引發(fā)電子設備故障的噪聲和信號一樣，都是電能。電氣通信就是與這種難纏噪聲抗爭的歷史。不過(guò)，通過(guò)與噪聲問(wèn)題的正面交鋒，如今的信息通信技術(shù)得以確立，我們的生活也由此豐富多彩了起來(lái)。在人與家電、汽車(chē)、醫療等優(yōu)質(zhì)服務(wù)密切相連的未來(lái)社會(huì )，噪聲對策技術(shù)將愈發(fā)地重要。
雷達出現前的航空探測技術(shù)
通信所用的電波為波長(cháng)從數厘米到數毫米的微波，智能手機雖然看起來(lái)沒(méi)有天線(xiàn)，但實(shí)際上還是內置了各種用途的天線(xiàn)。
20世紀初期的無(wú)線(xiàn)通信采用的是長(cháng)波到中波的電波。由于當時(shí)的收信機靈敏度低，因此會(huì )將長(cháng)度100米到1000米的天線(xiàn)，樹(shù)立到離地面100米以上的高度。如此巨大的天線(xiàn)在遠處也很顯眼。在戰時(shí)，無(wú)線(xiàn)通信就是軍事的生命線(xiàn)。因此，在一戰時(shí)期的歐洲，無(wú)線(xiàn)通信天線(xiàn)就成了被優(yōu)先攻擊的對象。
戰斗機發(fā)動(dòng)機火花塞的放電火花會(huì )產(chǎn)生噪聲電波，因此在一戰時(shí)，為了探測接近的戰斗機，人們發(fā)明了超外差技術(shù)，將噪聲電波的頻率進(jìn)行轉換和檢測。
在20世紀電氣通信技術(shù)史上留名的美國電氣工程師E·H·阿姆斯特朗在一戰時(shí)擔任通信部隊的軍官，奔赴了歐洲戰場(chǎng)。為了保護重要的通信天線(xiàn)，他想出了能預測來(lái)襲敵機的妙案。之前介紹過(guò)，馬可尼的早期無(wú)線(xiàn)通信利用了放電火花產(chǎn)生的噪聲電波，飛機發(fā)動(dòng)機火花塞也會(huì )因為放電火花而產(chǎn)生噪聲電波。他的想法是，只要接收到噪聲電波，就能發(fā)現靠近的敵機了。不過(guò)，遠處的飛機發(fā)出的噪聲是微弱的高頻波。因此，他發(fā)明了將收到的高頻噪聲電波轉換為低頻并增幅再進(jìn)行檢測的方法。這就是此后被應用到收音機和電視等設備中的超外差技術(shù)。
盡可能縮小Ground電勢差
我們周?chē)碾娮釉O備或多或少地會(huì )發(fā)出噪聲，并受到外部輻射噪聲的干擾。不過(guò)，只要用金屬殼包裹住電子設備，以電磁波形式飛來(lái)的噪聲就會(huì )被阻擋。這是因為金屬殼不會(huì )接收噪聲電波并放它入內。在屏蔽、反射、旁路、吸收的四種噪聲對策中，最好理解的就是這種屏蔽法了。此時(shí)，金屬殼若連接大地 (Earth)，就能讓大地吸收噪聲電波能量，進(jìn)一步提高效果。電子設備的噪聲測量等使用的電磁屏蔽室，也為了阻斷外來(lái)噪聲而全身裹有金屬，且連接大地。
雖然我們常說(shuō)“接地” (Earth)，但準確來(lái)說(shuō)，電子設備的金屬殼和底盤(pán)，信號返回線(xiàn)路采用的電路板等其實(shí)屬于“Ground”。另外，金屬殼和底盤(pán)等稱(chēng)為Frame Ground (框架接地)，電路板稱(chēng)為Signal Ground (信號接地)。
在電子設備方面，有必要嚴格地區分Earth和Ground。這是因為，即使是Ground接地，Ground和Earth之間的基準電勢間仍有微小差異，會(huì )造成噪聲。這種情況在Frame Ground和接有模擬電路、數字電路、功率電路的Signal Ground之間也會(huì )發(fā)生，有必要通過(guò)設置基準點(diǎn)等細致操作，減少Ground之間的電勢差。
電路板有時(shí)會(huì )成為輻射噪聲的天線(xiàn)
“在合適的位置，Ground需要盡可能粗短�！边@是電路板設計的第一原則。之所以將Signal Ground與底盤(pán)等Frame Ground連接，也是為了增大Ground的面積。但如果是靠螺絲等方式連接，螺絲松落的話(huà)，那里就會(huì )產(chǎn)生輻射噪聲，需多加注意。帶鋸齒的菊花墊片和彈簧墊片也是為了確保更好的接觸狀態(tài)才使用的。此外在電路板方面，還需要注意“不能讓信號電路和作為Signal Ground的返回線(xiàn)路構成大面積的電路循環(huán)”。這是因為這種循環(huán)會(huì )形成天線(xiàn)，產(chǎn)生高強度的輻射噪聲。電子設備有很多印刷電路板，其反面和內層為Signal Ground，信號電路則在正面。Signal Ground中流動(dòng)的返回電路會(huì )選擇電阻最低的最短距離。因此，它會(huì )在信號電路正下方流動(dòng)，這樣就能減小天線(xiàn)循環(huán)的面積，抑制輻射噪聲的產(chǎn)生。 |
