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(cheng)為干擾(rao)有線(xian)電視網絡的一個危害嚴(yan)重的、常見的干擾(rao)源, 本文對這個問題進行分析探(tan)討(tao), 提出解決方法和防御措施。
2 干擾的現象和危害
充電器干(gan)擾有線(xian)電視網絡時, 寬(kuan)帶(dai)(dai)業務上(shang)行通(tong)道的(de)(de)噪聲明顯提(ti)高, 光點所在的(de)(de)CMTS的(de)(de)上(shang)行端(duan)口的(de)(de)載噪比有不同程度的(de)(de)降低(di)(降幅最高可達十幾個dB) , 從而引起該上(shang)行端(duan)口所帶(dai)(dai)的(de)(de)用(yong)戶(hu)不能正常上(shang)網, 其影響(xiang)(xiang)面(mian)較廣(guang), 具體表現為CM ( Cab leModem)丟包嚴重(zhong)甚至(zhi)掉線(xian), 用(yong)戶(hu)感覺到網速明顯變慢, 網絡時斷時續, 這類干(gan)擾嚴重(zhong)影響(xiang)(xiang)了有線(xian)電視網絡的(de)(de)穩定性和(he)用(yong)戶(hu)的(de)(de)上(shang)網質量(liang)。
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。

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(shang)的(de)(de)(de)電(dian)路波(bo)發生(sheng)(sheng)畸變, 另一方(fang)面通過電(dian)源(yuan)線產生(sheng)(sheng)射頻干(gan)擾(rao)(rao)(rao), 這些干(gan)擾(rao)(rao)(rao)信(xin)號(hao)既占有(you)較寬的(de)(de)(de)頻率范圍, 又有(you)一定的(de)(de)(de)幅(fu)度(du), 所以(yi)會(hui)對周圍的(de)(de)(de)通信(xin)和電(dian)子(zi)設備造成(cheng)(cheng)干(gan)擾(rao)(rao)(rao)。因(yin)此充電(dian)器通常會(hui)在(zai)電(dian)路中附加上(shang)一個高(gao)頻濾波(bo)電(dian)路和磁環, 用來抑制傳導干(gan)擾(rao)(rao)(rao)和輻(fu)射干(gan)擾(rao)(rao)(rao), 但是越來越多的(de)(de)(de)廠(chang)家為了節省成(cheng)(cheng)本(ben), 在(zai)生(sheng)(sheng)產過程中就省去了濾波(bo)電(dian)路, 而且大(da)多采(cai)用塑(su)料外(wai)殼(ke), 沒(mei)有(you)選用合適的(de)(de)(de)金屬(shu)材料的(de)(de)(de)外(wai)殼(ke)對其進行屏蔽, 致使產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)高(gao)次諧波(bo)以(yi)電(dian)磁波(bo)的(de)(de)(de)方(fang)式向空中輻(fu)射,成(cheng)(cheng)為一個嚴重的(de)(de)(de)干(gan)擾(rao)(rao)(rao)源(yuan), 干(gan)擾(rao)(rao)(rao)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)頻率可延伸到30MH z以(yi)上(shang), 能對大(da)概5 m 范圍內的(de)(de)(de)HFC 網絡造成(cheng)(cheng)干(gan)擾(rao)(rao)(rao)。
