王家映

論CATV系統(tǒng)中的接“地”設(shè)計(jì)

王家映

（作者單位：景東廣播電視臺(tái)）

CATV系統(tǒng)中的接“地”設(shè)計(jì)具備諸多優(yōu)點(diǎn)，該項(xiàng)目可以有效保證電纜網(wǎng)供電系統(tǒng)的安全，而且接地處理還為故障電流提供了一個(gè)低阻抗的通路，使故障電流得以順利通過，如釋放閃電的過程可以使電纜網(wǎng)免受雷電的侵害。因此，科學(xué)地設(shè)計(jì)CATV系統(tǒng)中的接“地”問題已經(jīng)成為當(dāng)前行業(yè)建設(shè)的一個(gè)重要課題。然而，要尋求CATV系統(tǒng)中接地設(shè)計(jì)的科學(xué)方法，就必須加強(qiáng)我們當(dāng)前對該方法的重視程度。基于此，首先闡述了前端的接地設(shè)計(jì)，然后詳細(xì)分析了干線多點(diǎn)接地對系統(tǒng)的影響和50Hz交流信號通過地線對系統(tǒng)的干擾。

CATV系統(tǒng)；接“地”設(shè)計(jì)；避雷

常用的各種電子設(shè)備中所謂的接“地”，并不是所有的都指接入大地。這是由于理想中的“地”并非我們實(shí)際賴以生存的大地的“地”。事實(shí)上，接地是一個(gè)相對概念。因?yàn)椴煌胤降耐寥罈l件、接地導(dǎo)體長度以及表面的導(dǎo)電性各不相同，所以跟大地接觸以傳導(dǎo)電流的有效性的狀況是非常復(fù)雜的。傳統(tǒng)觀念中，人們?yōu)榱税踩鹨娡ǔ?huì)盡量多地設(shè)置接地點(diǎn)，從安全角度來考慮是有科學(xué)依據(jù)的，但是綜合考察供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性后卻是不科學(xué)的。在對電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該充分考慮多方面的因素。首先，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考察系統(tǒng)內(nèi)各單元流經(jīng)地線公共阻抗的時(shí)候產(chǎn)生的電流而導(dǎo)致的噪聲電壓；其次，外界的干擾信號也會(huì)對系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，所以要盡量避免受到外界信號的干擾；最后，系統(tǒng)安全問題是相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該首要考慮的問題。針對規(guī)劃接地位置這一方面，國外普遍操作方法是遵循法規(guī)的最低要求來進(jìn)行接地處理的，而不是盲目地為了保證安全性過多的接地。這也是具備一定理論依據(jù)的，進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析可以發(fā)現(xiàn)，附加接地點(diǎn)會(huì)在瞬間增大電壓從而導(dǎo)致破壞。同時(shí)，也會(huì)增大過流造成的連接頭和設(shè)備箱損壞的概率。

1　前端的接地設(shè)計(jì)

在對CATV系統(tǒng)前端進(jìn)行接地設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該首要考察系統(tǒng)的防雷設(shè)施?，F(xiàn)存的CATV系統(tǒng)很多都采取了必要的防雷措施。目前的防雷措施有很多種，有的是利用鋼角、鋼筋在地下挖坑布網(wǎng)后進(jìn)行焊接處理，再將地下布置好的避雷網(wǎng)和避雷塔通過鋼筋進(jìn)行牢固焊接，還有的是采取了天線塔避雷的方式來達(dá)到有效防雷的目的。CATV系統(tǒng)中前端的信噪比對該系統(tǒng)有著非常重要的影響，由于CATV系統(tǒng)是高頻系統(tǒng)，所以其傳輸?shù)纳漕l信號比較微弱。CATV系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)該鋪設(shè)專門的電氣地線，但是目前所使用的大多素的CATV系統(tǒng)將電氣地線直接并接在系統(tǒng)的防雷針上。這種設(shè)計(jì)方法在常規(guī)工作中可以有效地防止系統(tǒng)受到外界的干擾。但是，應(yīng)該引起我們注意的是，在遇到雷擊的時(shí)候，防雷地線和電氣地線會(huì)處于同一個(gè)電位水平。由于瞬間聚集的大量正電荷使地線上的點(diǎn)位迅速升高，從而形成特別高的反向電壓。這種情況是極其危險(xiǎn)的，它會(huì)對用于正常工作的大量設(shè)備設(shè)施、部件等產(chǎn)生難以估量的摧毀作用。所以，在CATV系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該盡量鋪設(shè)單獨(dú)的接入大地的底線，嚴(yán)格避免直接將電氣地線和防雷地線接在一起的現(xiàn)象發(fā)生，從而有效保障設(shè)備安全。當(dāng)實(shí)際條件限制無法鋪設(shè)單獨(dú)接入大地的底線的時(shí)候應(yīng)該對電氣地線不做處理。同時(shí)，還應(yīng)該做到避免產(chǎn)生干擾的設(shè)備的地線跟電氣入地線相接，從而減少干擾信號對前端的影響。

