通信設備的接地分類(lèi)

在通信設備和通信系統中，各種電路均有電位基準，將所有的基準點(diǎn)通過(guò)導體連接到一起，該導體就是通信設備或系統內部的地線(xiàn)，如果將這些基準點(diǎn)連接到一個(gè)導體平面上，則該平面就稱(chēng)為基準平面，所有信號都是以該平面作為零電位參考點(diǎn)。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(gè)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定性。
a、工作接地
通信設備的工作接地主要是為了使整個(gè)電子電路有一個(gè)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(xiàn)在電氣上與建筑物接地系統保持絕緣，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(wú)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(diǎn)是抗干擾能力強，缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生靜電積累，當雷電感應較強時(shí)，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(diǎn)接地
把整個(gè)通信系統中某一點(diǎn)作為接地基準點(diǎn)，其各單元的信號地都連接到這一點(diǎn)上，如圖1-2所示，該圖（a）為串聯(lián)式單點(diǎn)接地，圖（b）為并聯(lián)單點(diǎn)接地。單點(diǎn)接地可以避免形成地線(xiàn)回路，防止通過(guò)地線(xiàn)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(xiàn)與其它電路的地線(xiàn)分開(kāi)。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(guò)地線(xiàn)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(xiàn)。當采用多個(gè)電源分別供電時(shí)，每個(gè)電源都應有自己的地線(xiàn)，這些地線(xiàn)都直接連接到一點(diǎn)去接地。

圖1-2 單點(diǎn)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(xiàn)之間存在著(zhù)一定的距離，采用這種單點(diǎn)接地往往會(huì )使接地連線(xiàn)具有較長(cháng)的長(cháng)度，由于每條地線(xiàn)均有阻抗，當流過(guò)地線(xiàn)中的電流頻率足夠高時(shí)，其波長(cháng)就會(huì )與地線(xiàn)長(cháng)度可比，這時(shí)的地線(xiàn)應看作是分布參數傳輸線(xiàn)，如果地線(xiàn)長(cháng)度達到1/4電流波長(cháng)的奇數倍時(shí)，地線(xiàn)的入端阻抗趨于無(wú)窮大，它相當于開(kāi)路。因此，單點(diǎn)接地一般只適用于0.1MHz以下的低頻電路。
(3) 多點(diǎn)接地
將通信系統中各設備的接地點(diǎn)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(xiàn)的長(cháng)度最短。這里所說(shuō)的接地平面是指貫通整個(gè)通信系統的金屬（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(xiàn)或接地網(wǎng)。

采用多點(diǎn)接地的突出優(yōu)點(diǎn)是可以就近接地，與單點(diǎn)接地相比，它能縮短接地連線(xiàn)的長(cháng)度，減小其寄生電感，這對雷電防護來(lái)說(shuō)是有利的。但是，在采用多點(diǎn)接地后，設備或系統內部可能會(huì )產(chǎn)生很多地線(xiàn)回路，大信號電路可以通過(guò)地線(xiàn)回路電流影響小信號電路，造成干擾，有時(shí)可能會(huì )使電子電路不能正常工作。當出現這種情況時(shí)，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(diǎn)接地，對信號頻率在0.1MHz以下的低頻電路采用單點(diǎn)接地，而對那些信號頻率在0.1MHz～10MHz之間的電路，如果其實(shí)際接地連線(xiàn)長(cháng)度不超過(guò)信號波長(cháng)的1/20，可采用單點(diǎn)接地，否則應采用多點(diǎn)接地。
b、安全接地
在發(fā)生雷擊時(shí)，強大的雷電暫態(tài)電流流過(guò)建筑物的接地系統將引起暫態(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(chǎng)合，常常伴隨著(zhù)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(kāi)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(gè)接地系統是比較容易實(shí)現的，不過(guò)這種共地也會(huì )帶來(lái)一些副作用。將通信設備與強電設備共地，雷擊時(shí)暫態(tài)大電流可以通過(guò)電路的耦合對電子設備形成干擾或產(chǎn)生過(guò)電壓，另外雷電暫態(tài)電流流過(guò)接地系統所造成的暫態(tài)高電位也能通過(guò)各種電源線(xiàn)、信號線(xiàn)和金屬管道傳播到距離接地系統很遠且原先此處為零電位的地方，將會(huì )對這里的通信設備及操作人員產(chǎn)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(kāi)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(xiàn)引出到離強電設備接地系統較遠（20m以外）的地方單獨接地，實(shí)際上，這種分開(kāi)接地是不太容易實(shí)現的。由于各種線(xiàn)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出現的暫態(tài)高電位通過(guò)金屬管道或構架鋼筋引到低電位的通信設備區，或將通信設備區的低電位引到強電設備區，從而會(huì )引起擊穿放電，危及設備與人身的安全。一些制造廠(chǎng)商要求其計算機單獨接地，即將計算機的接地連線(xiàn)引到建筑物外一定距離后接在單獨的地網(wǎng)上，這種接地要求往往是不切實(shí)際的。在建筑物遭受雷擊時(shí)，建筑物的地電位將瞬時(shí)抬高，由于計算機接地與建筑物的地網(wǎng)是分開(kāi)的，則計算機地線(xiàn)此時(shí)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(xiàn)引入戶(hù)處用一個(gè)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(wǎng)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(gè)接地分開(kāi)，有利于抗干擾，而在雷擊時(shí)能實(shí)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(guò)電壓抑制的角度來(lái)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(shí)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(shí)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(huì )出現能造成危害的暫態(tài)電位差。
實(shí)際上，用較長(cháng)的引線(xiàn)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(diǎn)等電位還有意義，但在高頻信號情況下，較長(cháng)引線(xiàn)阻抗將影響等電位效果，特別是在信號波長(cháng)與引線(xiàn)長(cháng)度之間滿(mǎn)足1/4奇數倍關(guān)系時(shí)，引線(xiàn)相當于開(kāi)路，起不到外伸接地的作用。