电动自行车充电器的干扰分析和应对措施

     摘  要: 针对电动自行车充电器干扰有线电视网络的现象， 阐述了这类充电器的特点以及干扰对有线宽带业务的危害， 分析了产生干扰的原因， 并在此基础上介绍了这类干扰的排查和处理方法， 进一步提出了防范和抑制干扰的应对措施。

　　1  引言

　　目前， 电动自行车因其具有使用方便、省力、快速等优点， 已经成为越来越多市民的交通工具。在本地电动自行车的拥有量非常大， 笔者在工作中发现， 大部分电动自行车在充电的时候常常会对HFC 网络的上行通道产生干扰， 严重影响网络的稳定性， 用户反映强烈， 笔者曾经在一个光节点下排查了4例这样的干扰，可见电动自行车的充电器已经成为干扰有线电视网络的一个危害严重的、常见的干扰源， 本文对这个问题进行分析探讨， 提出解决方法和防御措施。

　　2  干扰的现象和危害

　　充电器干扰有线电视网络时， 宽带业务上行通道的噪声明显提高， 光点所在的CMTS的上行端口的载噪比有不同程度的降低(降幅最高可达十几个dB) ， 从而引起该上行端口所带的用户不能正常上网， 其影响面较广， 具体表现为CM ( Cab leModem)丢包严重甚至掉线， 用户感觉到网速明显变慢， 网络时断时续， 这类干扰严重影响了有线电视网络的稳定性和用户的上网质量。

　　3  干扰原因的分析

　　电动自行车充电器多采用开关电源， 型号虽多， 但电路结构大同小异， 图1是它的工作原理框图， 主要由整流滤波、高压开关、电压变换、恒流恒压及充电控制等几个部分组成， 其中整流滤波电路的用途是将交流220 V 电压转变为直流300 V 左右的电压， 通过高压开关电路及电压变换， 产生充电时所需的低压直流电压， 再由充电控制电路控制后对电池进行充电。

 

图1电动自行车充电器的工作原理框图

　　这类充电器由于本身的工作特性会产生较强的电磁干扰， 其中由基本整流电路产生的高次谐波干扰和电压转换电路产生的尖峰电压的干扰是主要因素， 特别是高次谐波会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰， 一方面使接在其前端的电源线上的电路波发生畸变， 另一方面通过电源线产生射频干扰， 这些干扰信号既占有较宽的频率范围， 又有一定的幅度， 所以会对周围的通信和电子设备造成干扰。因此充电器通常会在电路中附加上一个高频滤波电路和磁环， 用来抑制传导干扰和辐射干扰， 但是越来越多的厂家为了节省成本， 在生产过程中就省去了滤波电路， 而且大多采用塑料外壳， 没有选用合适的金属材料的外壳对其进行屏蔽， 致使产生的高次谐波以电磁波的方式向空中辐射，成为一个严重的干扰源， 干扰信号的频率可延伸到30MH z以上， 能对大概5 m 范围内的HFC 网络造成干扰。

　　与天线接收原理相同， 同轴电缆也会“ 接收”这些干扰， 即干扰电磁场在电缆上产生干扰感应电流， 这个感应电流会在电缆外导体(编织网)纵向电阻上产生干扰感应电压， 感应电压刚好串联在有线信号传输回路长长的地线中， 形成干扰， 干扰信号的频率刚好落在反向通道的范围内( 5~ 65 MH z)， 就会使通道的误码率明显上升， 通道利用率降低， 造成网络拥塞。[!--empirenews.page--]

　　4  干扰的排查

　　这类干扰信号强， 而且持续时间长， 只要及时响应， 按照一般噪声的排查方法通常都可以查到干扰源。

　　下面以本单位配备的860 DSP分析仪为例(与前端Trilithic 9581SST配合使用)说明排查步骤:

　　( 1)确定受干扰影响的CMTS端口下所带光节点情况;( 2)用860 DSP分析仪的SSR 来测试各光节点反向光收测试口5~ 65MHz回传波形;( 3)根据测得的回传通道频谱的比较(正常回传通道的底噪通常低于- 30dB ) ， 确定有干扰的光节点(见图2、图3) ;( 4)到该光机处， 用同样方法确定干扰来自光机的哪一个端口， 然后逐级往下排查， 直到查找到干扰源;( 5)根据实际情况是否能彻底解决噪声源， 如不行就用高通滤波器将其隔离。

图2 正常的反向通道频谱[!--empirenews.page--]

图3 存在干扰的反向通道频谱
 

　　5  干扰的处理方法

　　从理论上来说， 对充电器进行改造使其符合电磁兼容的标准或者用金属外壳对其屏蔽， 都可以消除或者抑制干扰， 但现实明显不可行， 因此只有在被干扰的网络上采取措施， 对干扰进行堵截， 提高网络的抗干扰能力。

　　以往笔者在工作中发现有噪声干扰时， 通常采用加装高隔离度的终端盒、分支器， 或将用户线更换成高屏蔽的线缆， 或把空载口接75Ω 负载电阻等方法均能有效地将噪声隔离， 但是发现采用上述方法都不能彻底消除充电器引起的这类干扰， 只能在一定程度上减弱干扰的强度， 因此在确定噪声是由哪一条支路汇聚的后， 只好采用高通滤波器将干扰进行隔离。

　　6  防止和抑制充电器干扰的措施

　　在当地， 这类的噪声干扰有愈演愈烈的趋势， 目前我们只能通过用户故障报修来发现一单处理一单， 只能被动地去排查。做到防患于未然， 提高网络的抗干扰能力， 才是最好的策略， 根据经验和探索， 笔者提出以下几条防止和减轻充电器干扰有线电视网络的措施， 供作参考和选用。

　　( 1)做好有线电视网络的接地， 选好线缆的敷设位置。笔者在实际中发现， 充电器的干扰通常发生在居民楼底层的车库或者商铺， 因为这类地方是电动自行车比较集中的场所， 房内面积相对狭小， 通常充电器就在机顶盒旁边充电， 加上这些地方的放大器、分支分配器和线缆安装的位置相对低， 所以十分容易受到干扰， 因此这些地方的放大器和钢绞线必须可靠接地， 以加强自身的屏蔽效果， 选用四屏蔽的线缆， 尽量将电缆敷设在相对较高的位置， 对破损的电缆尽快更换， 这样电缆受到的辐射弱些。

　　( 2)采取措施保证电缆的接头可靠。接头工艺要严格要求， 制作不合格、有转接、未压接完全的接头是非常容易串入噪声的。放大器的连接尽量采用直通型接头， 接头要特别注意防水， 以免接头进水造成外导体编织网霉断， 导致屏蔽不良而串入干扰信号。

　　( 3)预计电动自行车比较集中的地方的放大器，可先接上高通滤波器， 做到防患于未然， 防止噪声的串入而影响大片的用户。

　　( 4)建议用户购买和使用符合电磁辐射标准的充电器， 充电的时候， 充电器尽量远离电视终端。

　　7  结束语

　　随着HFC 双向网络的改造完毕， 双向业务的快速发展， 随之而来的噪声对有线电视网络的上行数据通道构成了严重的威胁， 所以噪声的排查和处理方法是一线的技术人员所必须掌握的一项工作技能， 以上介绍的对电动自行车充电器引起干扰的分析和解决方法， 希望能对同行排查其他形形色色的噪声起到借鉴作用。