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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(dian)視(shi)網絡的一個危害嚴重的、常見的干擾源, 本文對這個問題進行分析探討(tao), 提出解(jie)決方(fang)法和防御措(cuo)施。

  2  干擾的現象和危害

  充電器干擾(rao)有(you)線電視網絡時, 寬帶業(ye)務上(shang)(shang)(shang)行(xing)通道的(de)噪聲明(ming)顯提高(gao), 光點所在的(de)CMTS的(de)上(shang)(shang)(shang)行(xing)端口(kou)的(de)載噪比有(you)不同程度的(de)降低(降幅(fu)最高(gao)可(ke)達(da)十幾個dB) , 從而引起該上(shang)(shang)(shang)行(xing)端口(kou)所帶的(de)用戶不能正常上(shang)(shang)(shang)網, 其影響面較(jiao)廣(guang), 具體表現為CM ( Cab leModem)丟包嚴重(zhong)甚(shen)至掉線, 用戶感覺到網速明(ming)顯變慢(man), 網絡時斷(duan)時續, 這(zhe)類干擾(rao)嚴重(zhong)影響了有(you)線電視網絡的(de)穩(wen)定性和用戶的(de)上(shang)(shang)(shang)網質量。

  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)電(dian)(dian)路波(bo)發生畸變, 另(ling)一(yi)(yi)方面通過電(dian)(dian)源線產(chan)生射(she)頻干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao), 這些干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)信號(hao)既占有較寬的(de)(de)(de)頻率范(fan)圍(wei), 又有一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)幅度(du), 所以(yi)會(hui)對周圍(wei)的(de)(de)(de)通信和電(dian)(dian)子(zi)設備造成(cheng)(cheng)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)。因(yin)此充電(dian)(dian)器通常會(hui)在(zai)電(dian)(dian)路中(zhong)附加上一(yi)(yi)個高(gao)(gao)頻濾波(bo)電(dian)(dian)路和磁(ci)環, 用(yong)來(lai)抑制傳導干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)和輻射(she)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao), 但是(shi)越來(lai)越多的(de)(de)(de)廠家為了(le)節省(sheng)成(cheng)(cheng)本(ben), 在(zai)生產(chan)過程中(zhong)就省(sheng)去了(le)濾波(bo)電(dian)(dian)路, 而且大(da)多采(cai)用(yong)塑(su)料(liao)外殼(ke), 沒有選(xuan)用(yong)合適的(de)(de)(de)金屬材料(liao)的(de)(de)(de)外殼(ke)對其進行(xing)屏蔽, 致(zhi)使產(chan)生的(de)(de)(de)高(gao)(gao)次諧(xie)波(bo)以(yi)電(dian)(dian)磁(ci)波(bo)的(de)(de)(de)方式向(xiang)空(kong)中(zhong)輻射(she),成(cheng)(cheng)為一(yi)(yi)個嚴重的(de)(de)(de)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)源, 干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)信號(hao)的(de)(de)(de)頻率可(ke)延伸到30MH z以(yi)上, 能對大(da)概5 m 范(fan)圍(wei)內的(de)(de)(de)HFC 網絡造成(cheng)(cheng)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)。

  與天線接收(shou)原理相同(tong), 同(tong)軸電(dian)(dian)(dian)纜(lan)也(ye)會(hui)(hui)“ 接收(shou)”這些(xie)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao), 即干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)電(dian)(dian)(dian)磁場(chang)在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)纜(lan)上產生干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)感(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)流, 這個感(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)流會(hui)(hui)在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)纜(lan)外導體(ti)(編(bian)織網)縱向電(dian)(dian)(dian)阻上產生干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)感(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)壓, 感(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)壓剛好串聯在(zai)(zai)有線信(xin)號傳輸回(hui)路長(chang)長(chang)的(de)地(di)線中, 形成干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao), 干(gan)(gan)擾(rao)(rao)(rao)信(xin)號的(de)頻(pin)率(lv)剛好落(luo)在(zai)(zai)反向通道的(de)范圍內( 5~ 65 MH z), 就會(hui)(hui)使通道的(de)誤碼率(lv)明顯上升, 通道利用率(lv)降(jiang)低, 造成網絡擁塞。

  4  干擾的排查

  這類干(gan)擾(rao)信號強, 而且持(chi)續時間長, 只要及時響(xiang)應, 按(an)照一般(ban)噪聲的排查方法通常都可以(yi)查到干(gan)擾(rao)源。

  下面(mian)以本單位配備(bei)的860 DSP分析(xi)儀為例(與(yu)前端Trilithic 9581SST配合使用)說(shuo)明排查步驟:

  ( 1)確(que)定受干擾(rao)影響的(de)CMTS端口下所帶(dai)光(guang)節(jie)點(dian)情況;( 2)用860 DSP分析儀的(de)SSR 來測試各光(guang)節(jie)點(dian)反向光(guang)收測試口5~ 65MHz回傳(chuan)波(bo)形;( 3)根據測得的(de)回傳(chuan)通(tong)道(dao)頻(pin)譜的(de)比(bi)較(正常回傳(chuan)通(tong)道(dao)的(de)底噪(zao)(zao)通(tong)常低于- 30dB ) , 確(que)定有干擾(rao)的(de)光(guang)節(jie)點(dian)(見圖(tu)2、圖(tu)3) ;( 4)到該光(guang)機處, 用同(tong)樣方(fang)法(fa)確(que)定干擾(rao)來自光(guang)機的(de)哪一(yi)個端口, 然后逐級(ji)往下排查, 直到查找到干擾(rao)源;( 5)根據實際情況是(shi)否能徹底解決噪(zao)(zao)聲(sheng)源, 如(ru)不行就用高(gao)通(tong)濾波(bo)器將其隔離。