2　干線多點(diǎn)接地對系統(tǒng)的影響

CATV系統(tǒng)一般具備多級干線放大器。為了達(dá)到有效保護(hù)干放在受到雷擊是不會(huì)受到損失的目的，傳輸系統(tǒng)中除去前端接入大地的電氣地線，又將電氣地線多處接入地（用鐵絲將各級干線放大器的外殼接入大地）。由于各處接地體的幾何情況、埋深等各不相同導(dǎo)致不同地方的接地電阻和電位各不相同。

針對系統(tǒng)傳輸級數(shù)和接地點(diǎn)數(shù)目對傳輸質(zhì)量的影響進(jìn)行以下分析。如圖1所示，設(shè)電纜外層等電阻、甲乙兩地間等效電阻、乙地的接地電阻分別為R1、R2和R3。對前端地線上電流傳輸進(jìn)行以下處理，一部分經(jīng)過電纜外層部分和乙地接地部分達(dá)到乙地；另一部分經(jīng)過甲乙兩地之間的等效電阻R2到達(dá)乙地。A點(diǎn)電位是電位差在R1和R3之間分壓的結(jié)果。所以，輸出信號V0經(jīng)過傳輸?shù)竭_(dá)乙地后即成了V0+VA（其中，V0為射頻信號，VA是因地電流在A點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲電壓）。同理，在丙地的信號會(huì)放大為V0+VA+VB（其中VB是在B點(diǎn)形成的噪聲電壓）。通過以上分析可以知道傳輸級數(shù)和接地點(diǎn)數(shù)目越多，信號的噪比越低，傳輸質(zhì)量越差。

由于傳輸干線通常位于供電、電線桿、郵電桿等共桿架設(shè)、電力線以及電纜的下方，且保持一點(diǎn)的距離，所以可以保證干線傳輸系統(tǒng)不會(huì)成為引雷器。值得注意的是這種架設(shè)方式無法防止電線桿受到雷擊。對于多點(diǎn)接地方案，在被雷擊中之后，電氣地線的點(diǎn)位會(huì)隨同該地的地點(diǎn)位一起急劇上升，這就相當(dāng)于給放大器加上了一個(gè)非常大的反直流電壓。因此，使晶體管、集成塊和阻容元件等受到摧毀。所以，干放外殼接入大地?zé)o法保證系統(tǒng)安全。多點(diǎn)接地不僅會(huì)使傳輸線號信噪比變差，而且也不能保證不遭受雷擊的侵害。綜上所述，CATV系統(tǒng)中電氣地線應(yīng)該采用一點(diǎn)接地的方案。

3　50Hz交流信號通過地線對系統(tǒng)的干擾

對CATV系統(tǒng)造成干擾的因素有很多，引起干擾的原因也錯(cuò)綜復(fù)雜。50Hz交流信號干擾的典型癥狀表現(xiàn)為圖像上出現(xiàn)上下滾動(dòng)的粗橫道，嚴(yán)重的時(shí)候圖像跳動(dòng)無法同步。事實(shí)上，50Hz干擾很容易進(jìn)入系統(tǒng)，引起這種干擾的原因有以下幾種：首先，電纜在架設(shè)的時(shí)候和電力線之間的距離太近或是交流穩(wěn)壓供電系統(tǒng)性能不好都會(huì)造成這種現(xiàn)象的發(fā)生；其次，直流電源中濾波電解電容的工作狀態(tài)也會(huì)對它產(chǎn)生影響；最后，不太常見的一種是信號在傳輸?shù)倪^程中遇到電氣地線和電力零線碰撞的時(shí)候也會(huì)使50Hz干擾進(jìn)入系統(tǒng)。

在對故障線路進(jìn)行處理的過程中，如果經(jīng)反復(fù)檢查和調(diào)換故障區(qū)域內(nèi)部器件都找不到故障點(diǎn)的時(shí)候，應(yīng)該檢查電氣地線是否通過鋼絞線和零線碰撞在了一起。因此，CATV生產(chǎn)的過程中應(yīng)該注重絕緣材料的處理，干放固定的時(shí)候必須采取合適的絕緣材料，從而避免這樣的電路故障。

圖1　系統(tǒng)傳輸級數(shù)和接地點(diǎn)數(shù)目對傳輸質(zhì)量的影響圖

4　結(jié)語

隨著當(dāng)今科技水平的不斷提高，CATV系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展也日趨完善，而且得益于自身的諸多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活的諸多方面。CATV網(wǎng)的供電系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它包含很多的相關(guān)因素。在進(jìn)行CATV系統(tǒng)的接“地”設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該充分考慮優(yōu)化系統(tǒng)性能和可靠性能，并采取必要的協(xié)調(diào)措施。第一，應(yīng)該做到避免電氣地線和防雷地線的連接；第二，無論是在哪個(gè)地方都不能將電氣地線和零線相接觸；第三，CATV系統(tǒng)的電氣地線應(yīng)該只前端接地，而干線傳輸過程中不接地。

［1］高斌.CATV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接地的必要性及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)故障分析［J］.廣播電視信息，2011（9）.

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［3］孫世龍.淺論CATV防雷系統(tǒng)［J］.魅力中國，2010（19）.

［4］吳巧明.淺議有線電視網(wǎng)絡(luò)避雷措施的改進(jìn)［J］.廣播與電視技術(shù)，2015（8）.