關(guān)鍵詞：信息通信；抗干擾接地；電磁干擾

中圖分類號(hào)：TN911.4；TN913.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在高速、高頻通信環(huán)境中，傳統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)方法已經(jīng)難以滿足當(dāng)前的抗干擾需求。有效的接地設(shè)計(jì)需要綜合考慮電感、電阻、阻抗等多種因素，采用科學(xué)合理的方法進(jìn)行優(yōu)化，以確保通信設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中的可靠運(yùn)行。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G等新興技術(shù)的普及，對(duì)抗干擾接地設(shè)計(jì)提出了更高的要求。優(yōu)化信息通信抗干擾接地設(shè)計(jì)，不僅能提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力、保障通信質(zhì)量，還能推動(dòng)信息通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 信息通信抗干擾接地設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求

信息通信抗干擾接地設(shè)計(jì)是保障現(xiàn)代通信系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，在具體設(shè)計(jì)要求方面，《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50174 — 2017）明確指出，通信系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)小于1 Ω，以有效降低雷擊及電力系統(tǒng)故障引起的瞬態(tài)電壓對(duì)設(shè)備的影響，要求接地系統(tǒng)應(yīng)采用銅及鍍鋅鋼等具有高導(dǎo)電性、耐腐蝕的材料，以確保長期穩(wěn)定的接地效果。

在接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，《通信電源設(shè)備安裝工程驗(yàn)收規(guī)范》（GB 51199 — 2016）規(guī)定，接地系統(tǒng)應(yīng)具有良好的連續(xù)性，接地線的連接點(diǎn)需采用焊接或壓接的方式，確保連接牢固可靠，避免因接觸不良導(dǎo)致接地電阻增加、干擾信號(hào)引入的情況發(fā)生。對(duì)于多層建筑及大型機(jī)房，該標(biāo)準(zhǔn)建議采用綜合接地系統(tǒng)以及等電位連接的方法將各部分接地系統(tǒng)連為一體，降低各子系統(tǒng)之間的電位差，提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力[1]。對(duì)于等電位連接的技術(shù)細(xì)節(jié)，《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343 — 2012）要求在信息系統(tǒng)的各個(gè)層面設(shè)置等電位連接網(wǎng)，將所有金屬構(gòu)件、設(shè)備外殼及接地線等連接到等電位網(wǎng)絡(luò)中，防止因電位差引起的干擾損害。此外，《通信局（站）防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50698 — 2011）也指出，對(duì)于高頻通信設(shè)備，建議采用多點(diǎn)接地方式，以更有效地抑制高頻干擾信號(hào)，接地導(dǎo)線的布線應(yīng)盡量短而直，避免形成大環(huán)路，從而減少感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生[2]。信息通信抗干擾接地設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格遵循上述技術(shù)規(guī)范，使系統(tǒng)整體的抗干擾能力和可靠性得到顯著提升，為通信設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。

2 信息通信抗干擾接地系統(tǒng)組成

信息通信抗干擾接地系統(tǒng)主要包括接地電極、接地干線、接地支線和連接裝置等組件。

（1）接地電極。本系統(tǒng)接地電極采用銅質(zhì)材料，橫截面積為18 mm²，長度為2.5 m，埋設(shè)于地下，與土壤接觸良好，接地電極的布置方式符合《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50174 — 2017）的要求，保證低阻抗路徑的形成[3]。

（2）接地干線。接地干線是將接地電流從設(shè)備引導(dǎo)至接地電極的主要通道，本系統(tǒng)接地干線采用銅質(zhì)材料，橫截面積為30mm²，干線的導(dǎo)電性能及抗腐蝕能力良好。接地干線采用短直布線，能夠有效避免環(huán)路、尖角，最大限度地減少電磁干擾的產(chǎn)生。接地干線的安裝采用壓接方法，能夠充分確保連接點(diǎn)的牢固性。