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 存在干擾的(de)反向通(tong)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(zao)使(shi)其符合電磁兼(jian)容的標準或者用金屬外殼對其屏蔽, 都可(ke)以(yi)消除或者抑制干擾(rao), 但現(xian)實明顯不可(ke)行, 因此(ci)只有在被干擾(rao)的網(wang)絡上采取措施, 對干擾(rao)進行堵截, 提高網(wang)絡的抗干擾(rao)能力。

  以往筆者在(zai)工(gong)作中(zhong)發(fa)現有噪(zao)聲(sheng)干(gan)(gan)擾(rao)(rao)時, 通(tong)常采用加裝高(gao)隔離度的終端盒、分支(zhi)(zhi)器, 或將用戶線(xian)更(geng)換成高(gao)屏蔽(bi)的線(xian)纜, 或把空載口接75Ω 負載電(dian)阻等方法均能(neng)(neng)有效地將噪(zao)聲(sheng)隔離, 但是(shi)發(fa)現采用上(shang)(shang)述(shu)方法都不能(neng)(neng)徹底消除充電(dian)器引起的這類干(gan)(gan)擾(rao)(rao), 只能(neng)(neng)在(zai)一(yi)(yi)定程(cheng)度上(shang)(shang)減弱干(gan)(gan)擾(rao)(rao)的強(qiang)度, 因此在(zai)確定噪(zao)聲(sheng)是(shi)由哪一(yi)(yi)條支(zhi)(zhi)路匯聚的后(hou), 只好采用高(gao)通(tong)濾波器將干(gan)(gan)擾(rao)(rao)進(jin)行隔離。

  6  防止和抑制充電器干擾的措施

  在當地, 這(zhe)類(lei)的(de)噪(zao)聲干(gan)擾有(you)愈演愈烈(lie)的(de)趨(qu)勢, 目前我們只能(neng)通過(guo)用戶故(gu)障報修來(lai)發現一(yi)單(dan)處理一(yi)單(dan), 只能(neng)被動(dong)地去排查。做到防(fang)患于未(wei)然, 提(ti)高網絡的(de)抗干(gan)擾能(neng)力(li), 才是(shi)最好(hao)的(de)策略, 根據經驗和(he)探索, 筆者(zhe)提(ti)出以(yi)下幾(ji)條防(fang)止(zhi)和(he)減輕充電器干(gan)擾有(you)線(xian)電視網絡的(de)措施(shi), 供作(zuo)參考和(he)選用。

  ( 1)做好有線電(dian)(dian)視網絡(luo)的(de)(de)(de)(de)接(jie)地(di), 選好線纜(lan)的(de)(de)(de)(de)敷(fu)設位(wei)置。筆(bi)者在實際中(zhong)發現, 充電(dian)(dian)器(qi)的(de)(de)(de)(de)干擾通常(chang)發生(sheng)在居民(min)樓(lou)底層(ceng)的(de)(de)(de)(de)車庫(ku)或者商鋪, 因(yin)為這類(lei)地(di)方(fang)是電(dian)(dian)動(dong)自行車比(bi)較集中(zhong)的(de)(de)(de)(de)場所, 房內面積相(xiang)對(dui)(dui)(dui)狹小, 通常(chang)充電(dian)(dian)器(qi)就在機頂盒(he)旁邊充電(dian)(dian), 加上這些(xie)地(di)方(fang)的(de)(de)(de)(de)放大器(qi)、分(fen)支分(fen)配器(qi)和線纜(lan)安裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)位(wei)置相(xiang)對(dui)(dui)(dui)低, 所以十分(fen)容易受到(dao)干擾, 因(yin)此這些(xie)地(di)方(fang)的(de)(de)(de)(de)放大器(qi)和鋼絞線必須可(ke)靠接(jie)地(di), 以加強自身的(de)(de)(de)(de)屏(ping)蔽效果(guo), 選用四(si)屏(ping)蔽的(de)(de)(de)(de)線纜(lan), 盡量將(jiang)電(dian)(dian)纜(lan)敷(fu)設在相(xiang)對(dui)(dui)(dui)較高的(de)(de)(de)(de)位(wei)置, 對(dui)(dui)(dui)破損的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)纜(lan)盡快更(geng)換, 這樣電(dian)(dian)纜(lan)受到(dao)的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射弱些(xie)。

  ( 2)采取(qu)措施保(bao)證(zheng)電纜的接(jie)(jie)(jie)頭可靠。接(jie)(jie)(jie)頭工藝要嚴(yan)格要求, 制作不合格、有轉接(jie)(jie)(jie)、未壓接(jie)(jie)(jie)完全的接(jie)(jie)(jie)頭是非(fei)常容(rong)易串入(ru)噪(zao)聲的。放大器(qi)的連接(jie)(jie)(jie)盡(jin)量采用(yong)直通型接(jie)(jie)(jie)頭, 接(jie)(jie)(jie)頭要特別注意(yi)防水, 以免接(jie)(jie)(jie)頭進水造成外導(dao)體編織(zhi)網霉斷(duan), 導(dao)致屏蔽不良(liang)而串入(ru)干擾信號。

  ( 3)預計電(dian)動自行車比較集中的(de)地方的(de)放(fang)大(da)器,可先接(jie)上高通濾波器, 做到防患(huan)于(yu)未然, 防止噪聲的(de)串入而影(ying)響(xiang)大(da)片的(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(dian)的時候(hou), 充電(dian)器盡量遠離電(dian)視終端。

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