VGA信號(hào)放大器遠(yuǎn)程抗電磁干擾分析

不久以前，在研究對(duì)抗噪音和干擾方面人們一直采用試驗(yàn)的方法，并認(rèn)為引發(fā)噪音和干擾的原因可能是對(duì)物理反應(yīng)的錯(cuò)誤理解。利用辦法會(huì)消耗大量的時(shí)間，并在最小改變儀器外形的情況下一切重頭再來(lái)。

當(dāng)您打開(kāi)電視機(jī)想看看新聞或是冰球比賽的時(shí)候，電視屏幕卻突然布滿了雪花，播音員的聲音被沙沙的噪音所替代。是什么問(wèn)題? 原來(lái)是您的鄰居正在用他那用得不能再用的電動(dòng)剃須刀刮胡子。胡子理完了，剃須刀給關(guān)了，但這時(shí)電視的效果變得更糟: 屏幕在抖動(dòng)，畫(huà)面的同步性被破壞了，電視聲道也在轟轟作響，好像要爆炸似的。那么您會(huì)問(wèn)，這又是怎么回事呢? 原來(lái)是您的那個(gè)鄰居又抬起了無(wú)線電話的聽(tīng)筒，而電話的信號(hào)卻非常偶然的碰到電視頻道的載波頻率。在最近的幾十年里，由于無(wú)線電裝置的相互作用而引起的意外干擾愈演愈烈(專家們將這個(gè)問(wèn)題稱之為電磁兼容)。有時(shí)候，為了解決這個(gè)問(wèn)題不得不人為的降低電器的性能。對(duì)這類問(wèn)題尤其感到頭疼的是航空工程師。因?yàn)樵诂F(xiàn)代飛機(jī)上安裝著數(shù)成千上萬(wàn)的電子儀器，有時(shí)為了保證一部分儀器的正常工作，不得不關(guān)閉另外一部分儀器。因?yàn)槿绻�同時(shí)開(kāi)啟它們的話，那末，由于互相干擾整個(gè)系統(tǒng)都將無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

在圖像和音響遠(yuǎn)程傳送方面的情況也沒(méi)有好到哪里去。人的眼睛和耳朵是非常敏感的器官，它們?cè)谒查g內(nèi)就可以發(fā)現(xiàn)音畫(huà)的質(zhì)量的變化，哪怕這種影響只是最小的。工程師們必須找到更加復(fù)雜但也更加昂貴的解決問(wèn)題的方法，以保證音畫(huà)質(zhì)量在遠(yuǎn)程傳送時(shí)不會(huì)得到實(shí)質(zhì)性的影響。

讓我們將信息傳輸?shù)囊蕴�通道放置一邊，先�?lái)研究一下線路傳送音頻、視頻信息時(shí)引起噪音和干擾的原因。

人們一般認(rèn)為引起噪音和干擾的基本原因是以下幾點(diǎn)：

· 工業(yè)干擾
    · 串?dāng)_
    · 劣質(zhì)分解
    · 電纜的反作用和質(zhì)量問(wèn)題
    · 電纜與發(fā)射機(jī)和接收機(jī)不相匹配
    · 發(fā)電機(jī)的繞阻不同，存在“迂回”區(qū)—“地干擾”
    引起噪音的次要原因是電流反應(yīng)，摩擦電效果和電纜震動(dòng)。

工業(yè)干擾常常出現(xiàn)在建有電站和各種電力設(shè)施和儀器的地方，比如說(shuō)，電動(dòng)機(jī)、電子通訊設(shè)備、醫(yī)療器械、計(jì)算機(jī)、電焊機(jī)、電鈴和內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)等。各類電臺(tái)所造成的接受干擾也屬于工業(yè)干擾。

串?dāng)_情況一般出現(xiàn)在信號(hào)線和電纜線交匯于由別的信號(hào)線和電纜線所形成的電磁場(chǎng)。例如，如果房間附近有一條電話線和無(wú)線電傳輸線路，那末，當(dāng)拿起電話聽(tīng)筒的時(shí)候可能會(huì)聽(tīng)到音樂(lè)聲或是講話聲。這就是串線。

低質(zhì)量分解導(dǎo)線通常會(huì)引起畫(huà)面效果的變化，但這才是不幸的一半。分解時(shí)產(chǎn)生的噪音我們通常稱之為聯(lián)系噪音。這種聯(lián)系噪音的產(chǎn)生主要是由于儀器間插頭和插座接觸不良。噪音的大小與電流的強(qiáng)度成正比，與頻率成反比。如果分解的效果非常不好，就可能導(dǎo)致整體效果的“破碎”。如果分解過(guò)程操作的不正確，沒(méi)有電流的相互間流動(dòng)，那么可能會(huì)產(chǎn)生某種電化學(xué)反應(yīng)，并生成某種元素加快對(duì)線路的腐蝕。

