論CATV系統中的接“地”設計

王家映

論CATV系統中的接“地”設計

王家映

（作者單位：景東廣播電視臺）

CATV系統中的接“地”設計具備諸多優點，該項目可以有效保證電纜網供電系統的安全，而且接地處理還為故障電流提供了一個低阻抗的通路，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免受雷電的侵害。因此，科學地設計CATV系統中的接“地”問題已經成為當前行業建設的一個重要課題。然而，要尋求CATV系統中接地設計的科學方法，就必須加強我們當前對該方法的重視程度。基于此，首先闡述了前端的接地設計，然后詳細分析了干線多點接地對系統的影響和50Hz交流信號通過地線對系統的干擾。

CATV系統；接“地”設計；避雷

常用的各種電子設備中所謂的接“地”，并不是所有的都指接入大地。這是由于理想中的“地”并非我們實際賴以生存的大地的“地”。事實上，接地是一個相對概念。因為不同地方的土壤條件、接地導體長度以及表面的導電性各不相同，所以跟大地接觸以傳導電流的有效性的狀況是非常復雜的。傳統觀念中，人們為了安全起見通常會盡量多地設置接地點，從安全角度來考慮是有科學依據的，但是綜合考察供電系統的穩定性后卻是不科學的。在對電氣系統進行設計的時候應該充分考慮多方面的因素。首先，在設計中應該充分考察系統內各單元流經地線公共阻抗的時候產生的電流而導致的噪聲電壓；其次，外界的干擾信號也會對系統產生一定的影響，所以要盡量避免受到外界信號的干擾；最后，系統安全問題是相關設計人員在進行設計的時候應該首要考慮的問題。針對規劃接地位置這一方面，國外普遍操作方法是遵循法規的最低要求來進行接地處理的，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的，進行全面系統的分析可以發現，附加接地點會在瞬間增大電壓從而導致破壞。同時，也會增大過流造成的連接頭和設備箱損壞的概率。

1　前端的接地設計

在對CATV系統前端進行接地設計的時候應該首要考察系統的防雷設施。現存的CATV系統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后進行焊接處理，再將地下布置好的避雷網和避雷塔通過鋼筋進行牢固焊接，還有的是采取了天線塔避雷的方式來達到有效防雷的目的。CATV系統中前端的信噪比對該系統有著非常重要的影響，由于CATV系統是高頻系統，所以其傳輸的射頻信號比較微弱。CATV系統當中應該鋪設專門的電氣地線，但是目前所使用的大多素的CATV系統將電氣地線直接并接在系統的防雷針上。這種設計方法在常規工作中可以有效地防止系統受到外界的干擾。但是，應該引起我們注意的是，在遇到雷擊的時候，防雷地線和電氣地線會處于同一個電位水平。由于瞬間聚集的大量正電荷使地線上的點位迅速升高，從而形成特別高的反向電壓。這種情況是極其危險的，它會對用于正常工作的大量設備設施、部件等產生難以估量的摧毀作用。所以，在CATV系統設計的時候應該盡量鋪設單獨的接入大地的底線，嚴格避免直接將電氣地線和防雷地線接在一起的現象發生，從而有效保障設備安全。當實際條件限制無法鋪設單獨接入大地的底線的時候應該對電氣地線不做處理。同時，還應該做到避免產生干擾的設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　干線多點接地對系統的影響

CATV系統一般具備多級干線放大器。為了達到有效保護干放在受到雷擊是不會受到損失的目的，傳輸系統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、埋深等各不相同導致不同地方的接地電阻和電位各不相同。

針對系統傳輸級數和接地點數目對傳輸質量的影響進行以下分析。如圖1所示，設電纜外層等電阻、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行以下處理，一部分經過電纜外層部分和乙地接地部分達到乙地；另一部分經過甲乙兩地之間的等效電阻R2到達乙地。A點電位是電位差在R1和R3之間分壓的結果。所以，輸出信號V0經過傳輸到達乙地后即成了V0+VA（其中，V0為射頻信號，VA是因地電流在A點產生的噪聲電壓）。同理，在丙地的信號會放大為V0+VA+VB（其中VB是在B點形成的噪聲電壓）。通過以上分析可以知道傳輸級數和接地點數目越多，信號的噪比越低，傳輸質量越差。

由于傳輸干線通常位于供電、電線桿、郵電桿等共桿架設、電力線以及電纜的下方，且保持一點的距離，所以可以保證干線傳輸系統不會成為引雷器。值得注意的是這種架設方式無法防止電線桿受到雷擊。對于多點接地方案，在被雷擊中之后，電氣地線的點位會隨同該地的地點位一起急劇上升，這就相當于給放大器加上了一個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，干放外殼接入大地無法保證系統安全。多點接地不僅會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系統中電氣地線應該采用一點接地的方案。

3　50Hz交流信號通過地線對系統的干擾

對CATV系統造成干擾的因素有很多，引起干擾的原因也錯綜復雜。50Hz交流信號干擾的典型癥狀表現為圖像上出現上下滾動的粗橫道，嚴重的時候圖像跳動無法同步。事實上，50Hz干擾很容易進入系統，引起這種干擾的原因有以下幾種：首先，電纜在架設的時候和電力線之間的距離太近或是交流穩壓供電系統性能不好都會造成這種現象的發生；其次，直流電源中濾波電解電容的工作狀態也會對它產生影響；最后，不太常見的一種是信號在傳輸的過程中遇到電氣地線和電力零線碰撞的時候也會使50Hz干擾進入系統。

在對故障線路進行處理的過程中，如果經反復檢查和調換故障區域內部器件都找不到故障點的時候，應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生產的過程中應該注重絕緣材料的處理，干放固定的時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　系統傳輸級數和接地點數目對傳輸質量的影響圖

4　結語

隨著當今科技水平的不斷提高，CATV系統技術的發展也日趨完善，而且得益于自身的諸多優點已經廣泛應用在生產生活的諸多方面。CATV網的供電系統是一個非常復雜的系統，它包含很多的相關因素。在進行CATV系統的接“地”設計中我們應該充分考慮優化系統性能和可靠性能，并采取必要的協調措施。第一，應該做到避免電氣地線和防雷地線的連接；第二，無論是在哪個地方都不能將電氣地線和零線相接觸；第三，CATV系統的電氣地線應該只前端接地，而干線傳輸過程中不接地。

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［3］孫世龍.淺論CATV防雷系統［J］.魅力中國，2010（19）.

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