（3）接地支線。接地支線用于將各個(gè)設(shè)備連接至接地干線，本系統(tǒng)依據(jù)設(shè)備的功率和抗干擾需求，選用的接地支線橫截面積為20mm²，支線與設(shè)備的連接需牢固可靠，設(shè)備外殼、電纜屏蔽層和接地系統(tǒng)的連接良好[4]。

（4）連接裝置。連接裝置是整個(gè)接地系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，裝置包括接地端子、接地匯流條和等電位連接帶結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)所選擇的接地端子充分考慮了導(dǎo)電性能及機(jī)械強(qiáng)度；接地匯流條則用于將多個(gè)接地點(diǎn)匯聚，確保等電位連接，其主要采用銅質(zhì)材料，橫截面積為30mm²；等電位連接帶用于將建筑物內(nèi)的各種金屬結(jié)構(gòu)及設(shè)備外殼連接至接地系統(tǒng)，確保各部分電位一致，防止因電位差引起的干擾[5]。

3 信息通信抗干擾接地設(shè)計(jì)細(xì)則

3.1 接地線阻抗降低設(shè)計(jì)

在電子通信工程中，抗干擾接地設(shè)計(jì)至關(guān)重要。接地線阻抗是影響電勢(shì)差的重要因素之一，因此有效控制接地線阻抗是提升信息通信穩(wěn)定性的關(guān)鍵[6]。在交流條件下，接地線阻抗的計(jì)算公式：

根據(jù)式（2）可知，直流條件下接地線的橫截面積和電流會(huì)影響接地線的電阻抗，增大接地線的橫截面積可以顯著降低阻抗。

結(jié)合式（1）和式（2）可以發(fā)現(xiàn)，接地導(dǎo)線的橫截面積是影響接地線阻抗的關(guān)鍵因素。因此，在本抗干擾接地設(shè)計(jì)中使用橫截面積較大的銅質(zhì)接地線，以顯著降低接地線的阻抗，并且接地導(dǎo)線的布線應(yīng)盡量短直，避免形成環(huán)路，以減少電磁干擾。

3.2 接地環(huán)路干擾控制設(shè)計(jì)

如圖1所示，接地環(huán)路干擾控制設(shè)計(jì)中的多接地點(diǎn)，在對(duì)接地線阻抗的過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生環(huán)路問題，特別是當(dāng)電容經(jīng)過大量電流時(shí)，會(huì)導(dǎo)致接地線回路故障，在接地時(shí)產(chǎn)生大量電壓，影響通信質(zhì)量。此外，地線中的電流通過時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)效應(yīng)，增加電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)，因此接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須有效控制環(huán)路問題。

為了降低接地線阻抗，減少環(huán)路干擾，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采取了以下措施。首先，增大接地線的橫截面積。根據(jù)式（2）可知，通過增大橫截面積可以顯著降低接地線阻抗。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用橫截面積為30 mm² 的銅質(zhì)導(dǎo)線作為接地干線，其導(dǎo)電性能優(yōu)越，抗腐蝕能力也較為理想。

其次，為控制電磁干擾，利用光耦合器及限流設(shè)備有效隔離了電磁場干擾，光耦合器使用光信號(hào)傳遞電流，避免了輸入、輸出兩側(cè)產(chǎn)生直接的電氣連接，減少了電磁干擾的可能性，限流設(shè)備則控制通過接地線的電流，降低電磁感應(yīng)的影響。

3.3 屏蔽線接地設(shè)計(jì)

