雙隔離高可靠用戶分配器的設(shè)計(jì)
摘要：有線數(shù)字電視整體平移后，用戶分配網(wǎng)絡(luò)中的許多故障都使用戶不能正常收看數(shù)字電視。本文通過(guò)對(duì)用戶分配網(wǎng)絡(luò)中雷擊損壞、漏電干擾、接觸不良等故障的檢修和分析，提出了一種新的解決辦法，從電纜頭和分支分配器入手來(lái)解決，并設(shè)計(jì)了一種全新的數(shù)字電視用戶分配器，供大家在網(wǎng)絡(luò)改造挑選器材時(shí)選用和參考。
關(guān)鍵詞：數(shù)字電視 防雷阻斷 漏電干擾 接觸不良 用戶分配器 故障檢修 網(wǎng)絡(luò)改造
有線數(shù)字電視整體平移開(kāi)始后，我們發(fā)現(xiàn)用戶分配網(wǎng)絡(luò)中的許多故障都使用戶不能正常收看數(shù)字電視，電視機(jī)畫(huà)面出現(xiàn)馬賽克、靜幀、斷斷續(xù)續(xù)或提示無(wú)信號(hào)等，而收看模擬電視節(jié)目則還能勉強(qiáng)收看，只是畫(huà)面有干擾條紋、有雪花點(diǎn)、某些頻道畫(huà)面不清楚等。雖然數(shù)字電視信號(hào)的電平比模擬電視信號(hào)的電平低很多就可以正常收看，但實(shí)際上數(shù)字電視對(duì)信號(hào)的質(zhì)量要求很高，特別是信號(hào)反射等參數(shù)。我們多年來(lái)的用戶分配網(wǎng)絡(luò)故障維修統(tǒng)計(jì)表明，最多的故障是漏電干擾、接觸不良、短路和雷擊。接觸不良或短路都將嚴(yán)重劣化信號(hào)的反射指標(biāo)。要保證用戶能夠正常收看數(shù)字電視節(jié)目，就必須對(duì)原有的有線電視用戶分配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造。在網(wǎng)絡(luò)改造的時(shí)候，就必須考慮怎樣減少這兩種故障，以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性、降低維護(hù)工作量，從而更好地為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)。下面分別來(lái)說(shuō)明怎樣防止和減少這兩類故障的辦法，最后為大家介紹一種我們?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的全新的雙隔離高可靠數(shù)字電視用戶分配器。
一．漏電干擾的防止
用戶電視機(jī)漏電對(duì)電視圖像的干擾，不同的分配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接地條件不同、漏電的強(qiáng)弱性質(zhì)不同等表現(xiàn)也不一樣，有斜條紋、S狀條紋、噪點(diǎn)、亮線、100Hz水平干擾條等等。不同的模擬電視頻道，受干擾的程度也不一樣。網(wǎng)絡(luò)改造前，受干擾的用戶范圍包括該電視機(jī)所在的放大器及后級(jí)放大器所帶的用戶；網(wǎng)絡(luò)改造后，受干擾的用戶范圍包括該電視機(jī)所在的一個(gè)光站輸出口帶的所有用戶。用戶電視機(jī)漏電，不僅干擾了有線電視信號(hào)，而且嚴(yán)重威脅了用戶網(wǎng)絡(luò)維修人員的生命安全，我們?cè)趯?shí)際維修過(guò)程中也有血的教訓(xùn)。因此必須最大限度的降低用戶電視機(jī)漏電的影響范圍，以確保維修人員的生命安全。當(dāng)然，要徹底杜絕電視機(jī)漏電，那只有靠電視機(jī)生產(chǎn)廠商采用優(yōu)質(zhì)的開(kāi)關(guān)電源。