就線路本身而言，如果是視頻線，那末它不是產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的噪音。但線路內(nèi)信號(hào)的振蕩則取決于導(dǎo)線的質(zhì)量。取決于導(dǎo)線的感應(yīng)度和通過(guò)量(或反作用)是否會(huì)扭曲所傳送的信號(hào)。不正確的使用接地線也是影響信號(hào)和產(chǎn)生干擾的重要原因。

如果在一個(gè)電路系統(tǒng)內(nèi)接收器和線路的強(qiáng)度相符，這種電路系統(tǒng)就可以叫做負(fù)荷協(xié)調(diào)系統(tǒng)。如果負(fù)荷不相協(xié)調(diào)，那末所傳輸?shù)男盘?hào)就會(huì)有一部分不能夠就入到接收器之內(nèi)，這部分未被接受的信號(hào)就會(huì)以逆波的形式出現(xiàn)，從而降低信號(hào)的傳輸水平并導(dǎo)致信號(hào)的扭曲。

設(shè)計(jì)不正確的儀器能量供應(yīng)(取決于交流電的不同電阻圈)和不正確的接地裝置會(huì)引起較大的干擾。在已經(jīng)安裝完畢的儀器里對(duì)抗這種干擾是非常復(fù)雜而且收效甚微的。所有可能產(chǎn)生干擾的原因在設(shè)計(jì)階段都應(yīng)考慮到，在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的辦法和器材來(lái)對(duì)抗它。

人們通常采用以下辦法來(lái)區(qū)分對(duì)抗噪音和干擾的消極辦法和積極辦法。

消極辦法包括：
    · 縮減線路長(zhǎng)度到最小程度，同時(shí)減少導(dǎo)線的數(shù)量
    · 是可能性用混合式視頻信號(hào)代替組成式信號(hào)
    · 使用高質(zhì)量的導(dǎo)線和分解線，采用著名公司的產(chǎn)品
    · 鋪設(shè)線路時(shí)使用大曲度半徑，以避免摩擦電的干擾 (摩擦電在線路內(nèi)部聚集)
    · 分離信號(hào)干線和動(dòng)力干線
    · 建立協(xié)調(diào)負(fù)荷系統(tǒng)
    · 使機(jī)器系統(tǒng)的運(yùn)行遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其工作極限

積極應(yīng)對(duì)噪音和干擾的辦法有：

· 使用間隔性信號(hào)擴(kuò)大器，用以補(bǔ)償信號(hào)在線路內(nèi)由于電阻引起的振動(dòng)并堅(jiān)守由于線路的反作用引起的高頻率信號(hào)的丟失

· 采用UTP線。如果用 UTP代替同軸線，在經(jīng)濟(jì)上就可大大的節(jié)省(UTP較同軸線的價(jià)錢便宜的多)，更主要的是我們可以利于它將信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。組合式信號(hào)或者是S-video的傳送距離可達(dá)到一公里，而VGA信號(hào)的傳送距離可以達(dá)到300米。這樣，線路的架設(shè)問(wèn)題和地干擾問(wèn)題就得到了根本解決。

· 在需要將信號(hào)進(jìn)行更遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)(25公里以內(nèi))采用光纖。纖維光電線路完全可以在地面鋪設(shè)并可以保證不會(huì)受到干擾

可以得出以下結(jié)論：
    1．設(shè)計(jì)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳送系統(tǒng)應(yīng)該考慮到防止噪音和干擾
    2．不考慮電磁兼容體系設(shè)計(jì)防噪音和干擾系統(tǒng)通常會(huì)復(fù)雜、昂貴和收效甚微的
    3．產(chǎn)生噪音和干擾的主要原因可以認(rèn)為是工業(yè)干擾、串線、分解質(zhì)量低、線路的反作用和低質(zhì)量、電線和電波發(fā)射器、接收器不協(xié)調(diào)、動(dòng)力供應(yīng)問(wèn)題和存在“迂回”區(qū)，存在地面干擾。次要一級(jí)的產(chǎn)生噪音的原因是電流流動(dòng)、摩擦電效應(yīng)和線路的震蕩。
    4．對(duì)抗噪音和干擾的方法可以分為消極和積極。消極的做法，總體來(lái)說(shuō)，耗資少，但效果不明鮮。積極的辦法將取得最好的效果，包括使用專業(yè)的中程VGA信號(hào)放大器和采用光纖。