广播电视系统中接地技术的应用

2023-01-06孔庆财

数字通信世界 2022年7期

关键词：单点电阻广播电视

孔庆财

（青海省门源县融媒体中心，青海门源 810300）

将接地技术运用到广播电视系统中能保障广播电视系统的安全、稳定运行。因此，熟练掌握接地技术及广播电视系统规范操作意义重大。

1 接地技术相关阐述

1.1 接地、接地技术及其内涵

接地是综合链路结构，是由基准设备、广播发射系统及接地元件、接地线路元件组成的电阻线路。从理论上讲，接地技术可分为真正意义上接地和信息意义上接地两种，如果将地球视为巨型电容器，当多台电子设备与大地相连时，雷电等释放的高压经由电子设备金属外壳传输给大地，使得接地措施在很大程度上可保护电子设备的安全。传统接地模式，如“安全地”是针对外来危险电压设置的接地模式，可以有效保障人身及电子设备的安全。但随着电子通信技术不断发展，单纯防止雷击等风险已无法满足现有的通信要求，特别在电子设备日趋复杂、信号频率高的背景下，技术人员将关注的重点更多地放在电磁兼容方面。在实际建设中，为保证信息通信能实现稳定、大量传输，设备间需要互联，且以某大型传输设备为基站进行传输，该“接地”方式是借助广播电视系统设备中的金属块，完成信号的接地点工作，为传输提供稳定数据支持，抵御外来电磁干扰，维护信号稳定传输。综上，接地技术包含电流层（安全接地技术）和信息层（信号接地技术）两个层次，以实现对传输系统的维护和支持[1]。

安全接地技术将大地作为保护地，接地线路的两端分别连接金属外壳及大地，以保护人员及线路的安全。此外，采用安全接地技术可以实现防止静电危害，有效避免电荷不断累积升高，影响机箱电位，进而影响设备的正常运转。与此同时，该技术能屏蔽电磁对信号的干扰，防止零电位出现异常，影响设备稳定。信号接地技术是将一个较大容量、较大功率传输设备作为基准电位，如同电网系统节点，其作为电流或信号传输发射基地。信号接地技术中多应用浮地技术：一是将交流、直流电源地域分开。前者零线易受到内外在因素的影响，如果不将两者不分开，不仅会影响直流电源的正常运行，还为后续直流电路运行埋下隐患。鉴于此，将交流、直流电源地域的浮地技术可分开并减少交流、直流电源地域对信号的影响。二是放大器浮地技术。放大器实现微小输入信号，却能实现高增益的放大器，实则输入端任意信号的干扰，都可能影响系统的正常运行。因此，放大器浮地技术的采用不仅实现对干扰信号的阻断，又能提高放大器的电磁兼容能力。

1.2 接地技术应用注意事项

广播电视系统中一些设备规模较大，易受到电磁干扰，增加机箱电荷，如果机箱电荷压力过大将影响设备的安全运行。在应用接地技术时，相关工作人员应妥善做好信号传输设备与大地的连接工作，并重点关注信号传输设备与大地的连接部分、其他信号传输设备与基准点间连接部分，如果这些连接点处理不好，不仅影响信号传输设备，还将影响工作人员的生命安全[2]。对此，在应用接地技术过程中应注意以下几点：一是结合各电子信号发射设备特征，在信号发射过程中，要保证发射设备接地性能良好，并保证接地设备与大楼在规定距离范围内，此外，要注意妥善选择接地线路电阻阻值。二是在建设信号系统过程中，应按照连接顺序，连接音频、视频信号的发射设备，如果这两种系统连接顺序错乱，将会影响信号发射。此外，注意按照规范连接音频、视频设备与其他组件。在应用接地技术过程中，要考虑金属外壳及其与其他设备、大地的连接顺序。在使用信号接地技术中，由于数字设备本身的模拟地及数字地功能，对此，应独立完成模拟地、数字地与其他部件的连接。三是在应用浮地技术过程中，要注意提升浮地系统的电阻，对此应注意该技术与屏蔽及隔离等技术的融合，以增强信号，提高信号传输效果。四是注意机柜中设备连接顺序。如今，广播电视系统日趋复杂，仅从数量上来讲，机柜中设备数量越来越多，为提高机柜中个设备的连接顺序，应先做好设备分类，再进行设备与大地间连接工作及其与各设备的隔离工作，防止混乱连接各设备。总之，接地工作十分复杂，工作人员不仅要做好日常工作，还要做好关键部位的连接工作，规避出现技术风险。

1.3 接地策略及要求

1.3.1 单点接地

单点接地是指将电路地线接到公共地线的同一点，其分为串、并联两种形式。单点接地优势在于易操作、无地环路。但是在单点接地方式中地线较长，会增大地线的阻抗。通常单点接地实现公共电位参考点服务于多个电路，这种方式将实现信号的传输，公共电位参考点是保障信号正常传输的关键，如果无该参考点则无法实现应有功能，并且单点接地要保证在同一点连接每个电路，且只接地一次。通常将同一点以地球作为参考点，这样可以保证不存在地环路，也不会出现信号干扰等问题[3]。但应注意的是，串联单点接地多会发生公共阻抗耦合等问题，关于该问题则可以采用并联单点接地等方式，但注意该方式会增加地线，实施难度较大、较为复杂。鉴于此，结合信号的特性，选择电路，并根据线路的不同分组，并将不会对电路产生干扰的归为一组，再串联同组电路接地，并采用并联单点接地方式将不同组电路接地。

