信息通信抗干扰接地设计研究

关键词：信息通信；抗干扰接地；电磁干扰

中图分类号：TN911.4；TN913.8 文献标识码：A

0 引言

在高速、高频通信环境中，传统的接地设计方法已经难以满足当前的抗干扰需求。有效的接地设计需要综合考虑电感、电阻、阻抗等多种因素，采用科学合理的方法进行优化，以确保通信设备在复杂电磁环境中的可靠运行。此外，随着物联网、5G等新兴技术的普及，对抗干扰接地设计提出了更高的要求。优化信息通信抗干扰接地设计，不仅能提高通信系统的抗干扰能力、保障通信质量，还能推动信息通信技术的进一步发展。

1 信息通信抗干扰接地设计相关技术规范要求

信息通信抗干扰接地设计是保障现代通信系统稳定性和安全性的关键设计，在具体设计要求方面，《数据中心设计规范》（GB 50174 — 2017）明确指出，通信系统的接地电阻应小于1 Ω，以有效降低雷击及电力系统故障引起的瞬态电压对设备的影响，要求接地系统应采用铜及镀锌钢等具有高导电性、耐腐蚀的材料，以确保长期稳定的接地效果。

在接地系统结构设计方面，《通信电源设备安装工程验收规范》（GB 51199 — 2016）规定，接地系统应具有良好的连续性，接地线的连接点需采用焊接或压接的方式，确保连接牢固可靠，避免因接触不良导致接地电阻增加、干扰信号引入的情况发生。对于多层建筑及大型机房，该标准建议采用综合接地系统以及等电位连接的方法将各部分接地系统连为一体，降低各子系统之间的电位差，提高通信系统的抗干扰能力[1]。对于等电位连接的技术细节，《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343 — 2012）要求在信息系统的各个层面设置等电位连接网，将所有金属构件、设备外壳及接地线等连接到等电位网络中，防止因电位差引起的干扰损害。此外，《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》（GB 50698 — 2011）也指出，对于高频通信设备，建议采用多点接地方式，以更有效地抑制高频干扰信号，接地导线的布线应尽量短而直，避免形成大环路，从而减少感应电动势的产生[2]。信息通信抗干扰接地设计需要严格遵循上述技术规范，使系统整体的抗干扰能力和可靠性得到显著提升，为通信设备的稳定运行提供坚实的保障。

2 信息通信抗干扰接地系统组成

信息通信抗干扰接地系统主要包括接地电极、接地干线、接地支线和连接装置等组件。

（1）接地电极。本系统接地电极采用铜质材料，横截面积为18 mm²，长度为2.5 m，埋设于地下，与土壤接触良好，接地电极的布置方式符合《数据中心设计规范》（GB 50174 — 2017）的要求，保证低阻抗路径的形成[3]。

（2）接地干线。接地干线是将接地电流从设备引导至接地电极的主要通道，本系统接地干线采用铜质材料，横截面积为30mm²，干线的导电性能及抗腐蚀能力良好。接地干线采用短直布线，能够有效避免环路、尖角，最大限度地减少电磁干扰的产生。接地干线的安装采用压接方法，能够充分确保连接点的牢固性。

（3）接地支线。接地支线用于将各个设备连接至接地干线，本系统依据设备的功率和抗干扰需求，选用的接地支线横截面积为20mm²，支线与设备的连接需牢固可靠，设备外壳、电缆屏蔽层和接地系统的连接良好[4]。

（4）连接装置。连接装置是整个接地系统的关键组件，装置包括接地端子、接地汇流条和等电位连接带结构。系统所选择的接地端子充分考虑了导电性能及机械强度；接地汇流条则用于将多个接地点汇聚，确保等电位连接，其主要采用铜质材料，横截面积为30mm²；等电位连接带用于将建筑物内的各种金属结构及设备外壳连接至接地系统，确保各部分电位一致，防止因电位差引起的干扰[5]。

3 信息通信抗干扰接地设计细则

3.1 接地线阻抗降低设计

在电子通信工程中，抗干扰接地设计至关重要。接地线阻抗是影响电势差的重要因素之一，因此有效控制接地线阻抗是提升信息通信稳定性的关键[6]。在交流条件下，接地线阻抗的计算公式：