與天(tian)線(xian)(xian)接收原理(li)相同(tong), 同(tong)軸電(dian)(dian)纜(lan)也會“ 接收”這些干(gan)擾(rao), 即干(gan)擾(rao)電(dian)(dian)磁場在電(dian)(dian)纜(lan)上(shang)產(chan)生干(gan)擾(rao)感應(ying)電(dian)(dian)流(liu), 這個感應(ying)電(dian)(dian)流(liu)會在電(dian)(dian)纜(lan)外導體(編織(zhi)網)縱向(xiang)電(dian)(dian)阻上(shang)產(chan)生干(gan)擾(rao)感應(ying)電(dian)(dian)壓, 感應(ying)電(dian)(dian)壓剛好串聯(lian)在有線(xian)(xian)信號(hao)傳(chuan)輸回(hui)路長(chang)長(chang)的(de)地(di)線(xian)(xian)中, 形(xing)成(cheng)干(gan)擾(rao), 干(gan)擾(rao)信號(hao)的(de)頻率剛好落在反向(xiang)通道(dao)的(de)范(fan)圍內( 5~ 65 MH z), 就會使通道(dao)的(de)誤碼率明顯上(shang)升, 通道(dao)利(li)用率降低, 造(zao)成(cheng)網絡擁塞(sai)。
4 干擾的排查
這類干擾信號強, 而且持續時(shi)間(jian)長(chang), 只要(yao)及時(shi)響應, 按(an)照一般(ban)噪聲的排查方法(fa)通常都可以查到干擾源。
下(xia)面以本單位配備的(de)860 DSP分(fen)析(xi)儀為例(與前端(duan)Trilithic 9581SST配合(he)使用(yong))說明排(pai)查步(bu)驟:
( 1)確(que)定受干(gan)擾影響的(de)(de)(de)CMTS端口下所(suo)帶光(guang)節點(dian)情(qing)況(kuang);( 2)用860 DSP分析儀的(de)(de)(de)SSR 來測(ce)(ce)試各光(guang)節點(dian)反向光(guang)收測(ce)(ce)試口5~ 65MHz回傳波形;( 3)根據測(ce)(ce)得的(de)(de)(de)回傳通道頻譜的(de)(de)(de)比較(jiao)(正常回傳通道的(de)(de)(de)底(di)噪通常低于- 30dB ) , 確(que)定有干(gan)擾的(de)(de)(de)光(guang)節點(dian)(見圖2、圖3) ;( 4)到(dao)該光(guang)機處, 用同樣(yang)方法(fa)確(que)定干(gan)擾來自光(guang)機的(de)(de)(de)哪一個端口, 然后逐級往下排查(cha), 直到(dao)查(cha)找(zhao)到(dao)干(gan)擾源;( 5)根據實際情(qing)況(kuang)是否能徹底(di)解決噪聲源, 如不(bu)行就用高(gao)通濾(lv)波器將(jiang)其(qi)隔離。

圖2 正常的反向通道頻譜

圖3 存在(zai)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(xing)(xing)改造(zao)使其符(fu)合電磁兼容的標準或(huo)者用金屬外(wai)殼(ke)對其屏蔽(bi), 都可(ke)以消(xiao)除(chu)或(huo)者抑制干(gan)擾(rao), 但現(xian)實明(ming)顯(xian)不可(ke)行(xing)(xing), 因此只有在被干(gan)擾(rao)的網(wang)絡(luo)上采取措施, 對干(gan)擾(rao)進行(xing)(xing)堵截, 提高網(wang)絡(luo)的抗(kang)干(gan)擾(rao)能力。
以往筆者在(zai)工(gong)作(zuo)中發現有(you)噪聲(sheng)干(gan)擾時, 通常采(cai)(cai)用(yong)加裝高隔(ge)(ge)離度的(de)終端盒、分支(zhi)器(qi), 或將(jiang)用(yong)戶線更(geng)換成(cheng)高屏蔽的(de)線纜, 或把空載口接75Ω 負載電(dian)阻等方法(fa)均能(neng)有(you)效(xiao)地將(jiang)噪聲(sheng)隔(ge)(ge)離, 但是發現采(cai)(cai)用(yong)上述方法(fa)都不能(neng)徹(che)底消(xiao)除(chu)充電(dian)器(qi)引起(qi)的(de)這類干(gan)擾, 只能(neng)在(zai)一定(ding)程度上減弱干(gan)擾的(de)強度, 因此在(zai)確定(ding)噪聲(sheng)是由哪一條支(zhi)路匯聚(ju)的(de)后, 只好(hao)采(cai)(cai)用(yong)高通濾(lv)波器(qi)將(jiang)干(gan)擾進行隔(ge)(ge)離。
