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(jing)成(cheng)為干擾有線電視網絡(luo)的(de)(de)一個(ge)危害嚴重的(de)(de)、常見的(de)(de)干擾源, 本文對這個(ge)問(wen)題進行分析探(tan)討, 提出解(jie)決方法和防御(yu)措施。
2 干擾的現象和危害
充電器干擾(rao)有(you)(you)線電視網(wang)絡時, 寬帶業(ye)務上(shang)行(xing)通道的噪(zao)聲明(ming)顯提高(gao)(gao), 光點所(suo)在的CMTS的上(shang)行(xing)端口的載噪(zao)比有(you)(you)不(bu)同程度的降低(降幅最高(gao)(gao)可達十幾個dB) , 從而(er)引起該上(shang)行(xing)端口所(suo)帶的用(yong)(yong)戶(hu)(hu)不(bu)能正常上(shang)網(wang), 其影響(xiang)面較廣(guang), 具體(ti)表現為(wei)CM ( Cab leModem)丟包(bao)嚴(yan)重(zhong)甚至掉線, 用(yong)(yong)戶(hu)(hu)感覺到(dao)網(wang)速明(ming)顯變慢, 網(wang)絡時斷時續, 這類干擾(rao)嚴(yan)重(zhong)影響(xiang)了有(you)(you)線電視網(wang)絡的穩定性和(he)用(yong)(yong)戶(hu)(hu)的上(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。
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(lu)(lu)波(bo)發生(sheng)畸變, 另(ling)一(yi)方面通(tong)過電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)線(xian)產(chan)(chan)生(sheng)射頻(pin)干(gan)擾(rao)(rao)(rao), 這些(xie)干(gan)擾(rao)(rao)(rao)信號(hao)既占有(you)(you)較(jiao)寬的(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)范圍, 又有(you)(you)一(yi)定的(de)(de)(de)幅度, 所以會(hui)對周(zhou)圍的(de)(de)(de)通(tong)信和電(dian)(dian)子設(she)備造成(cheng)(cheng)干(gan)擾(rao)(rao)(rao)。因此充電(dian)(dian)器通(tong)常會(hui)在(zai)電(dian)(dian)路(lu)(lu)中(zhong)(zhong)附加上一(yi)個(ge)高(gao)頻(pin)濾波(bo)電(dian)(dian)路(lu)(lu)和磁環, 用(yong)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(le)節省成(cheng)(cheng)本(ben), 在(zai)生(sheng)產(chan)(chan)過程中(zhong)(zhong)就省去(qu)了(le)濾波(bo)電(dian)(dian)路(lu)(lu), 而且大多采用(yong)塑(su)料(liao)外殼, 沒(mei)有(you)(you)選用(yong)合適(shi)的(de)(de)(de)金屬(shu)材料(liao)的(de)(de)(de)外殼對其(qi)進行屏蔽, 致使產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)高(gao)次諧波(bo)以電(dian)(dian)磁波(bo)的(de)(de)(de)方式向空中(zhong)(zhong)輻(fu)射,成(cheng)(cheng)為一(yi)個(ge)嚴重的(de)(de)(de)干(gan)擾(rao)(rao)(rao)源(yuan)(yuan), 干(gan)擾(rao)(rao)(rao)信號(hao)的(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)可延伸到30MH z以上, 能對大概(gai)5 m 范圍內的(de)(de)(de)HFC 網絡造成(cheng)(cheng)干(gan)擾(rao)(rao)(rao)。
與天線(xian)接(jie)收原理(li)相同, 同軸(zhou)電纜也會“ 接(jie)收”這(zhe)些(xie)干(gan)擾(rao), 即干(gan)擾(rao)電磁場在電纜上(shang)產生干(gan)擾(rao)感應(ying)電流(liu), 這(zhe)個感應(ying)電流(liu)會在電纜外導體(編(bian)織網)縱向(xiang)(xiang)電阻上(shang)產生干(gan)擾(rao)感應(ying)電壓, 感應(ying)電壓剛好串聯在有(you)線(xian)信號傳輸回路長(chang)長(chang)的(de)地線(xian)中, 形成(cheng)干(gan)擾(rao), 干(gan)擾(rao)信號的(de)頻率(lv)剛好落在反向(xiang)(xiang)通道的(de)范圍內( 5~ 65 MH z), 就(jiu)會使通道的(de)誤(wu)碼率(lv)明顯上(shang)升(sheng), 通道利(li)用(yong)率(lv)降低, 造成(cheng)網絡擁塞。
4 干擾的排查
這類干擾(rao)信號強, 而且持續(xu)時(shi)間(jian)長, 只要及時(shi)響應, 按(an)照一般噪聲的排查方法通常都可以(yi)查到干擾(rao)源。
下面以本單位配備(bei)的(de)860 DSP分析儀為例(與前端Trilithic 9581SST配合使(shi)用)說明排查(cha)步驟:
