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電動車充電器的干擾分析

 1.電動自行車因其具有使用方便、省力、快速等優點, 已經成為越來越多市民的交通工具。在本地電動自行車的擁有量非常大, 筆者在工作中發現, 大部分電動自行車在充電的時候常常會對HFC 網絡的上行通道產生干擾, 嚴重影響網絡的穩定性, 用戶反映強烈, 筆者曾經在一個光節點下排查了4例這樣的干擾,可見電動自行車的充電器已經成為干擾有線電視網絡的(de)一個危害嚴(yan)重(zhong)的(de)、常見的(de)干擾源(yuan), 本文對這個問題進行分(fen)析探(tan)討(tao), 提出解決方(fang)法和防御措施。

  2  干擾的現象和危害

  充電器干(gan)擾(rao)有線(xian)電(dian)視(shi)網(wang)絡時, 寬(kuan)帶業(ye)務上(shang)(shang)行通道的(de)噪(zao)聲明顯提(ti)高, 光(guang)點(dian)所在的(de)CMTS的(de)上(shang)(shang)行端口的(de)載噪(zao)比有不同(tong)程(cheng)度的(de)降(jiang)低(降(jiang)幅(fu)最高可(ke)達十幾個dB) , 從而引(yin)起該上(shang)(shang)行端口所帶的(de)用戶不能正常上(shang)(shang)網(wang), 其影(ying)響(xiang)面較廣, 具體表現為CM ( Cab leModem)丟包嚴重(zhong)甚至(zhi)掉線(xian), 用戶感覺到網(wang)速明顯變(bian)慢, 網(wang)絡時斷時續, 這類干(gan)擾(rao)嚴重(zhong)影(ying)響(xiang)了有線(xian)電(dian)視(shi)網(wang)絡的(de)穩定性(xing)和用戶的(de)上(shang)(shang)網(wang)質(zhi)量。

  3  干擾原因的分析

  電動自行車充電器多采用開關電源, 型號雖多, 但電路結構大同小異, 圖1是它的工作原理框圖, 主要由整流濾波、高壓開關、電壓變換、恒流恒壓及充電控制等幾個部分組成, 其中整流濾波電路的用途是將交流220 V 電壓轉變為直流300 V 左右的電壓, 通過高壓開關電路及電壓變換, 產生充電時所需的低壓直流電壓, 再由充電控制電路控制后對電池進行充電。

電動自行車充電器的工作原理框圖

圖1電動自行車充電器的工作原理框圖

  這類充電器由于本身的工作特性會產生較強的電磁干擾, 其中由基本整流電路產生的高次諧波干擾和電壓轉換電路產生的尖峰電壓的干擾是主要因素, 特別是高次諧波會沿著輸電線路產生傳導干擾和輻射干擾, 一方面使接在其前端的電源線上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)路(lu)波(bo)(bo)發生(sheng)(sheng)畸變, 另一(yi)方(fang)面通(tong)過(guo)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)線產生(sheng)(sheng)射(she)頻干(gan)(gan)擾(rao)(rao), 這些(xie)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)信號既占有(you)較寬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率范圍(wei)(wei), 又有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅度, 所以會對周圍(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)通(tong)信和電(dian)(dian)(dian)子(zi)設(she)備造(zao)(zao)成干(gan)(gan)擾(rao)(rao)。因此充電(dian)(dian)(dian)器通(tong)常會在電(dian)(dian)(dian)路(lu)中附(fu)加上一(yi)個(ge)(ge)高頻濾(lv)波(bo)(bo)電(dian)(dian)(dian)路(lu)和磁(ci)環(huan), 用來(lai)抑制傳導(dao)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)和輻射(she)干(gan)(gan)擾(rao)(rao), 但是越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廠家(jia)為(wei)了節省(sheng)成本, 在生(sheng)(sheng)產過(guo)程中就(jiu)省(sheng)去了濾(lv)波(bo)(bo)電(dian)(dian)(dian)路(lu), 而(er)且大(da)(da)多(duo)采用塑料(liao)外殼(ke), 沒有(you)選用合適的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外殼(ke)對其進行(xing)屏蔽, 致使產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高次諧波(bo)(bo)以電(dian)(dian)(dian)磁(ci)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式(shi)向空中輻射(she),成為(wei)一(yi)個(ge)(ge)嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)源(yuan), 干(gan)(gan)擾(rao)(rao)信號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率可延(yan)伸到(dao)30MH z以上, 能對大(da)(da)概(gai)5 m 范圍(wei)(wei)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)HFC 網絡(luo)造(zao)(zao)成干(gan)(gan)擾(rao)(rao)。