6 防止和抑制充電器干擾的措施
在(zai)當地(di), 這類的噪聲干(gan)擾(rao)有(you)愈(yu)演愈(yu)烈(lie)的趨勢, 目(mu)前我們只(zhi)(zhi)能(neng)(neng)通過用戶故障報(bao)修(xiu)來發現一單處(chu)理(li)一單, 只(zhi)(zhi)能(neng)(neng)被動(dong)地(di)去排(pai)查。做到防(fang)患于未然, 提(ti)高(gao)網(wang)絡(luo)的抗干(gan)擾(rao)能(neng)(neng)力(li), 才是最(zui)好的策略, 根據經驗和探(tan)索, 筆(bi)者提(ti)出以下(xia)幾條防(fang)止(zhi)和減輕(qing)充電器干(gan)擾(rao)有(you)線電視網(wang)絡(luo)的措施, 供作(zuo)參考和選(xuan)用。
( 1)做好有線(xian)電(dian)(dian)視網絡的(de)接(jie)(jie)地, 選好線(xian)纜(lan)(lan)的(de)敷設(she)位(wei)置(zhi)。筆者(zhe)在實(shi)際中(zhong)發現, 充電(dian)(dian)器(qi)的(de)干擾(rao)通常(chang)發生在居民(min)樓底層的(de)車庫(ku)或者(zhe)商鋪, 因(yin)為這類地方是電(dian)(dian)動(dong)自(zi)行(xing)車比較集中(zhong)的(de)場所, 房(fang)內面積相對(dui)(dui)狹小, 通常(chang)充電(dian)(dian)器(qi)就(jiu)在機頂(ding)盒旁(pang)邊(bian)充電(dian)(dian), 加上這些(xie)地方的(de)放大器(qi)、分(fen)支分(fen)配器(qi)和線(xian)纜(lan)(lan)安裝的(de)位(wei)置(zhi)相對(dui)(dui)低, 所以(yi)十分(fen)容(rong)易(yi)受到(dao)干擾(rao), 因(yin)此(ci)這些(xie)地方的(de)放大器(qi)和鋼絞線(xian)必須可靠接(jie)(jie)地, 以(yi)加強(qiang)自(zi)身的(de)屏蔽(bi)效果, 選用(yong)四屏蔽(bi)的(de)線(xian)纜(lan)(lan), 盡(jin)量(liang)將電(dian)(dian)纜(lan)(lan)敷設(she)在相對(dui)(dui)較高的(de)位(wei)置(zhi), 對(dui)(dui)破損(sun)的(de)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)盡(jin)快(kuai)更換, 這樣(yang)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)受到(dao)的(de)輻射弱些(xie)。
( 2)采取措(cuo)施保證電纜的(de)接(jie)(jie)頭(tou)可靠(kao)。接(jie)(jie)頭(tou)工(gong)藝(yi)要嚴格(ge)要求(qiu), 制作不合格(ge)、有轉接(jie)(jie)、未壓接(jie)(jie)完全的(de)接(jie)(jie)頭(tou)是(shi)非常容易串(chuan)入噪聲的(de)。放大器的(de)連接(jie)(jie)盡(jin)量(liang)采用直通型接(jie)(jie)頭(tou), 接(jie)(jie)頭(tou)要特別注意防(fang)水, 以免接(jie)(jie)頭(tou)進水造成外導體編織網霉斷(duan), 導致屏蔽不良(liang)而串(chuan)入干擾信號。
( 3)預計電(dian)動自行(xing)車比較集中的(de)地方的(de)放大(da)器(qi),可(ke)先接上高(gao)通濾波器(qi), 做到防患于未然, 防止噪聲的(de)串入而影響大(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, 充電的時候(hou), 充電器盡量遠(yuan)離電視終(zhong)端。
