淺談數(shù)字廣播電視系統(tǒng)接地技術
一、概述
數(shù)字廣播電視是政府各部門傳播公共服務的重要媒介,也是廣大人民群眾獲取新聞資訊、汲取精神文化的主要途徑。近年來,數(shù)字廣播電視行業(yè)的發(fā)展十分迅速,使得信息技術和多媒體通信技術得以實現(xiàn),加快了廣播電視技術的發(fā)展。根據(jù)相關資料,截止2011年底,我國無線電視綜合覆蓋率已達到94.5%,全國電視機擁有總量已超過5億臺,已建立電視轉(zhuǎn)播發(fā)射臺15397座,電視發(fā)射機30082部,總發(fā)射功率可達13960千瓦[1]。而接地技術在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中占據(jù)至關重要的作用,不僅關系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性,還與設備安全和人身安全息息相關。然而,由于我國數(shù)字廣播電視起步較晚,在技術上還處于發(fā)展階段,還存在很多不成熟的方面,對用戶的收視質(zhì)量有一定的影響。接地技術作為影響信號質(zhì)量的關鍵因素,亟需進行更深層次的研究。加大對接地技術的研究力度,不斷完善數(shù)字廣播電視系統(tǒng),是數(shù)字化過程中的一項重要挑戰(zhàn)。
二、接地技術的發(fā)展歷程
接地技術是將相關電氣設備或電路與大地或類似于大地的大型導電體進行連接,從而將噪音干擾和電流干擾輸入到導電體中,以最大的限度保障在雷電或電流短路的情況下不會造成設備損壞,并有效的避免出現(xiàn)人員傷亡事故[2]。
接地技術的引入最初是為了避雷,將雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過避雷針引入大地,起到保護建筑物、人群和電力設備免遭雷擊的保護性作用。同時,接地技術在電力設備發(fā)生電線絕緣不良或線路老化時,將相線和設備外殼碰觸所產(chǎn)生的危險電壓生成的故障電流引入大地,從而起到保護作用。
然而,隨著信息化技術的發(fā)展,各種電子通信設備和其它數(shù)字化設備廣泛應用于各個領域,接地已不僅僅是為了防雷和保護人身安全。在接地設計中,解決各種信號之間的相互干擾問題逐漸引起了人們的廣泛關注。
三、數(shù)字化時代接地技術的目標
電視信號的穩(wěn)定取決于廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定性,要保證發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定,良好的接地系統(tǒng)是最基本的保障。因此,對于數(shù)字廣播電視系統(tǒng)來說,在保障安全的前提下,追求發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定性是數(shù)字廣播電視系統(tǒng)接地技術的主要目標。若接地系統(tǒng)出現(xiàn)問題,會影響廣播電視機房中相關設備信號的正常傳輸,甚至可能會對工作人員造成人身傷害,破壞設備。
良好的廣播電視系統(tǒng)接地技術需滿足以下幾個方面的要求[3]:第一,保證發(fā)射系統(tǒng)的全部裝置都處于良好的接地狀態(tài);第二,建筑物基礎和接地裝置之間至少應保持5米以上的安全距離;第三,若保護地線的橫截面大于二十米,必須將接零線和接地線分開,以免發(fā)生兩線互相干擾的情況;第四,限制工作接地和保護接地的電阻低于4歐,并限制防雷保護接地的電阻低于5歐;第五,應使用隔離變壓器對重點發(fā)射的設備進行隔離,有效防止發(fā)射設備之間的相互干擾。
四、數(shù)字廣播電視系統(tǒng)接地技術的分類
在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中,按接地的作用,可將數(shù)字廣播電視系統(tǒng)接地技術分為以下幾種:工作接地、保護接地、過壓保護接地、屏蔽接地和信號低[4],下面將分類闡述各種接地技術的作用。
(一)工作接地
工作接地是開展工作的基準點位之一,為電路正常工作提供基準電位。該基準點位一般設定為零,可以是設備的一點段或一塊[4]。外界電磁場的變化會影響到零電位的穩(wěn)定性,該基準電位與大地連接時,基準電位即是大地的零電位,這時外界的變化不會影響基準電位,因此,正確合理的工作接地很重要,否則容易引起干擾。