  與天(tian)線接收原理相同(tong), 同(tong)軸電(dian)(dian)纜(lan)也會(hui)“ 接收”這些干(gan)擾(rao), 即(ji)干(gan)擾(rao)電(dian)(dian)磁場在(zai)電(dian)(dian)纜(lan)上(shang)產生干(gan)擾(rao)感(gan)(gan)應電(dian)(dian)流, 這個感(gan)(gan)應電(dian)(dian)流會(hui)在(zai)電(dian)(dian)纜(lan)外導(dao)體(編(bian)織(zhi)網(wang))縱向(xiang)電(dian)(dian)阻上(shang)產生干(gan)擾(rao)感(gan)(gan)應電(dian)(dian)壓, 感(gan)(gan)應電(dian)(dian)壓剛好(hao)串聯在(zai)有線信號傳輸(shu)回路長長的地線中, 形成干(gan)擾(rao), 干(gan)擾(rao)信號的頻率剛好(hao)落在(zai)反(fan)向(xiang)通道(dao)(dao)的范圍內( 5~ 65 MH z), 就(jiu)會(hui)使通道(dao)(dao)的誤碼(ma)率明顯上(shang)升, 通道(dao)(dao)利用(yong)率降低, 造成網(wang)絡擁(yong)塞。

  4  干擾的排查

  這類干(gan)擾信號強, 而且(qie)持續時間長, 只要及時響應, 按照一般(ban)噪(zao)聲的(de)排查方法通常都可以查到干(gan)擾源。

  下面以本單位配備的(de)860 DSP分(fen)析儀為例(li)(與前端Trilithic 9581SST配合使用)說明排查步驟:

  ( 1)確定受干(gan)擾影響的(de)CMTS端口(kou)下(xia)所帶光(guang)節點情(qing)況(kuang);( 2)用860 DSP分析儀(yi)的(de)SSR 來(lai)測(ce)(ce)試各光(guang)節點反向光(guang)收(shou)測(ce)(ce)試口(kou)5~ 65MHz回(hui)傳波形(xing);( 3)根(gen)據(ju)(ju)測(ce)(ce)得的(de)回(hui)傳通道(dao)頻譜的(de)比較(正常回(hui)傳通道(dao)的(de)底(di)(di)噪(zao)通常低(di)于- 30dB ) , 確定有干(gan)擾的(de)光(guang)節點(見圖2、圖3) ;( 4)到該光(guang)機處(chu), 用同樣方法確定干(gan)擾來(lai)自光(guang)機的(de)哪一個端口(kou), 然(ran)后逐級(ji)往下(xia)排查, 直到查找到干(gan)擾源;( 5)根(gen)據(ju)(ju)實(shi)際情(qing)況(kuang)是否(fou)能徹底(di)(di)解決(jue)噪(zao)聲源, 如不(bu)行就用高通濾波器將(jiang)其(qi)隔離。

正常的反向通道頻譜

圖2 正常的反向通道頻譜
存在干擾的反向通道頻譜
圖3 存在干(gan)擾(rao)的反向通道頻譜

  5  干擾的處理方法

  從理論上來說, 對充電器進行改造使其符合電(dian)磁(ci)兼容(rong)的標準或者用金(jin)屬外(wai)殼(ke)對其屏(ping)蔽, 都(dou)可以(yi)消除或者抑制(zhi)干(gan)擾(rao), 但現(xian)實明顯(xian)不(bu)可行, 因(yin)此只有在被干(gan)擾(rao)的網(wang)絡上采取措施, 對干(gan)擾(rao)進行堵(du)截(jie), 提高網(wang)絡的抗干(gan)擾(rao)能力。

  以往筆者在工作中發(fa)現有噪(zao)聲干(gan)(gan)(gan)擾(rao)(rao)時, 通(tong)常采用(yong)加(jia)裝高(gao)隔(ge)離度(du)(du)的(de)(de)終端盒、分支器, 或將(jiang)(jiang)用(yong)戶線更(geng)換成(cheng)高(gao)屏蔽(bi)的(de)(de)線纜, 或把(ba)空載口接75Ω 負載電阻等(deng)方法均能有效地將(jiang)(jiang)噪(zao)聲隔(ge)離, 但是(shi)發(fa)現采用(yong)上述方法都不(bu)能徹底消除充電器引(yin)起的(de)(de)這類干(gan)(gan)(gan)擾(rao)(rao), 只能在一定程度(du)(du)上減弱干(gan)(gan)(gan)擾(rao)(rao)的(de)(de)強度(du)(du), 因此在確(que)定噪(zao)聲是(shi)由哪一條(tiao)支路匯(hui)聚(ju)的(de)(de)后, 只好(hao)采用(yong)高(gao)通(tong)濾波(bo)器將(jiang)(jiang)干(gan)(gan)(gan)擾(rao)(rao)進行(xing)隔(ge)離。

