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专注高周波无车缝机械

Focus on high frequency without sewing machine

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高周波干扰问题解决方案
来源: 东莞市兄弟高周波机械有限公司 发布时间: 2017-07-06


高频塑胶熔接机(简称高频机,台湾称高周波,英文Hing freguency plastic welder)使用者绝大多数属于小型工厂或者家庭工厂,散布在居民点内,常常不同程度地影响附近居民收看有线电视,为此,工程师进行了专门的探讨研究,基本上搞清了高频机对有线电视干扰的特性,同时摸索出一些防止和减轻高频机干扰有线电视的办法。

  1、高频机干扰信号频谱分析

  双头高周波

  当地所用的高频机有两大类型,1)绝大部分是杭州临安生产的GP2.5—J普通型高频机(以下简称“普通机”),功率为2.5kW。高频机向外辐射干扰信号主要有3个部位:一是铁质平板工作台一侧下方的电子管和振荡电路,虽然有两个方向封上薄铁皮,但另两个方向是可卸门;二是工作台上面的高频馈线、加工模具及其夹具,这是最主要的辐射部位;三是工作台下方的高频开关和输出调节可变电容器,由于其紧贴铁质工作台和机箱外壳铁板且引线极短,估计其辐射较弱。2)防干扰型高频机,也仅仅将高频振荡电子管及电路安装在圆型铁桶内进行屏蔽,而其他部位均未作任何屏蔽,虽其有抗干扰效果,但作用有限,我们测得其干扰电平的强度是普通机的75%左右,仍然会对有线电视信号形成干扰。

  以上两种类型的高频机均属于自激式高频振荡器,它的特点是功率输出电子管本身就是振荡管,因此输出的频率不是单一的,而是一个频带,其中一个频率的振荡输出最强者称为基波,其余的称为谐波。笔者测量过3台普通机的基波频率分别为32.50MHz,32.80MHz和33.65MHz。谐波分布在基波的两侧,普通机总频带大约在20~38MHz之间。

  使用的DS1240场强仪用于频谱分析时最低可分析频率为46MHz,无法对高频机的基波和谐波信号群直接进行频谱分析,现只好对付它的二次谐波进行频谱分析。由于基波和谐波的强度相差太大,一次扫描不能兼顾全部,瑞分高电平和低电平两次扫描,扫描结果显示,用普通电视机配套使用的羊角天线在高频机车间接收到的基波的二次谐波电平接近120dB,而谐波的二次谐波电平大多数在60dB以下,两者相差60dB以上。

  高频机除了输出高强度的基波和谐波以外,同时还有强度相当大的高次谐波,基波的各次高次谐波都可能干扰相应频道的电视节目,笔者在与高频机相邻几家电视机上做试验观察,证明相应频道电视图像或伴音层受到不同程度的干扰。通过测试和观察,认为高频机的基波和谐波频率低于45MHz,在有线电视频带之外,不会对有线电视形成干扰,干扰有线电视的是它们的各次高次谐波。

  由于谐波的强度比基波低很多,但频带宽,高次谐波成分很复杂,笔者通过实地观察后认为它有可能对距高频机10m以内的电视机许多(甚至全部)频道的图像和伴音形成干扰;对距离远的电视机,可能对少数电视频道的伴音开成轻重不一的干扰,而且具体干扰哪些频道也难以预测。

  高频机的功率输出电子管自身振荡且输出信号,因此它的基波频率稳定性较差,会随着机柜内温度和工作条件(输出功率调节和工件大小、厚薄等)的变化而波动,虽然变化只有零点几兆赫,就可能有个别干扰信号由某个频道转移到其相邻的频道上。

  高频机的输出功率大,大高压(3kV)直流电源的电流也比较大(1A左右),而它的大高压整流电源却十分简单,用4只1A/10kV高压硅堆加一只0.1μF/8kV的滤波电容器组成。由于滤波电容容量太小,高压直流电源实际上是100Hz的脉动直流电源,高频机输出的高频信号中实际上调制有调制度接近100%的100Hz的交流信号,这对高频机的工作性能没有多大不良影响,却可因非等幅振荡信号而减少电子管的功耗,延长电子管的使用寿命。所以高频机干扰电视机的实质是一种调制有高频信号的交流声干扰,当高频机的干扰信号串入电视机后,会在电视屏幕上产生两个宽横条的100MHz交流声调制状干扰,干扰强度大时,两个横条全部变白,干扰强度小时,两横条内分布着网状波纹(与一般的交流声干扰不同),而伴音则为100MHz交流声。