以前，用戶電視機(jī)漏電只限于老式的開(kāi)關(guān)電源為熱底板的電視機(jī)的高壓隔離電容老化或損壞后才會(huì)發(fā)生。由于開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有電視機(jī)會(huì)采用這種電源了。不過(guò)，最近兩年來(lái)，隨著大屏幕的等離子、液晶等平板電視的普及，用戶電視機(jī)漏電現(xiàn)象又多了起來(lái)。雖然漏電的強(qiáng)度沒(méi)有以前大，但對(duì)電視圖像的干擾卻是更嚴(yán)重。基本上一個(gè)光站輸出口所帶的用戶中只要有一個(gè)用戶新買了國(guó)產(chǎn)的大屏幕的平板電視機(jī)，如果用戶已經(jīng)接好了電視機(jī)的有線電視用戶線，電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)（沒(méi)開(kāi)機(jī)）或開(kāi)機(jī)，該光站輸出口所帶的所有用戶的電視信號(hào)就都被干擾。
對(duì)于漏電干擾的檢修，由于并不知道漏電的電視機(jī)在哪里，所以實(shí)際檢修過(guò)程費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，必須分別斷開(kāi)各戶的入戶電纜，對(duì)有線電視用戶的正常收看影響也很大。查到漏電的電視機(jī)后，我們?cè)瓉?lái)采用一個(gè)芯線和地線都通過(guò)高壓電容隔離的電源隔離器來(lái)處理，將隔離器安裝在用戶分配器中漏電電視機(jī)所在的那個(gè)輸出口，就可解決這種干擾。但這只是治標(biāo)不治本的辦法，一旦另外的用戶的電視機(jī)又漏電，又得重新再全部檢查一次。對(duì)我們的維修工作來(lái)說(shuō)，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，顯得我們維修慢，水平低，維修不徹底，故障經(jīng)常復(fù)發(fā)。
為了徹底解決這種漏電的干擾，必須從源頭就堵。如果每家每戶的進(jìn)戶電纜都沒(méi)有送出漏電，那么用戶分配網(wǎng)絡(luò)中也就沒(méi)有漏電的干擾了，因此我們最先想到的辦法是選用地線和芯線都用高壓電容隔離的用戶終端盒（面板），我們也找到了這種用戶盒，然而實(shí)際使用中由于多數(shù)用戶家中安裝的用戶盒并不止一個(gè)，因此更換用戶盒的辦法并不能徹底解決問(wèn)題。既然不能從用戶這端來(lái)隔離，我們就考慮從入戶電纜的另一頭來(lái)隔離，也就是從用戶分配器這頭來(lái)隔離。如果每個(gè)用戶分配器的每個(gè)輸出口的芯線和地線都采用高壓電容隔離，那就能一勞永逸地解決漏電干擾問(wèn)題。這樣就產(chǎn)生了我們?cè)O(shè)計(jì)的新型分配器的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：雙隔離、抗漏電干擾、防雷、提高安全性。具體如何實(shí)現(xiàn)芯線和地線雙隔離后面再細(xì)講。
二．接觸不良或短路故障、雷擊損壞的減少
接觸不良（開(kāi)路）的故障包括電纜的銅芯線接觸不好、銅屏蔽網(wǎng)接觸不好；短路故障就是銅芯線和銅屏蔽網(wǎng)之間短路。短路故障基本上是由于偷接、用戶私拉亂接、不按規(guī)范施工等原因造成；銅屏蔽網(wǎng)接觸不好主要是由于做F電纜頭時(shí)不規(guī)范、F電纜頭質(zhì)量不好、電纜質(zhì)量不好時(shí)間久了銅網(wǎng)氧化、電纜固定不好熱漲冷縮等原因造成。這兩類故障的防止本文不進(jìn)行細(xì)述。接觸不良故障中大部分為芯線接觸不好，因?yàn)樾揪€與F座之間只靠?jī)蓷l小銅片彈壓在芯線上，如果銅片變形、銅片彈性降低或電纜熱脹冷縮后芯線與銅片分離等都會(huì)造成這種故障。實(shí)際檢修中只要發(fā)現(xiàn)高端的電視頻道的電平比低端的電視頻道的電平高很多，基本上就可判定是芯線接觸不良的故障。