( 1)確定受(shou)干(gan)擾影響(xiang)的(de)CMTS端(duan)口(kou)下(xia)所帶(dai)光(guang)節點情(qing)況;( 2)用(yong)860 DSP分析(xi)儀的(de)SSR 來測(ce)試各光(guang)節點反向光(guang)收測(ce)試口(kou)5~ 65MHz回(hui)傳波(bo)形;( 3)根據測(ce)得的(de)回(hui)傳通道頻譜的(de)比較(jiao)(正常回(hui)傳通道的(de)底噪通常低于- 30dB ) , 確定有干(gan)擾的(de)光(guang)節點(見圖(tu)2、圖(tu)3) ;( 4)到該光(guang)機處, 用(yong)同(tong)樣方法(fa)確定干(gan)擾來自光(guang)機的(de)哪一個端(duan)口(kou), 然(ran)后逐級往下(xia)排查, 直到查找到干(gan)擾源;( 5)根據實際情(qing)況是否能(neng)徹底解決噪聲源, 如(ru)不行就用(yong)高通濾波(bo)器將其(qi)隔離。
圖2 正常的反向通道頻譜
圖3 存在干擾的反向通道頻譜
5 干擾的處理方法
從理論上來說, 對充電器進行(xing)改造使其符合電磁兼(jian)容的(de)標準或(huo)者(zhe)用金屬(shu)外殼(ke)對其屏蔽, 都可(ke)以消除或(huo)者(zhe)抑制干(gan)(gan)擾, 但現實明顯不可(ke)行(xing), 因此只有在被干(gan)(gan)擾的(de)網絡上采取措施, 對干(gan)(gan)擾進行(xing)堵(du)截, 提高(gao)網絡的(de)抗干(gan)(gan)擾能力。
以往筆(bi)者在(zai)(zai)工作中(zhong)發(fa)現(xian)有噪(zao)聲(sheng)(sheng)干(gan)擾時, 通(tong)常采(cai)(cai)用(yong)加裝高隔離度的(de)終(zhong)端盒、分支器(qi), 或將用(yong)戶線(xian)更(geng)換成高屏蔽的(de)線(xian)纜, 或把空(kong)載(zai)口接75Ω 負載(zai)電阻(zu)等方(fang)法(fa)均能有效地將噪(zao)聲(sheng)(sheng)隔離, 但是(shi)(shi)發(fa)現(xian)采(cai)(cai)用(yong)上述方(fang)法(fa)都不能徹底消除充電器(qi)引起的(de)這類干(gan)擾, 只能在(zai)(zai)一定(ding)程度上減弱干(gan)擾的(de)強度, 因此在(zai)(zai)確定(ding)噪(zao)聲(sheng)(sheng)是(shi)(shi)由哪一條支路(lu)匯聚(ju)的(de)后, 只好采(cai)(cai)用(yong)高通(tong)濾(lv)波器(qi)將干(gan)擾進行隔離。
6 防止和抑制充電器干擾的措施
在當地, 這類(lei)的(de)噪聲干擾(rao)有(you)愈(yu)演愈(yu)烈的(de)趨勢, 目前我們只能通過用戶故障報修來發現一單處理一單, 只能被動地去排(pai)查。做到防(fang)患于(yu)未然, 提高網絡的(de)抗干擾(rao)能力, 才是最好(hao)的(de)策略(lve), 根據經驗(yan)和(he)探索, 筆者提出以下幾條防(fang)止和(he)減輕充電(dian)器干擾(rao)有(you)線(xian)電(dian)視(shi)網絡的(de)措施(shi), 供作參(can)考和(he)選用。
( 1)做好(hao)有(you)線(xian)電(dian)(dian)視網絡(luo)的(de)接地, 選好(hao)線(xian)纜(lan)的(de)敷(fu)(fu)設位(wei)置。筆者在(zai)(zai)實(shi)際(ji)中發現, 充電(dian)(dian)器的(de)干擾通常發生在(zai)(zai)居民樓(lou)底層的(de)車庫(ku)或者商(shang)鋪, 因(yin)為這(zhe)(zhe)類(lei)地方是(shi)電(dian)(dian)動自(zi)行(xing)車比較集中的(de)場所, 房(fang)內面積相(xiang)對狹小, 通常充電(dian)(dian)器就在(zai)(zai)機頂(ding)盒旁(pang)邊充電(dian)(dian), 加(jia)上(shang)這(zhe)(zhe)些(xie)地方的(de)放大(da)器、分支分配器和線(xian)纜(lan)安裝的(de)位(wei)置相(xiang)對低, 所以十分容易受到(dao)干擾, 因(yin)此這(zhe)(zhe)些(xie)地方的(de)放大(da)器和鋼絞線(xian)必(bi)須(xu)可靠接地, 以加(jia)強自(zi)身的(de)屏蔽效果, 選用四(si)屏蔽的(de)線(xian)纜(lan), 盡(jin)量將電(dian)(dian)纜(lan)敷(fu)(fu)設在(zai)(zai)相(xiang)對較高的(de)位(wei)置, 對破損(sun)的(de)電(dian)(dian)纜(lan)盡(jin)快(kuai)更換, 這(zhe)(zhe)樣電(dian)(dian)纜(lan)受到(dao)的(de)輻射弱些(xie)。
( 2)采取措施保證電纜(lan)的(de)接(jie)(jie)頭可靠。接(jie)(jie)頭工(gong)藝要嚴(yan)格要求, 制作不合格、有(you)轉接(jie)(jie)、未(wei)壓接(jie)(jie)完全的(de)接(jie)(jie)頭是非常容易(yi)串(chuan)入噪聲的(de)。放大(da)器的(de)連接(jie)(jie)盡量采用直通(tong)型接(jie)(jie)頭, 接(jie)(jie)頭要特別注(zhu)意防水, 以免接(jie)(jie)頭進水造(zao)成外導(dao)體(ti)編織網霉斷(duan), 導(dao)致屏蔽(bi)不良而串(chuan)入干擾(rao)信號。
( 3)預計電(dian)動自行車比較集中的(de)地(di)方的(de)放大(da)器,可先接上高通濾波器, 做到(dao)防(fang)患于未然, 防(fang)止噪聲的(de)串入(ru)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(de)時候, 充電器盡量遠離電視終(zhong)端。