(二)保護接地
保護接地有接地與接零兩種方式,是為了防止因絕緣損壞造成的設備帶電而設置的裝置。一般根據(jù)供電系統(tǒng)中的配電系統(tǒng)類型來選擇保護方式。針對三相四線的供電系統(tǒng),采用接零方式,將設備的金屬外殼通過導體與零線相接,不能將外殼與大地直接連接[5]。對于數(shù)字廣播電視系統(tǒng)等大型耗電設備的開關通常都采用接零的保護模式。
(三)過壓保護接地
過壓保護接地是為了防雷電而設置的,當雷電襲擊到電器設備時,如果得不到相應的保護,就有可能損壞設備。機房防雷要求盡量減少對雷電流的阻抗,使雷電流能以最短的引線通過地網(wǎng)均勻迅速的入地[6]。當前,數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中通常采用全固態(tài)發(fā)射機,但是這類設備耐壓低、易被擊穿、抗干擾性能力不高,因此,防雷接地設備需要采取安全可靠的固態(tài)發(fā)射機,才能確保機房設備穩(wěn)定運行。
(四)屏蔽接地
屏蔽接地是為了防止電磁感應而設置的防護性措施,通過將建筑物的金屬屏蔽網(wǎng)、電子設備的金屬外殼以及視音頻信號線的屏蔽金屬外皮接地進行防護[7]。
(五)信號地
信號地,即各種電子電路的基準電位點,能夠保障電路有一個統(tǒng)一的基準電位,從而減小或消除信號誤差。
五、數(shù)字廣播電視系統(tǒng)接地技術的注意事項
在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)安裝和調(diào)試過程中,大功率設備的使用可能會導致電磁場干擾的存在,包括電感耦合、電容耦合和電磁場輻射等,尤其是在導線和電源之間形成的耦合干擾。因此,在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)安裝和調(diào)試過程中,應高度重視以下幾點,即接地的連接次序、保證三相電源中性點電位為零電位、以及進行機房數(shù)字設備接地的規(guī)范性[8]:
(一)接地的連接次序
對于音頻和視頻設備,信號地的接地電阻和功率地、安全地的接地電阻要求不同,若處理不當,會引發(fā)很多其它問題。因此在安裝調(diào)試過程中,需要充分考慮接地連接順序[9],然后進行有效匯集,并盡量與公共接地母線接近,機柜外殼需要用機柜地線將系統(tǒng)外殼連接,而信號設備的外殼要將設備外殼地線與機柜外殼相互連接,最后將系統(tǒng)安全接地螺栓設置在系統(tǒng)的金屬外殼上。
(二)保持三相電源中性點電位為零電位
三相四線制電源供電時,各負載用電量和用電的不同時性將導致三相不平衡,若中性線接地不好,將造成三相電源中性線電位偏移,從而有可能因電壓偏高或偏低而使單相供電設備運轉(zhuǎn)異常,甚至導致設備損壞。因此必須保證電源中性線可靠接地,使三相電源中性點電位保持零電位。
(三)機房數(shù)字設備接地的規(guī)范性
隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展和科學技術的飛速前進,廣播電視數(shù)字化程度不斷提高,機房內(nèi)數(shù)字設備隨之增多,需要通過增加接地設備,最大限度的保障機柜內(nèi)所有設備都能實現(xiàn)接地并安全運轉(zhuǎn),這就對接地的規(guī)范性有了嚴格的要求。針對這一日漸突出的問題,可以通過設置幾條和系統(tǒng)外殼絕緣且互相并行的半環(huán)型接地母線來解決[10]。將系統(tǒng)內(nèi)各屏蔽地及機柜外殼地就近接到屏蔽地及機柜外殼地母線上,將系統(tǒng)內(nèi)各信號地就近接到信號地母線上。
六、結(jié)論
數(shù)字廣播電視系統(tǒng)接地技術的實施離不開良好規(guī)范的接地要求,接地工作人員應牢記相關的要求,高度重視遇到的具體問題,定期對設備進行檢查,不斷積累經(jīng)驗,有效的保護接地技術的實施,保障數(shù)字整個廣播電視系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。
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