1.3.2 多点接地

多点接地方式是一种能缩短地线的重要方法之一，将电路中地线就近接地，目前，该方法多用于高频接地中，但该接地方式会引发地环路问题。在设备中，所有电路以机壳为参考点，所有机壳又以大地为参考点，在地线较短的前提下，并联方式连接多点接地中的多根地线，这不仅能降低接地导体电感，还能降低接地阻抗。高频电路中常用多点接地方式，且对接地线长度要求较高，如接地线长度不大于信号波长的二十分之一。

1.3.3 混合接地混合接地是指包含单点、多点接地等接地方式，这种方式较为灵活。例如，广播电视系统电源多采用单点接地方式，而射频信号多采用多点接地方式，对此可采用混合接地方式实现。

1.3.4 接地技术要求

关于接地技术的应用可按照如下几点进行：一是安全接地。考虑到如设备外壳与其电源间电阻变小，则需要对所有交流电设备进行接地处理，否则易引发意外伤害，安全接地能有效降低电击问题的发生。二是雷电接地。对一些设备要做好避雷处理，对此需要做好雷电接地的处理，以雷电保护系统为电源接地点，与地线共用接地点。三是电磁兼容接地。考虑到雷电防护接地要求较高，除上述几种接地方式外，还可以采用电磁兼容接地方式。

2 广播电视系统中接地技术应用

2.1 保护接地技术

目前，关于交流电设备，相关工作人员多采用黄绿色安全地线接地的方式，该技术的应用能降低因绝缘线老化、磨损而引发电击事故的概率。而在广播电视系统中，保护接地技术多用于管理机柜和操作台等设备，如果这些设备出现故障，设备则会出现带电等现象，如果此时人体接触到带电的设备金属，则会发生触电危险。将机柜和操作台接入到大地中，将电荷引入大地，这样能有效降低触电事故的发生。此外，在应用保护接地技术时，结合低压配电接地规范，开展后续施工，并借助单点接地方式实现降低事故的发生率，但是应注意的是接地电阻应严格控制在不高于4 Ω的范围内。

2.2 工作接地技术

在广播电视系统的同一强电磁环境内，多将高频率、大功率等发送设备与音视频信号源系统安装在该环境中。一般情况下，单点接地方式多用于低频电路中，高频电路中可以采取多点接地方式，并保证有关设备大面积接地[4]。受趋肤效应影响，如处于高频工作环境下，导线电流将分布在金属表面，导致导线功能的丧失，而成为电抗。导线电抗会随着频率的增大而增大，对此应减少导线接地，并在最近位置对高频电路单元进行接地，此时能实现连接路径最短，且面积较大。对于广播、电视发射机或机房等高频率、大功率的发送设备，则需要整体进行高频接地，并结合系统情况可以采用接地井对应一个设备，在高频接地线中，多使用直径20 cm的铜带连接机器，并用铜带与接地宽铜带将各电路单元高频接地进行焊接，并掩埋2～3 m，并按照有关要求，应将接地的电阻合理控制在低于2 Ω。其中，单独将音视信号源系统接入同一地井，并应将接地的电阻合理控制在低于2 Ω，音视频设备焊接，以提高连接的可靠性，最大限度降低因高频感应等因素对音视频等设备的干扰。

2.3 防雷接地技术

发射天线和接收天线是广播电视系统中最易遭受雷击的设备，如果两者在运行过程中遭到雷击，在雷电产生的巨大电流电击下发送和接收设备会无法维持正常的功能，进而影响到广播电视系统的稳定运行。鉴于此，在广播电视系统中防雷接地技术的应用能最大限度提高系统的整体运行效率。为应对雷击等问题，安装人员应在发送设备天线系统中安装多重防雷装置，并将避雷针安装在接收天线附近。但无论采用何种防雷方式，雷电引入大地是最终目的。可见，可靠的防雷接地对于广播电视系统的安全运行而言意义重大。关于接地线则可以选择如粗导线或扁铁，采用多点打地桩将接地极焊接在一起，此时要注意将接地电阻控制在10 Ω范围内[5]。当雷电发生时，强大电流通过避雷装置导入大地，这不仅能防止设备被雷电袭击，也能确保广播电视系统的稳定运行，最为重要的是保护人员安全。

2.4 屏蔽接地技术

屏蔽接地技术是一种应用于降低电磁等因素对广播电视系统信号干扰的关键技术，该技术的应用能最大限度地提升信号的传输质量。广播电视系统的运行是建立在内部电子设备同时运行基础上，但是这些电子设备运行中会产生电磁场，这些磁场会干扰信号的收集和传输。为降低这些因素对信号的干扰，目前多采用在设备上加设金属外壳，并接地屏蔽体，以降低电磁场的干扰，维护设备正常运作。此外，关于广播电视系统运行产生的强电磁辐射，也可以借助接地技术来消除，可用带屏蔽层信号线来进行信号的传输。通过上述屏蔽接地技术，将有效保障电子设备的稳定运行。

3 接地系统的检修

综上可以看出，发射系统中接地包括交流地、安全保护地和避雷地等基本系统，如果机房设在发射天线塔下，发射塔避雷系统能防止机房雷击。但是对于交流地和安全保护地，在条件允许的情况下，可分别采用交流地、安全保护地，这样效果较好[6]。关于接地系统等设备检修，相关工作人员应结合接地电阻标准，进行测试，在测试过程中可以使用接地电阻测量仪等设备，以提高测量效果。在进行测试前，需要断开机房发射机电源及地线连接引线，降低测量过程中仪器发生损坏等问题，以接地电阻增大为例，面对该问题应做好检修工作，以尽快恢复设备的正常运行。接地装置的每一个连接点，应每隔半年或一年检查一次，若连接点出现松动，必须及时拧紧或重新焊接。定期检查接地体和接地连接干线是否出现严重锈蚀，若有严重锈蚀，应及时修复或更换，不可勉强使用。