為了防止芯線接觸不好，就必須改進(jìn)分支器、分配器的F座和F頭中芯線的連接方式。從光站到用戶分配器前的所有分支分配器，我們都全部更換為防雨型分支分配器，而且取消F頭轉(zhuǎn)接，直接用防雨貫通型的電纜頭，電纜芯線進(jìn)入分支分配器后直接通到接線柱上用螺絲固定，分支器的每個(gè)輸入輸出口均設(shè)有防雷過(guò)壓保護(hù)器件。這樣基本上解決了線路上接觸不良的問(wèn)題，并且提高了器件的防雷性能。經(jīng)過(guò)2006年7月以來(lái)一年多的雷雨的考驗(yàn)，換用新的防雨分支器和新型雙隔離高可靠用戶分配器后，沒(méi)有分支器、用戶分配器被雷打壞。但是因?yàn)殡娎|大小不一樣，用戶分配器不可能也采用防雨型的，結(jié)合雙隔離的要求，所以我們就考慮設(shè)計(jì)一種全新的用戶分配器，來(lái)解決入戶電纜芯線接觸不好的問(wèn)題。
三．雙隔離高可靠的用戶分配器的設(shè)計(jì)
最早的塑料分支盒中，電纜芯線和屏蔽網(wǎng)都是用螺絲、壓線板、接線柱來(lái)固定的，實(shí)際使用中就很少發(fā)生故障。但是這種結(jié)構(gòu)沒(méi)辦法完全照搬到現(xiàn)在的金屬外殼的分配器上。結(jié)合塑料外殼和金屬外殼這兩種分支盒各自的優(yōu)點(diǎn)，我們決定采用芯線用接線柱固定，屏蔽網(wǎng)用F座這種結(jié)構(gòu)。取消F座中的兩條小銅片，改為中間有直徑2.2mm孔的絕緣塑料，這樣可以讓-5、-7、-9電纜的芯線穿過(guò)F座直接進(jìn)入到分支分配器中。同時(shí)，為了使用戶分配器的每個(gè)輸入輸出口的地線都能采用高壓電容隔離，就必須改進(jìn)分配器外殼和F座原來(lái)的固定方式，F座和分配器外殼之間必須絕緣，高壓電容也改用環(huán)型片狀高壓電容，和F座一起直接固定在外殼上。做了這些改進(jìn)后，原分配器的外殼也不能使用，必須重新設(shè)計(jì)，同時(shí)需要適當(dāng)加大尺寸，因此我們到外殼生產(chǎn)廠家重新開(kāi)模定制了一種新型的分配器外殼，包括相應(yīng)的分配器蓋、接線柱、F座等配件。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和改進(jìn)，終于開(kāi)發(fā)成功了一種全新的用戶分配器，有4、6、8、10、12分配等各種規(guī)格，各端口的芯線和地線都有高壓電容隔離，芯線用接線柱固定，保證接觸可靠，同時(shí)徹底防止用戶電視機(jī)的漏電干擾，可以適用于各種集中分配或非集中分配的用戶分配網(wǎng)絡(luò)的改造。分配器的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足國(guó)標(biāo)的要求。具體外形見(jiàn)圖一，內(nèi)部結(jié)構(gòu)及接線柱見(jiàn)圖二。
圖一 六分配器外形圖
四．雙隔離高可靠的用戶分配器的特點(diǎn)
