从原理着手 谈系统干扰的产生与消除

    在投影显示系统工程中，经常会出现图像受到干扰的问题。尤其是近年来，投影显示系统的规模有越来越大的趋势。大型显示系统的连接关系较为复杂，随之而来的是干扰出现的几率明显增加，且排除起来有一定难度。因此，系统干扰已经成为困扰系统集成商的难题。

    按照干扰的来源不同，可将干扰分为电磁辐射干扰和地线干扰两种。本文将从干扰产生的原理着手，分析干扰产生的原因，进而提出消除干扰的方法。

1．电磁辐射干扰产生的原因与消除的方法

    1.1 传输线消除外部电磁干扰的原理

    显示系统的传输线主要是同轴电缆，此外也有部分使用双绞线。不论是同轴电缆还是双绞线，它们都具有抗电磁干扰的能力。

    同轴电缆是采用屏蔽的方法抵御电磁干扰的。同轴电缆由外导体和内导体组成，二者是以电缆中心点为圆心的同心圆，因此叫做同轴电缆。在内外导体之间有绝缘材料作为填充料。外导体通常是由铜丝编织而成的网，它对外界电磁干扰具有良好的屏蔽作用。内导体处于外导体的严密防护下，因此，同轴电缆具有良好的抗干扰能力。

    双绞线是采取平衡的方法消除外界电磁干扰的。在双绞线的一对线中，两条导线的物理特性（材料、线径）完全相同，且按照一定的规则进行纽绞。这样，外界干扰源与每条线的电磁耦合参数完全相等，产生的干扰电流也完全相等，而流经终端负载的方向相反，相互抵消，达到消除干扰的目的。

    1.2 强电磁辐射对线路的干扰与消除

    综上所述，传输线具有抵御外部电磁干扰的能力，因而可有效的传输信号。传输线具有抵御外部电磁干扰的能力通常用干扰防卫度来表达，其定义是：干扰源信号强度与在传输线中产生的干扰信号强度的比值，再取其对数。干扰防卫度越大，表示抗干扰能力越强。传输线的干扰防卫度足以抵御通常情况下的各种干扰。但是，当干扰源过强，超过了传输线的干扰防卫度，就会对图像信号产生干扰。这些强电磁干扰主要有以下两种：第一，附近有强电磁辐射源。第二，布线设计不当，强电线路对传输线产生的干扰。

    强电磁辐射源通常有大功率电台或有电磁辐射的电器设备。强电磁辐射产生的干扰在图像上的表现是网状波纹干扰。对于此种干扰，可采取以下方法消除干扰。第一，尽可能避开干扰源，显示系统设备和线路要与辐射源保持一定距离。第二，选择屏蔽性能好的电缆。同轴电缆的外屏蔽网的编织密度直接影响到电缆的干扰防卫度，编织密度越大，防卫度越高。因此，应选择编织密度较大的电缆。市场上的电缆品牌较多，质量亦有差异。因此，要注意选择质量好的电缆。

    由布线产生的干扰，主要原因是传输线与强电线路长距离紧密平行布线，相互产生电磁耦合。同轴电缆的干扰防卫度在低频段较低，而强电干扰成分主要是50赫交流电及其谐波，因此对同轴电缆的威胁较大。因此，要避免信号线与强电线路长距离紧密平行布线。强电线路与信号传输线应分线槽布设，且线槽间保持一定的距离A�k葟rB1然，也不能谈虎色变，传输线与强电线路短距离平行布线是不会产生干扰的。在显示系统的两端和设备机柜里，难免出现强电线路与信号线短距离平行布线的情况，这是不会产生干扰的。

