谈无线电低频的屏蔽与接地

【摘 要】电磁屏蔽在低频时，不是十分有效的。因此，低频要用高导磁率材料进行屏蔽，以便获得较好的屏蔽效果。如果使用互相具有一定间隔的两个或两个以上的同心磁屏蔽体，则其屏蔽效果就更好了。屏蔽与接地也是消除低频噪声的有效措施。

【关键词】无线电；低频；屏蔽；接地

电磁屏蔽在低频时，不是十分有效的。因此，低频要用高导磁率材料进行屏蔽，以便获得较好的屏蔽效果。因为高导磁材料的磁阻很小，能够把磁力线比较多的限制在该屏蔽体内，防止向外部扩散。为了有效地进行屏蔽，必须用诸如坡莫合金之类对低频磁通密度有高导磁系数的材料；同时，材料要具有一定的厚度，对于一端进去从另一端出来的磁通，其磁阻必须小，以保证磁通尽量多地被束缚住。如果使用互相具有一定间隔的两个或两个以上的同心磁屏蔽体，则其屏蔽效果就更好了。屏蔽与接地也是消除低频噪声的有效措施。

1.屏蔽

屏蔽是一块金属（屏蔽在这里是指起屏蔽作用的各种形式的物体），它包围或者差不多围所要屏蔽的空间。屏蔽的意义是减少屏蔽体内外导体之间的杂散电容，其减少的程度取决于屏蔽完全的程度。虽然静电屏蔽也能减少由瞬变磁场感应而形成的干扰，然而，要使一个区域完全排除低频磁场，必须使用高导磁性的材料包围起来才行。

2.防护

与被处理信号的共模电压相连接的屏蔽体叫防护。用防护和其他隔离装-起，可得到良好的噪声隔离。放大器由电源供电，这个电源通过一个有三层屏蔽的变压器连接到60Hz电力线上，最靠近原边绕线的屏蔽体和电源中线及放大器的外层屏蔽体相连接。变压器的中间一层屏蔽体连接到防护上，这个防护相当于一个盒中之盒，完全把放大器和电源封闭起来。电源被封闭在第三层屏蔽中，它和变压器副边绕阻的中心抽头相连接，并连接到称为“电路公共点”的新的“接点”上。这个“地”或公共点，实际上只通过杂散参数与大地相连。用这一特殊结构的三层变压器，可以将原、副边间电容减到低于0.1pF， 因此，可有效地把电源和电力线电位隔离开来。

3.接地问题在强电和弱电领域中应有不同的考虑与要求

在弱电领域，为了保证逻辑控制系统中各分支电路都能得到真正的零地位地线，要求弱电电缆中的地线截面的选择，应按其线上的电压降落来考虑，而不同于按一般的电流密度的安全|值来考虑，即地线的截面必须选用大一些。这样即使在长距离上传输，也可以保证地线上的压降在0.5V标准值以内。同时，为了消除或者减少长距离传输时线间电容相互耦合产生的电干扰脉冲，也需要有一个低阻值的地线。

在强电低频系统中，地线一般可直接任意接大地。但在弱电系统中，若地线也任意的直接接大地，那么尽管采取各种预防措施，也不能消除由于地线任意接大地后所引起的电干扰影响。因为强电接地点多，在接地回路中总会有一个可观的、不平衡的电流流过，这一不平衡的电流！还会受到强电设备起、停引起的负载电流变化的冲击影响。若弱电|系统的地线也任意接地，那么，强电的这一不平衡电流和冲击影响将会在弱电地线上必然地引起“零电位”变动，从而造成逻辑元件的误动作，或者使“零线漂移”达到不允许的程度。因此，在弱电系统中，必须实行“一点接地”，以避开强电地线电位的变动对之造成的危害。

但在强电领域中，也不是电路的各个部分都可以任意接地的。例如“高频振荡槽路”部分就不能任意地多点接地，而必须实行“一点接地”。否则，将会引起高频回路的工作不稳定。

对弱电来说，如果系统地线需要与大地连接，则应集中在地线的总连接点处统一接地。这就是上述提及的“一点接地”。接地处最好还能再经过旁路电容，其效果则会更好些。因为地线中的交变干扰信号即可以通过电容直入大地，而不会窜扰其他。

4.工业电子设备接地

常用的工业电子设备有示波器、无线电测量仪表及高频电加热设备等等。在示波器内，一般是将偏级接地。示波器的高压往往能达到30kV以上，为了减少危险必须将示波器的电源部分置于一个多孔的金属板组成的屏蔽箱内，然后再进行接地。当用示波器观察高频电压波形时，由于有高频杂散磁场的影响，会经常出现聚焦不好或不能聚焦的现象，此时须采用金属屏蔽线，并将其金属隔离皮两端同时接地。无线电测量仪表的接地主要还不是为了人身安全，而是为了测量的准确性。接地线也宜粗而短，一般采用6mm2的铜线即可。接地线的长度要根据发射波的波长来考虑，以小于1/4波长或不为1/4波长的奇数倍为宜。否则，在接地线上将产生驻波，其一端为对地电压，另一端则可能达到数百伏，这反将容易造成人身事故。同时，由于驻波所产生的能量发射，可能对通信、广播、电视等设备造成干扰。所以，接地线的长度要严格加以限制。

对于检测用的工业设备，为了保证其准确度，避免杂散电流的影响，最好在设备附近专门设置接地体，然后再将设备的接地母线与之连接。接地电阻一般要求小于10欧姆即可。对一些频率较高、功率较大往往会对无线电造成干扰的设备，常常要求进行全机屏蔽，而且其屏蔽体要与接地体实行一点相连。如果采用多点连接，则可能会在各接地点间产生不平衡电流，使屏蔽效能减弱。从这种防止无线电干扰的要求来看，接地电妲无须要求过严，一般小于20欧姆即可。

5.无线电接收设备的接地措施

无线电接收设备的接地主要是静电屏蔽型接地。其目的是将干扰源产生的电场限制在金属屏蔽体的内部，并将感应所产生的电荷导入土壤间。一般采用的办法是将屏蔽外皮接地或与干扰源的机壳或与安装干扰源的底坐导电部分相连接。

为了防止来自天线的干扰，一般是将接收设备的引入线穿在屏蔽管内，或用特殊的禾线屏蔽线。干扰电流Ic即沿着引入线的屏蔽外皮经接收设备外壳，而再经接地线由地中回到干扰源。不过在这种情况下，由于接地线与干扰源的线路之间有耩合电容存在。不对称的干扰电流由干扰源流出，沿着接收设备的电源导线经过电容CCB进入接地线，然后通过收音设备沿着天线经天线对地电容Ca反回干扰源。为了使通过接地线进人接收设备的干扰减少，就需要尽可能地缩短接地线，并且最好也能将接地线装入屏蔽管中。如接地线装入屏蔽管中，干扰电流的流经途径不致影响接收设备。在这种情况下，最好不用水管作为接地线。因为水管和暖气管分布在建筑场的各个部分，很容易与电线相接近，而这些电线都是干扰源，反而会使接收设备产生干扰。

如果接收设备的电源由交流供给，还有从电源线直接过来的干扰，整个系统的接地电阻越低，干扰就越小。因此，在这种情况下，希望能尽量缩短接地线的长度。当采用滤波器抑制干扰时，为了有效地滤除干扰源以及满足安全的要求，必须将接收设备接地。在滤波器的电路内，为了防止干扰源机座接地发生困难或接地不良，常采用熔丝以限制流入人体的电流。

参考文献

[1]何小艇.电子系统设计.杭州：浙江大学出版社，2008，

[2]华成英，童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2006