1．所有輸入輸出口的地線都采用耐壓2000V的環(huán)形高壓電容進(jìn)行隔離，所有輸入輸出口的芯線都采用耐壓2000V的高壓電容進(jìn)行隔離，使每一只分支分配器輸入輸出口之間絕緣耐壓達(dá)到4KV，當(dāng)N個(gè)分支分配器串接后，其絕緣耐壓V=N（分支分配器個(gè)數(shù)）×2（輸入口+輸出口）×2KV（端口耐壓），例如：一棟兩單元六層樓分配網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)需用雙隔離分配器HLP204×1只、HLP1215×2只，則從兩分配的輸入端到用戶端的對(duì)地絕緣耐壓為：2（N）×2×2KV=8KV。這樣既達(dá)到了各輸入輸出口之間芯線、地線都相互隔離（隔直流，減小低頻交流）、提高級(jí)間絕緣耐壓的目的，又可以保證分配器的阻抗、反射、屏蔽等技術(shù)指標(biāo)；既能解決用戶電視機(jī)漏電對(duì)有線數(shù)字電視信號(hào)的干擾問(wèn)題，又能有效防止感應(yīng)雷對(duì)用戶分配器和電視機(jī)的破壞，有很好的防雷阻斷效果。
2．所有輸入輸出口都采用F座和接線柱相結(jié)合的連接方式。通過(guò)F座、PVC絕緣墊片、外殼三者之間巧妙的結(jié)構(gòu)配合，使我們既能將F座可靠地固定在外殼上，又確保了F座和外殼之間的絕緣。取消了F座中的兩條小銅片，改為中間有直徑
3.為了配合新增的環(huán)形高壓電容、接線柱、改進(jìn)的F座，分配器的外殼也做了改進(jìn)。外殼用鋅鋁合金壓制而成。外殼上每個(gè)固定新改進(jìn)的F座的園孔邊專門設(shè)計(jì)了2條圓弧形的突起，用來(lái)固定F座和絕緣墊片。因?yàn)榘惭b的時(shí)候需要打開(kāi)分配器的蓋子，擰接線柱上的螺絲以固定芯線，所以新的分配器的殼體和蓋子與普通的完全相反，同時(shí)為了保證屏蔽性能，蓋子還用螺絲固定在殼體上。
以上三點(diǎn)是我們的創(chuàng)新之作。雙隔離分配器在防雷性能方面與傳統(tǒng)的分合式電源避雷斷開(kāi)法、接地式避雷地泄法，以及等電位避雷法三者相比較，它具有獨(dú)特的工作方式，由于各輸入、輸出口均選用高壓絕緣方式，在雷擊瞬間，分配器過(guò)壓擊穿取決于各接口的耐壓程度，而與雷擊脈沖頻率周期和雷擊過(guò)流無(wú)關(guān)。利用分配網(wǎng)絡(luò)中分支分配器的串聯(lián)使用和分支分配器自身輸入/輸出絕緣特點(diǎn)，器件串聯(lián)級(jí)數(shù)越多，線路級(jí)間絕緣耐壓則越高，其絕緣耐壓度按V=N（分支分配器個(gè)數(shù)）×2（輸入口+輸出口）×2KV（端口耐壓）規(guī)律逐級(jí)遞增。如圖三所示，系統(tǒng)地與外殼地的直流分量和低頻分量通過(guò)環(huán)形高壓穿心電容隔離，外部射頻信號(hào)與內(nèi)部傳輸線變壓器通過(guò)高壓高頻電容耦合，因此，它僅僅懸浮在高頻信號(hào)的傳輸方式中，其高頻傳輸和反射特性實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如圖四所示（測(cè)試儀器為HP8712ET矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀）：
這種全新的用戶分配器比普通的分配器多了抗漏電干擾、防感應(yīng)雷、接觸可靠等優(yōu)點(diǎn)，徹底改變了有線電視網(wǎng)絡(luò)中電纜芯線依靠小銅片彈性接觸的現(xiàn)狀，同時(shí)將用戶電視機(jī)的漏電隔離在分配器以外，提高了有線電視網(wǎng)絡(luò)線路的安全性，保證了有線數(shù)字電視信號(hào)的質(zhì)量，完全能夠滿足有線數(shù)字電視的要求。我們使用一年多來(lái)，經(jīng)歷過(guò)多次雷雨考驗(yàn)，還沒(méi)有發(fā)生過(guò)這種新型雙隔離高可靠分配器損壞的故障，而同期卻發(fā)現(xiàn)很多普通的分支分配器被雷打壞。事實(shí)證明：我們選用了雙隔離分配器，不僅大大降低了維修人員的工作量，而且提高了用戶的收視質(zhì)量和滿意度。
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