  6  防止和抑制充電器干擾的措施

  在當地, 這類的(de)噪(zao)聲干(gan)(gan)擾有(you)愈演愈烈的(de)趨(qu)勢, 目前我們(men)只(zhi)能通過用(yong)戶故(gu)障(zhang)報修來發現一(yi)單(dan)處理一(yi)單(dan), 只(zhi)能被動地去排查。做到(dao)防患于(yu)未然, 提(ti)高網(wang)絡的(de)抗干(gan)(gan)擾能力(li), 才是(shi)最好(hao)的(de)策略(lve), 根據經驗和(he)探(tan)索(suo), 筆者提(ti)出以(yi)下(xia)幾條防止和(he)減輕充電(dian)器干(gan)(gan)擾有(you)線電(dian)視網(wang)絡的(de)措施, 供(gong)作參考(kao)和(he)選用(yong)。

  ( 1)做好有(you)線(xian)電(dian)視網絡的(de)(de)接(jie)(jie)地(di), 選好線(xian)纜的(de)(de)敷設位置(zhi)(zhi)。筆(bi)者在(zai)實際(ji)中發現, 充電(dian)器(qi)的(de)(de)干擾通常發生在(zai)居民樓(lou)底層的(de)(de)車庫(ku)或者商(shang)鋪, 因(yin)為這(zhe)(zhe)類地(di)方(fang)是電(dian)動自(zi)行車比較(jiao)集中的(de)(de)場所, 房(fang)內面積(ji)相對(dui)(dui)狹小, 通常充電(dian)器(qi)就在(zai)機頂(ding)盒(he)旁邊(bian)充電(dian), 加(jia)上這(zhe)(zhe)些地(di)方(fang)的(de)(de)放(fang)大器(qi)、分支分配器(qi)和線(xian)纜安裝的(de)(de)位置(zhi)(zhi)相對(dui)(dui)低(di), 所以(yi)十分容易受到(dao)干擾, 因(yin)此這(zhe)(zhe)些地(di)方(fang)的(de)(de)放(fang)大器(qi)和鋼絞線(xian)必須可靠接(jie)(jie)地(di), 以(yi)加(jia)強自(zi)身的(de)(de)屏(ping)蔽(bi)效果, 選用四屏(ping)蔽(bi)的(de)(de)線(xian)纜, 盡(jin)量將電(dian)纜敷設在(zai)相對(dui)(dui)較(jiao)高(gao)的(de)(de)位置(zhi)(zhi), 對(dui)(dui)破(po)損(sun)的(de)(de)電(dian)纜盡(jin)快(kuai)更(geng)換, 這(zhe)(zhe)樣電(dian)纜受到(dao)的(de)(de)輻射弱些。

  ( 2)采取措施保證電(dian)纜的(de)接頭(tou)(tou)可靠。接頭(tou)(tou)工(gong)藝要嚴格(ge)要求, 制作不合格(ge)、有轉接、未(wei)壓(ya)接完全的(de)接頭(tou)(tou)是非(fei)常容易串入噪(zao)聲的(de)。放大器(qi)的(de)連接盡量采用(yong)直通型接頭(tou)(tou), 接頭(tou)(tou)要特別(bie)注意防水(shui), 以免接頭(tou)(tou)進水(shui)造(zao)成外(wai)導(dao)(dao)體編織網(wang)霉斷, 導(dao)(dao)致屏蔽不良(liang)而串入干擾信(xin)號。

  ( 3)預(yu)計電(dian)動自行車比較集中的(de)地(di)方的(de)放(fang)大(da)器,可先接上(shang)高(gao)通濾波器, 做到防患于未然(ran), 防止噪(zao)聲的(de)串入而影(ying)響大(da)片(pian)的(de)用戶。

  ( 4)建議用戶購買和使用符合電磁輻射標準的充電器, 充電的(de)時候, 充電器盡量(liang)遠(yuan)離電視終端。

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