信息显示系统抗滚道干扰研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇信息显示系统抗滚道干扰研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【 摘 要 】 针对信息显示系统不同程度存在着的图像“滚道干扰”现象，文章从确保设备安全稳定运行基本条件入手，阐释了设备安全接地与信号接地的作用，分析了导致信息显示系统“滚道干扰”形成机理，提出了有效抑制“滚道干扰”，确保图形图像显示质量的技术途径。

【 关键词 】 显示系统；设备接地；滚道干扰；抑制

【 中图文类号 】 TN943

Research of Anti Raceway Interference on Information Display System

Zhang Chun-lin Yang Le Jia Qiang Li Xiao-qian

（Beijing Aerospace Control Center Beijing 100094）

【 Abstract 】 According to the image “raceway interference” phenomenon found in information display system in some degrees，this paper described the basic conditions of the equipment ensure the safety and stability， then explained the role of safety equipment grounding and singal ground， analyzed the formation mechanism “raceway intererence”caused， and finally put forward some effective suppressions to ensure the image quality.

【 Keywords 】 information display system；equipment grounding；raceway interference；supression

1 引言

无论何种行业的信息显示系统，一般并不孤立存在，往往与计算机、通信网络和指挥控制系统一起，构成现代化指挥监控中心。信息显示系统一般属于终端系统，电子设备集成度高，各种信息交汇，设备和线路连接复杂，对设备工作的稳定性、有效性要求很高，关键时刻出现故障可能会影响大系统的工作效能，甚至关乎工作成败。

图像“滚道干扰”与设备接地密切相关。科学处理好设备安全接地、信号接地，有效抑制由于接地产生的干扰信号，是显示系统正常工作的基础。

因此，深入分析滚道干扰形成机理，系统研究信息显示系统设备接地问题，从而有效抑制滚道干绕，提高信息显示质量，是十分必要的。

2 设备安全稳定运行基本条件

任何电气、电子设备都必须进行安全接地与信号接地，这是其安全稳定运行的基本条件。

（1）安全接地。电气、电子设备的机壳、底座都需要安全接地，以避免高电压直接接触设备外壳，或者避免由于设备内部绝缘损坏造成漏电使机壳带电。因此，为了保证人、机安全，电子信息或指挥显示系统的机柜应首先保证安全接

地，即机柜连接大地。从内部防感应雷角度出发，设备也必须接地。当电子设备的外壳接地，由于外壳与大地等电位，在外壳内部电场强度基本上处处相等，电子设备中的电子线路就不会感应带电，也不会产生位移电流。因此，电子设备的外壳接地对雷电有屏蔽作用。

（2）信号接地。信号接地则是为了抑制电磁干扰，保障设备工作稳定。将电子设备底座或外壳接地，在保障设备安全接地的同时，也给设备内部各种电路的信号电压提供一个零电位的公共参考点或面，这对于保障电子设备工作稳定十分重要。接地后的设备机壳或底座就成为电子设备内部电位基准的导体，被称为接地面。设备的底座或外壳采用接地导线连接至大地。如果接地回路中串入干扰，就会使接地面电位不稳定，从而导致电子设备工作不稳定。

3 滚道干扰形成机理

电子设备采用具有一定面积的金属板作为接地面，由于各种原因在接地面上总有接地电流通过，而在金属接地板两点之间不可能是理想的零阻抗导体，接地电流流经传输线与接地面形成的导电回路时，就对信号的输入端产生接地干扰电压，即形成了地回路干扰。显示系统中的地回路干扰在屏幕上表现为自下而上爬行的滚道干扰。

地回路中干扰会在电路的输入端产生干扰电压，从而对正常输入信号产生影响。图1以信息显示系统中视频源设备与大屏幕显示设备的连接情况为例具体分析。前者可以看成信号源设备，而后者可以看作是接收放大器。信号源与放大器连接构成电路时，简化原理如图1所示。

（1）若信号源在A点接地，放大器在B点接地，则两接地点A、B之间存在地电位差ud，rc1和rc2为信号源与放大器连接导线的电阻。由图2可知，加至放大器输入端的电压为 un=us+ud。