2. 地线干扰产生的原因与消除的方法

    2.1 地线干扰产生的原理

    地线干扰是显示系统经常出现的干扰，工程中出现的干扰大多数属于此类干扰。产生地线干扰的原因，是由于系统中存在两个以上互相冲突的地线。图1表示了两个地线产生干扰的原理，图2是等效图。图1中存在两个地线，G1是信号源的地线，G2是显示设备（投影机）的地线。这两个地线间存在地电阻Rg。大地作为各种电器设备的公共回路，存在地电流。地电流在地电阻Rg上产生的电压降Ug。Ug产生的电流Ig流过电缆外导体。由于电缆外导体也存在电阻Rw，Ig在Rw上产生电压降Uw，此电压即为干扰电压。Uw与信号源电压Uy迭加（见图2），形成对图像的干扰。地电流的主要成分是50赫交流电及电器设备产生的干扰脉冲，在图像上的表现是水平黑色条纹，参杂有水平杂波，且沿垂直方向缓慢移动。

地电流产生干扰的原理图

地电流产生干扰的等效图

    2.2 地线干扰消除的方法

    2.2.1采取措施，保持系统共地。

    根据以上分析，当系统中存在两个以上的地线时，就会产生干扰。因此，要消除干扰，就必须保证系统中只有一个地线，即所谓的共地。为达此目的，需从以下几方面着手。

    第一，在系统设计阶段，对系统地线进行严格的设计，消除隐患。系统地线主要包括设备电源接线板的地线和安装设备机柜的地线。这些地线必须来自一个公共的地线，绝对不允许有两个以上的地线存在。

    第二，显示设备的安装应避免与建筑地或其他与系统地线有冲突的地线发生连接。显示设备的安装螺丝与设备地线是相连接的，有些设备的外壳是金属材料，其本身就是设备地线。在进行设备安装时，极易与其他地线发生连接。为了避免干扰，设备应避开与其他地线的连接，特别是与大楼建筑地线的连接。在无法避开时，必须采取绝缘措施。

    第三，与显示系统相连接的其他系统的地线也必须与显示系统共地线。这里所说的其他系统，主要有集中控制系统、音频系统等。这些系统的地线如与显示系统不共地，也会把干扰带进显示系统来。

    第四，处理好UPS电源地线，UPS电源地线必须与系统地线共地。

    2.2.2采用信号隔离器，消除地线干扰。

    在某些场合，系统干扰产生的原因很复杂，而受到种种因素的限制，无法排除。此时，就必须采用信号隔离器来消除干扰。隔离器是采取将输入和输出两部分的地线隔离的方法来消除干扰的。北京兆科恒业电子技术有限公司根据近年来排除系统干扰的实践，研制成功了系列抗干扰的隔离器设备。这些设备有RGB信号隔离器、视频信号隔离器、音频信号隔离器等，产品型号与功能见下表。

兆科干扰隔离产品

    有了以上隔离器产品，系统中各种地线干扰都可以消除。兆科公司系列隔离器产品自2005年研制成功并在工程中广泛应用，解决了多个显示系统干扰问题，取得了极大的成功，成为解决系统干扰不可缺少的产品。

    2.2.3 采用双绞线传输系统。

    双绞线传输系统是平衡式系统，具有很强的抑制共模干扰的能力。在图3中，地线干扰电流Ig在双绞线的两条导线中产生大小相等的电流I1和I2。由于A2是差分输入放大器，对这样的共模信号不具备放大作用。而A1放大器输出的是差模信号，被A2放大后正常输出。由此可见，在双绞线系统中，地线干扰信号被抑制，有用信号得到正常放大传输。

双绞线传输系统消除地线干扰的原理轻罪重图

    根据分析可知，双绞线传输系统可以有效的抑制地线干扰，这是双绞线系统的显著优点之一。在工程设计中，根据工程的实际情况，适时采用双绞线传输方式，也是避免地线干扰的有效方法。兆科公司双绞线传输设备有双绞线收发器，双绞线矩阵，已形成系列，可构成双绞线传输切换系统，并在工程中达到广泛应用，可为用户提供切实可行的解决方案。

作者：赵家凤（总经理）
      北京兆科恒业电子技术有限公司
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