是分開的，則計算機地線此時仍保持低電位，這樣就易于對計算機造成擊穿放電，使計算機被損壞。為此，可以在計算機單獨接地的地線引入戶處用一個低壓避雷器或放電間隙放電，從而使計算機接地與建筑物接地網達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接地分開，有利于抗干擾，而在雷擊時能實現兩者之間的均壓，避免發(fā)生擊穿放電，危害設備安全。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，能在放生雷擊時將建筑物及其內部的強電設備和電子設備以及操作人員同時都抬高到大致相等的電位水平，使設備與設備以及設備與人之間不會出現能造成危害的暫態(tài)電位差。
實際上，用較長的引線拉到比較遠的地方去單獨接地，在低頻信號情況下，對保護電子設備與遠處的單獨接地點等電位還有意義，但在高頻信號情況下，較長引線阻抗將影響等電位效果，特別是在信號波長與引線長度之間滿足1/4奇數倍關系時，引線相當于開路，起不到外伸接地的作用。