导线电阻rc1和rc2很小，一般在1以下，两接地点A、B之间存在的地电阻rd更小，通常取rd0.01，信号源内阻rs通常为500左右，放大器的输入阻抗rL约为10k。由于rc2

uc≈ud （1）

因此，放大器输入端的干扰电压为

un=uc （2）

将（1）式代入（2）式，接地干扰电压对放大器输入端的干扰电压值为

un=·ud （3）

（2）将信号源与放大器接地端隔离，相当于在信号源与地之间接入一个很大的阻抗Zsd加在图中的C点与A点之间。接地干扰电压ud通过回路分压施加在放大器输入端，其干扰电压值为

un=·ud （4）

比较（3）、（4）两式可知，由于| Zsd |>>rc2+rd，因此式（4）中的干扰电压值将大幅度降低。理想的隔离阻抗为无穷大，相当于地回路断开，放大器输入端的干扰电压值为零。因此，视频信号源与显示终端放大器连接构成回路时，采用信号源与地隔离的一点接地方式，可抑制接地干扰电压对显示终端放大器输入端产生的干扰。反之，如果采用A点接地而B点不接地，即显示终端放大器所用的电源不接地，则在终端需要使用差分放大器。

4 滚道干扰抑制策略

信息显示系统接地回路干扰抑制策略，概括起来为三相负载用电平衡、减小地线阻抗、合理接地以及分类选取配套的视频信号传输方式。

首先，在与显示相关的各分系统中，尽可能争取电源三相负载平衡，从而使得三相电流、电压基本平衡，避免通过地线形成三相电流相互串扰。视频信号源分系统与终端显示分系统最好用同一相电源供电，既可抑制相电流串扰，也有利于减少接地阻抗。至少要做到各分系统统一接地，确保分系统内部不存在地回路串扰现象。

其次，在设计时尽量减小公共接地阻抗，从而减小地回路干扰对电路正常信号的影响。按照电阻与材料导电率、横截面积及长度关系的公式，合理确定铜条或铜板的型号，留有余地。通常将系统设备最远两端的地线阻抗限制在0.01欧姆以下。设备至公共地线的连接线选择，短距离用标准的花色地线；长距离用铜缆，为了确保人机安全，在铜缆外部套上标准的绝缘套管。

第三，当信号源分系统与终端显示分系统两端距离较近，在不影响系统安全前提下，采取一点接地方法对抑制地回路干扰是行之有效的，因其实质是将地回路断开，不会形成接地回路干扰。

第四，当信号源分系统与终端显示分系统两端距离较远，可分类采取不同的信号传输技术措施来解决滚道干扰。

（1）采用光电耦合器方式传输数字视频信号。光电耦合器在信号传输过程中使用光信号，因此切断了两电路之间的地回路。光电耦合对数字电路特别适用，但在模拟电路中，由于电流与光强的线性关系较差，在传输模拟信号时会产生较大的非线性失真。

（2）采用差分信号方式传输模拟视频信号。差分平衡电路有助于抑制接地回路干扰的影响。因为差分器件是按照加在电路两输入端的电压差值工作的。地电压同时加于两输入端，相应的噪声电流等量的加于两输入端。由于电路是平衡的，每一输入端对地具有完全相同的阻抗。因此，总的输入干扰恰好相互抵消，即差分器件对地电路信号不发生响应。

在信号源与接收端都接地的情况下，用差分平衡电路也能有效抑制接地回路干扰。一种用超五类双绞线作为传输介质的长线驱动器，首先将视频模拟信号转换为差分信号传输，在接收端通过接收器再将差分信号转换为普通视频模拟信号，其抑制地回路滚道干扰的效果令人满意。

5 结论

综上所述，本文得出主要结论：

（1）电子设备的安全接地和信号接地是设备安全稳定运行的基本条件；

（2）设备接地导致地回路滚道干扰形成；

（3）根据系统具体情况，采取综合处理的技术措施，能够有效抑制地回路干扰，确保图形图像显示质量。

参考文献

[1] 区健昌.电子设备的电磁兼容性设计.电子工业出版社，2003.

[2] 林国荣.电磁干扰及控制.电子工业出版社，2003.6.

[3] 路宏敏.工程电磁兼容.西安电子科技大学出版社，2003.5.

作者简介：

张春林（1958-）男，南京通信工程学院学士学位，北京航空航天大学工程硕士学位，北京航天飞行控制中心高级工程师；主要研究关注方向为“信息显示与处理”，曾参与大型显示系统设计建设，获省部级科技成果二、三等奖多项。

杨乐（1980-），男，北京航空航天大学学士学位，装备学院工程硕士学位，北京航天飞行控制中心工程师；主要研究关注方向为电磁兼容，曾参与大型显示系统设计建设，获省部级科技成果三等奖多项。

贾强（1978-），男，国防科技大学研究生硕士学位，北京航天飞行控制中心工程师；主要研究关注方向为信息显示与处理，曾参与大型信息显示系统设计建设，获省部级科技成果三等奖多项。

李晓前（1982-），男，中国地质大学（北京）学士学位，北京航天飞行控制中心工程师；主要研究关注方向为信息显示系统集成与管理。