根据式（2）可知，直流条件下接地线的横截面积和电流会影响接地线的电阻抗，增大接地线的横截面积可以显著降低阻抗。

结合式（1）和式（2）可以发现，接地导线的横截面积是影响接地线阻抗的关键因素。因此，在本抗干扰接地设计中使用横截面积较大的铜质接地线，以显著降低接地线的阻抗，并且接地导线的布线应尽量短直，避免形成环路，以减少电磁干扰。

3.2 接地环路干扰控制设计

如图1所示，接地环路干扰控制设计中的多接地点，在对接地线阻抗的过程中经常会发生环路问题，特别是当电容经过大量电流时，会导致接地线回路故障，在接地时产生大量电压，影响通信质量。此外，地线中的电流通过时也会产生电磁感应效应，增加电磁干扰的风险，因此接地系统设计必须有效控制环路问题。

为了降低接地线阻抗，减少环路干扰，本系统设计采取了以下措施。首先，增大接地线的横截面积。根据式（2）可知，通过增大横截面积可以显著降低接地线阻抗。本系统设计使用横截面积为30 mm² 的铜质导线作为接地干线，其导电性能优越，抗腐蚀能力也较为理想。

其次，为控制电磁干扰，利用光耦合器及限流设备有效隔离了电磁场干扰，光耦合器使用光信号传递电流，避免了输入、输出两侧产生直接的电气连接，减少了电磁干扰的可能性，限流设备则控制通过接地线的电流，降低电磁感应的影响。

3.3 屏蔽线接地设计

屏蔽线的接地应满足以下条件：①接地电阻应小于1Ω；②对于屏蔽线的接地点选择，应避免与高电流设备共用接地点，以减少电磁干扰。屏蔽线应尽量采用单点接地方式，并在需要时根据实际情况采用多点接地，但必须确保各接地点的等电位连接，以避免形成接地回路。因此，本系统设计具体指标如下：接地电阻采用FLUKE 1625 接地电阻测试仪（图2）进行测试，确保测得的接地电阻值符合设计要求。在接地线材质选择上，使用横截面积为30 mm² 的多股铜线，对于长距离传输的屏蔽线，每隔50 m 设置一个等电位连接点，并使用防水接头以确保接点的可靠性。在布线过程中，为了避免屏蔽线与电源线平行铺设，屏蔽线应采用屏蔽套管进行保护，屏蔽套管的接地电阻与屏蔽线接地点的接地电阻一致。同时，在布线工作中，使用高精度接地电阻测试仪进行多次测量，确保每个接地点的接地电阻均在0.1Ω 以内，从而实现各接地点的电位一致性。

为了进一步提高接地系统的抗干扰性能，系统在屏蔽线接地点附近安装了浪涌保护器（surgeprotection device，SPD），以期消化瞬态电压对通信设备的影响，在SPD 选型方面，本文选择响应时间小于25 ns、泄放电流不小于20 kA 的OBV2-40/4P SPD。

3.4 对点精准接地设计

在电子通信工程中，对点精准接地设计能够有效控制电线阻抗，避免电线阻抗干扰对通信设备运行的影响。对于高频电路，由于电感效应显著，通过对点精准设计，能够显著减少导线长度，从而降低电感引起的干扰。在低频电路中，电阻则是主要影响因素，通过对点精准设计，可以有效控制电阻值。

为减少电感值，应尽量缩短导线长度，并且使用较粗的导线。因此，在实际设计中，采用横截面积为30 mm² 的多股铜线，以确保较低的电感值。

对于低频电路，电阻则是主要干扰因素。由式（2）可知，通过缩短导线长度和增大横截面积，可以有效降低电阻值。

在对点精准接地设计中，仍要考虑以下3个细节指标：①接地点的选择，应避开电流大、干扰强的区域；②导线材质应选择高导电性的铜线；③接地线应采用单点接地方式，并确保接地点的电位一致。

综上，对点精准接地设计应综合考虑电感、电阻等因素，本系统采用标准化设计手段，确保了接地系统的可靠性及抗干扰性能，从而确保了通信工程的稳定性。在实际设计过程中，仍需进一步灵活调整对点精准接地设计，充分发挥相关设备的抗干扰性能，以确保通信设备高效稳定地运行。

4 结语

本文系统地探讨了抗干扰接地设计的各个方面，提出了具体的设计方案及优化措施，以期能够为现有通信系统提供有效的解决方案，为未来的通信技术发展奠定了坚实的基础。信息通信抗干扰接地设计是一项具有重要现实意义的研究方向，需要持续关注，希望未来能够有更多的学者和工程师参与到这一领域的研究中，共同推动信息通信技术的持续进步。