屏蔽線的接地應(yīng)滿足以下條件：①接地電阻應(yīng)小于1Ω；②對(duì)于屏蔽線的接地點(diǎn)選擇，應(yīng)避免與高電流設(shè)備共用接地點(diǎn)，以減少電磁干擾。屏蔽線應(yīng)盡量采用單點(diǎn)接地方式，并在需要時(shí)根據(jù)實(shí)際情況采用多點(diǎn)接地，但必須確保各接地點(diǎn)的等電位連接，以避免形成接地回路。因此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)具體指標(biāo)如下：接地電阻采用FLUKE 1625 接地電阻測試儀（圖2）進(jìn)行測試，確保測得的接地電阻值符合設(shè)計(jì)要求。在接地線材質(zhì)選擇上，使用橫截面積為30 mm² 的多股銅線，對(duì)于長距離傳輸?shù)钠帘尉€，每隔50 m 設(shè)置一個(gè)等電位連接點(diǎn)，并使用防水接頭以確保接點(diǎn)的可靠性。在布線過程中，為了避免屏蔽線與電源線平行鋪設(shè)，屏蔽線應(yīng)采用屏蔽套管進(jìn)行保護(hù)，屏蔽套管的接地電阻與屏蔽線接地點(diǎn)的接地電阻一致。同時(shí)，在布線工作中，使用高精度接地電阻測試儀進(jìn)行多次測量，確保每個(gè)接地點(diǎn)的接地電阻均在0.1Ω 以內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)各接地點(diǎn)的電位一致性。

為了進(jìn)一步提高接地系統(tǒng)的抗干擾性能，系統(tǒng)在屏蔽線接地點(diǎn)附近安裝了浪涌保護(hù)器（surgeprotection device，SPD），以期消化瞬態(tài)電壓對(duì)通信設(shè)備的影響，在SPD 選型方面，本文選擇響應(yīng)時(shí)間小于25 ns、泄放電流不小于20 kA 的OBV2-40/4P SPD。

3.4 對(duì)點(diǎn)精準(zhǔn)接地設(shè)計(jì)

在電子通信工程中，對(duì)點(diǎn)精準(zhǔn)接地設(shè)計(jì)能夠有效控制電線阻抗，避免電線阻抗干擾對(duì)通信設(shè)備運(yùn)行的影響。對(duì)于高頻電路，由于電感效應(yīng)顯著，通過對(duì)點(diǎn)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，能夠顯著減少導(dǎo)線長度，從而降低電感引起的干擾。在低頻電路中，電阻則是主要影響因素，通過對(duì)點(diǎn)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可以有效控制電阻值。

為減少電感值，應(yīng)盡量縮短導(dǎo)線長度，并且使用較粗的導(dǎo)線。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，采用橫截面積為30 mm² 的多股銅線，以確保較低的電感值。

對(duì)于低頻電路，電阻則是主要干擾因素。由式（2）可知，通過縮短導(dǎo)線長度和增大橫截面積，可以有效降低電阻值。

在對(duì)點(diǎn)精準(zhǔn)接地設(shè)計(jì)中，仍要考慮以下3個(gè)細(xì)節(jié)指標(biāo)：①接地點(diǎn)的選擇，應(yīng)避開電流大、干擾強(qiáng)的區(qū)域；②導(dǎo)線材質(zhì)應(yīng)選擇高導(dǎo)電性的銅線；③接地線應(yīng)采用單點(diǎn)接地方式，并確保接地點(diǎn)的電位一致。

綜上，對(duì)點(diǎn)精準(zhǔn)接地設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮電感、電阻等因素，本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)手段，確保了接地系統(tǒng)的可靠性及抗干擾性能，從而確保了通信工程的穩(wěn)定性。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，仍需進(jìn)一步靈活調(diào)整對(duì)點(diǎn)精準(zhǔn)接地設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮相關(guān)設(shè)備的抗干擾性能，以確保通信設(shè)備高效穩(wěn)定地運(yùn)行。

4 結(jié)語

本文系統(tǒng)地探討了抗干擾接地設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，提出了具體的設(shè)計(jì)方案及優(yōu)化措施，以期能夠?yàn)楝F(xiàn)有通信系統(tǒng)提供有效的解決方案，為未來的通信技術(shù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。信息通信抗干擾接地設(shè)計(jì)是一項(xiàng)具有重要現(xiàn)實(shí)意義的研究方向，需要持續(xù)關(guān)注，希望未來能夠有更多的學(xué)者和工程師參與到這一領(lǐng)域的研究中，共同推動(dòng)信息通信技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。