论CATV系统中的接“地”设计

王家映

论CATV系统中的接“地”设计

王家映

（作者单位：景东广播电视台）

CATV系统中的接“地”设计具备诸多优点，该项目可以有效保证电缆网供电系统的安全，而且接地处理还为故障电流提供了一个低阻抗的通路，使故障电流得以顺利通过，如释放闪电的过程可以使电缆网免受雷电的侵害。因此，科学地设计CATV系统中的接“地”问题已经成为当前行业建设的一个重要课题。然而，要寻求CATV系统中接地设计的科学方法，就必须加强我们当前对该方法的重视程度。基于此，首先阐述了前端的接地设计，然后详细分析了干线多点接地对系统的影响和50Hz交流信号通过地线对系统的干扰。

CATV系统；接“地”设计；避雷

常用的各种电子设备中所谓的接“地”，并不是所有的都指接入大地。这是由于理想中的“地”并非我们实际赖以生存的大地的“地”。事实上，接地是一个相对概念。因为不同地方的土壤条件、接地导体长度以及表面的导电性各不相同，所以跟大地接触以传导电流的有效性的状况是非常复杂的。传统观念中，人们为了安全起见通常会尽量多地设置接地点，从安全角度来考虑是有科学依据的，但是综合考察供电系统的稳定性后却是不科学的。在对电气系统进行设计的时候应该充分考虑多方面的因素。首先，在设计中应该充分考察系统内各单元流经地线公共阻抗的时候产生的电流而导致的噪声电压；其次，外界的干扰信号也会对系统产生一定的影响，所以要尽量避免受到外界信号的干扰；最后，系统安全问题是相关设计人员在进行设计的时候应该首要考虑的问题。针对规划接地位置这一方面，国外普遍操作方法是遵循法规的最低要求来进行接地处理的，而不是盲目地为了保证安全性过多的接地。这也是具备一定理论依据的，进行全面系统的分析可以发现，附加接地点会在瞬间增大电压从而导致破坏。同时，也会增大过流造成的连接头和设备箱损坏的概率。

1　前端的接地设计

在对CATV系统前端进行接地设计的时候应该首要考察系统的防雷设施。现存的CATV系统很多都采取了必要的防雷措施。目前的防雷措施有很多种，有的是利用钢角、钢筋在地下挖坑布网后进行焊接处理，再将地下布置好的避雷网和避雷塔通过钢筋进行牢固焊接，还有的是采取了天线塔避雷的方式来达到有效防雷的目的。CATV系统中前端的信噪比对该系统有着非常重要的影响，由于CATV系统是高频系统，所以其传输的射频信号比较微弱。CATV系统当中应该铺设专门的电气地线，但是目前所使用的大多素的CATV系统将电气地线直接并接在系统的防雷针上。这种设计方法在常规工作中可以有效地防止系统受到外界的干扰。但是，应该引起我们注意的是，在遇到雷击的时候，防雷地线和电气地线会处于同一个电位水平。由于瞬间聚集的大量正电荷使地线上的点位迅速升高，从而形成特别高的反向电压。这种情况是极其危险的，它会对用于正常工作的大量设备设施、部件等产生难以估量的摧毁作用。所以，在CATV系统设计的时候应该尽量铺设单独的接入大地的底线，严格避免直接将电气地线和防雷地线接在一起的现象发生，从而有效保障设备安全。当实际条件限制无法铺设单独接入大地的底线的时候应该对电气地线不做处理。同时，还应该做到避免产生干扰的设备的地线跟电气入地线相接，从而减少干扰信号对前端的影响。

2　干线多点接地对系统的影响

CATV系统一般具备多级干线放大器。为了达到有效保护干放在受到雷击是不会受到损失的目的，传输系统中除去前端接入大地的电气地线，又将电气地线多处接入地（用铁丝将各级干线放大器的外壳接入大地）。由于各处接地体的几何情况、埋深等各不相同导致不同地方的接地电阻和电位各不相同。

针对系统传输级数和接地点数目对传输质量的影响进行以下分析。如图1所示，设电缆外层等电阻、甲乙两地间等效电阻、乙地的接地电阻分别为R1、R2和R3。对前端地线上电流传输进行以下处理，一部分经过电缆外层部分和乙地接地部分达到乙地；另一部分经过甲乙两地之间的等效电阻R2到达乙地。A点电位是电位差在R1和R3之间分压的结果。所以，输出信号V0经过传输到达乙地后即成了V0+VA（其中，V0为射频信号，VA是因地电流在A点产生的噪声电压）。同理，在丙地的信号会放大为V0+VA+VB（其中VB是在B点形成的噪声电压）。通过以上分析可以知道传输级数和接地点数目越多，信号的噪比越低，传输质量越差。

由于传输干线通常位于供电、电线杆、邮电杆等共杆架设、电力线以及电缆的下方，且保持一点的距离，所以可以保证干线传输系统不会成为引雷器。值得注意的是这种架设方式无法防止电线杆受到雷击。对于多点接地方案，在被雷击中之后，电气地线的点位会随同该地的地点位一起急剧上升，这就相当于给放大器加上了一个非常大的反直流电压。因此，使晶体管、集成块和阻容元件等受到摧毁。所以，干放外壳接入大地无法保证系统安全。多点接地不仅会使传输线号信噪比变差，而且也不能保证不遭受雷击的侵害。综上所述，CATV系统中电气地线应该采用一点接地的方案。

3　50Hz交流信号通过地线对系统的干扰

对CATV系统造成干扰的因素有很多，引起干扰的原因也错综复杂。50Hz交流信号干扰的典型症状表现为图像上出现上下滚动的粗横道，严重的时候图像跳动无法同步。事实上，50Hz干扰很容易进入系统，引起这种干扰的原因有以下几种：首先，电缆在架设的时候和电力线之间的距离太近或是交流稳压供电系统性能不好都会造成这种现象的发生；其次，直流电源中滤波电解电容的工作状态也会对它产生影响；最后，不太常见的一种是信号在传输的过程中遇到电气地线和电力零线碰撞的时候也会使50Hz干扰进入系统。

在对故障线路进行处理的过程中，如果经反复检查和调换故障区域内部器件都找不到故障点的时候，应该检查电气地线是否通过钢绞线和零线碰撞在了一起。因此，CATV生产的过程中应该注重绝缘材料的处理，干放固定的时候必须采取合适的绝缘材料，从而避免这样的电路故障。

图1　系统传输级数和接地点数目对传输质量的影响图

4　结语

随着当今科技水平的不断提高，CATV系统技术的发展也日趋完善，而且得益于自身的诸多优点已经广泛应用在生产生活的诸多方面。CATV网的供电系统是一个非常复杂的系统，它包含很多的相关因素。在进行CATV系统的接“地”设计中我们应该充分考虑优化系统性能和可靠性能，并采取必要的协调措施。第一，应该做到避免电气地线和防雷地线的连接；第二，无论是在哪个地方都不能将电气地线和零线相接触；第三，CATV系统的电气地线应该只前端接地，而干线传输过程中不接地。

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