  2、高频机干扰信号传播和侵入特有线电视干线电缆和用户分配主线是民缆都是沿用户住房外墙布设的,只在空档地段加立水泥杆,没有搭挂在用户房屋前后的电力杆上,许多条干线电缆和用户分配主线电缆在距高频机仅几米外经过,最近的还不到1m(民房长度10~20m,一般房内2楼设施机,2楼墙外拉钢绞线挂电缆,电缆与高频率机近似水平平行),下面再接几级干线放大器或一级用户放大器,或者直接进行用户分配。如果说高频机的干扰信号是先被干(主)线电缆接收而串入其中,然后(经放大器放大)再通过电缆分配进入用户的电视机,那么其下面所有的电视机都会受到高频机的干扰。但实际情况并非如此,通常只是零星、“游走性”的干扰,与高频机相距较近的用户投诉比例较大,稍远的用户比例较小,距高频机500m以外的用户没有投诉过。这就证明,高频机的干扰信号不是先侵入干(主)线电缆,再(经放大器放大)通过电缆传播到各电视机。虽然高频机辐射出的干扰信号强度很大,但干(主)线电缆(-12或-9物理发泡电缆)的屏蔽损耗可达80dB左右,侵入到电缆内的干扰电平就不会很高,远远小于电视信号电平。笔者采用频谱分析的方法测量过一条80m长外导体为铜编织网的-9物理包泡电缆末端高频机干扰电平,这是一条用户分配主线,高频机距离用户放大器18m,距电缆3m(中间隔一道墙),测量时放大器断电、入户电缆卸掉(改接75Ω负载电阻),测得侵入的高频机干扰电平为:二次谐波<20dB,电视信号电平要比其高42~60dB以上。

  高频机辐射情况进行了大量的数据测试,列于表1和表2,两表均为高频机干扰信号传播情况测试记录,采用德力DS1240场强仪频谱分析方式测得,测量时高频机连续工作一个干扰波扫描时间。信号接收天线有两种,A为3m普通-5电缆,末端不接电阻,且在靠近场强仪处将外导体环剥一周,摸拟屏蔽损坏电缆。

  由于高频机高压选择开关置于不同的位置(有5档,测量时置中间档),输出调节电容调在不同的位置以及测试时假工件(高频机连续工作不能放真工件)的厚薄不同都与辐射强度有关,加上所采用的测试方法不能准确测定高频机辐射的实际场强,因此两表的数据只能作分析相关特性时参考。

  表1高频机信号在旷野中传播测试记录单位:(dB)

  距高频机 10m 30m 70m 100m 200m 300m 400m

  接收方式 A B A B A B A B A B A B A B

  二次谐波 <20 90 <20 70 <20 65 <20 45 <20 30 <20 <20 <20 <20

  三次谐波 <20 72 <20 63 <20 53 <20 48 <20 50 <20 42 <20 <20

  九次谐波 <20 65 38 65 <20 55 <20 52 <20 46 <20 30 <20 <20

  十六次谐波 35 65 45 73 <20 53 <20 60 <20 43 <20 33 <20 <20

  平均电平 73.5 67.5 56.6 51.3 42.3 31 <20

  表2高频机信号穿墙过户传播测试记录单位:(dB)

  门牌号 4区27 4区28 4区29 4区30 4区31 4区32 4区33

  距离频机 2m 6m 9m 13m 17m 20m 28m

  隔墙道数 1 2 3 4 5 6 8

  接收方式 A B A B A B A B A B A B A B

  二次谐波 50 105 47 100 25 90 22 83 <20 67 <20 65 <20 72

  三次谐波 45 95 40 86 <20 67 <20 60 <20 62 <20 58 <20 60

  九次谐波 55 100 42 81 40 78 32 70 <20 70 <20 70 <20 52

  十六次谐波 58 90 35 78 <20 60 <20 60 <20 52 <20 52 <20 50

  平均电平 48.3 95 41 86.3 <26 73.8 <24 68.3 <20 66.8 <20 61.3 <20 58.5

  从测量结果可以看出,正常的-5电缆在高频机十几米以外所接收的干扰电平在20dB以内,与入户的电视信号电平(65dB)相差45dB以上,不会干扰有线电视信号;而屏蔽损坏的-5电缆,即使到300m以外所接收到的干扰信号仍然会对有线电视信号形成干扰,所以有钱电视系统受高频机干扰的主要原因是自身的屏蔽出了问题。

  经仔细分析研究各项测量数据和实际调查之后认为,干扰信号侵入电视机的途径主要有3种:

  一是电缆外导体屏蔽作用失效或减弱之后,变成接收天线接收高频机干扰信号进入电视机,使电视受到干扰,其中80%以上的故障是连接用户盒与电视机的插头线的插头外导体焊接处脱焊(压在塑料内,从外面看不出来),此时只要重做插头即可。还有就是用户室内自接分支线时没有使用分支器或没有接好屏蔽线,或使用屏蔽性能极差的电缆甚至双芯护套线,或外导体被老鼠咬掉所致。

  二是少数电视机自身屏蔽性能差,高频机的干扰信号直接串入电视机中,当电视机距离高频机较近时,屏蔽性能差的电视最易发生这种情况。检验办法是:将电视机选在有高频机干扰的那个频道,然后拔掉电视机的信号插头线,如意此时画面上的干扰消失了,说明这台电视自身的屏蔽性能比较好;反之,如果此时电视画面仍然有干扰,甚至变得更严重,说明这台电视机的屏蔽性能差,自身就会接收高频机的干扰信号。

  三是进户线和用户插头线普遍采用-5电缆,它的屏蔽损耗比四屏蔽电缆要小,在距高频机数十米以内时侵入的干扰信号会影响电视信号。如果电缆的质量没有问题,这种影响是轻微的,只是个别频道在两横条的位置上出现细微网纹。

  以上情况说明,在有钱电视干(主)线电缆屏蔽正常的情况下,高频机的干扰信号不是先侵入电缆再通过电缆向远处传播,而是直接从空间向远处辐射传播,但传播的距离有限,通常不超过500m。

  3、防止和减轻高频机干扰的措施

  (1)建厂房时做好系统的屏蔽,用0.3的镀锌板或小目的铁丝网屏蔽四周,将50mm的铁管打入地下2-3米,每隔两米打一根,将屏蔽网与铁管连接,这样高频信号就不容易从工厂辐射出去,起到整体屏蔽的效果。? (2)将高频机机架和外壳良好接地,加强机体屏蔽,减轻机体辐射建议用宽度50mm×50mm或以上,长度不小于2m的角铁打入地下作为接地体,再用10mm2以上的铜线将高频机的机架和外壳与接地体相连。连线应尽可能短,不可打圈,尽量避免转弯,这样可以加强高频机机身部分的屏蔽,减小干扰信号向外辐射的强度。如果车(房)间里有多台高频机,最好每一台高频机(或相邻两台)都在机旁就近埋一条地线。

  (3)调整高频机的位置和方向

  如果房屋外墙挂有电缆,高频机最好设置在远离电缆的一端。另外,普通型高频机电子管机箱有成直角的两个方向是用镀锌铁板固定在镀锌角铁机架上的屏蔽上,辐射弱,应以这两个方向对着电缆或近处的电视用户。

  (4)建议购买和使用防干扰型高频机

  (5)做好有线电视网络的接地,选好电缆的最佳位置

  高频机附近的放大器和钢绞线必须可靠接地,以加强自身屏蔽能力。电缆悬挂在设有高频机房屋的外墙时,要选在钢筋水泥构件(如圈梁、水泥多也楼板)外测,不要选在砖墙外侧,这样电缆受到辐射弱些。

  (6)调整放大器或电缆的位置

  当放大器的入口缆距高频机很近时(10m以内),可将放大器前移,改为出口电缆靠近高频机,因为此处电视信号电平高,有利于增加电视信号与侵入干扰的电平差,或者调整干线电缆,使之离高频机稍远点。

  (7)保证电缆接头可靠

  放大器之间的连接尽量采用直通型接头,普通线路的接头要做得规范、可靠,应特别注意接头防水,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。

  (8)与高频机近距离只有二三十米以内的用户,可采取的措施是:1保证或提高用户信号电平,各频道的用户入口电平保证不小于65dB,尽量提高到75~80dB。2户内不用用户盒,入户线直接用插头连接电视机,如有多台是电视机则用密封型分支器(如Z106)或分配器直接连接电视机。3用户室内布设的电缆必须采用合格品或四屏蔽电缆,禁用劣质电缆,距高频机10m以内的用户最好用铝管电缆入户。4室内电视机尽量不用塑料压注型插头线上。5做好插头线,尽量不用塑料压注型插头线(其内部容易脱焊又不易发觉),使用手工制作的四屏蔽电缆插头线。6接到用户故障投诉后,首先换一条新的插头线试一下,如果问题得到解决,则将用户插头线的插头剪掉重做,否则再查室内的电缆及接头,乃至室外电缆的接头.