高頻機(jī)(高周波)的干擾問題及解決方案

高頻塑膠熔接機(jī)（簡稱高頻機(jī),臺灣稱高周波，英文Hing freguency plastic welder）使用者絕大多數(shù)屬于小型工廠或者家庭工廠，散布在居民點(diǎn)內(nèi)，常常不同程度地影響附近居民收看有線電視，為此，鴻友星機(jī)械（蘇州）有限公司的工程師進(jìn)行了專門的探討研究，基本上搞清了高頻機(jī)對有線電視干擾的特性，同時(shí)摸索出一些防止和減輕高頻機(jī)干擾有線電視的辦法。 
一、高頻機(jī)干擾信號頻譜分析
當(dāng)?shù)厮玫母哳l機(jī)有兩大類型：
1、絕大部分是杭州、蕭山、臨安、瑞安等地生產(chǎn)的GP2.5—J普通型高頻機(jī)（以下簡稱“普通機(jī)”），功率為2.5kW。
高頻機(jī)向外輻射干擾信號主要有3個部位：
①、是鐵質(zhì)平板工作臺一側(cè)下方的電子管和振蕩電路，雖然有兩個方向封上薄鐵皮，但另兩個方向是可卸門；
②、是工作臺上面的高頻饋線、加工模具及其夾具，這是最主要的輻射部位；
③、是工作臺下方的高頻開關(guān)和輸出調(diào)節(jié)可變電容器，由于其緊貼鐵質(zhì)工作臺和機(jī)箱外殼鐵板且引線極短，估計(jì)其輻射較弱。
2、防干擾型高頻機(jī)-也僅僅將高頻振蕩電子管及電路安裝在圓型鐵桶內(nèi)進(jìn)行屏蔽，而其他部位均未作任何屏蔽，雖其有抗干擾效果，但作用有限，我們測得其干擾電平的強(qiáng)度是普通機(jī)的75%左右，仍然會對有線電視信號形成干擾。
以上兩種類型的高頻機(jī)均屬于自激式高頻振蕩器，它的特點(diǎn)是功率輸出電子管本身就是振蕩管，因此輸出的頻率不是單一的，而是一個頻帶，其中一個頻率的振蕩輸出最強(qiáng)者稱為基波，其余的稱為諧波。筆者測量過3臺普通機(jī)的基波頻率分別為32.50MHz，32.80MHz和33.65MHz。諧波分布在基波的兩側(cè)，普通機(jī)總頻帶大約在20~38MHz之間。
使用的DS1240場強(qiáng)儀用于頻譜分析時(shí)最低可分析頻率為46MHz，無法對高頻機(jī)的基波和諧波信號群直接進(jìn)行頻譜分析，現(xiàn)只好對付它的二次諧波進(jìn)行頻譜分析。由于基波和諧波的強(qiáng)度相差太大，一次掃描不能兼顧全部，瑞分高電平和低電平兩次掃描，掃描結(jié)果顯示，用普通電視機(jī)配套使用的羊角天線在高頻機(jī)車間接收到的基波的二次諧波電平接近120dB,而諧波的二次諧波電平大多數(shù)在60dB以下，兩者相差60dB以上。
高頻機(jī)除了輸出高強(qiáng)度的基波和諧波以外，同時(shí)還有強(qiáng)度相當(dāng)大的高次諧波，基波的各次高次諧波都可能干擾相應(yīng)頻道的電視節(jié)目，筆者在與高頻機(jī)相鄰幾家電視機(jī)上做試驗(yàn)觀察，證明相應(yīng)頻道電視圖像或伴音層受到不同程度的干擾。通過測試和觀察，認(rèn)為高頻機(jī)的基波和諧波頻率低于45MHz，在有線電視頻帶之外，不會對有線電視形成干擾，干擾有線電視的是它們的各次高次諧波。
由于諧波的強(qiáng)度比基波低很多，但頻帶寬，高次諧波成分很復(fù)雜，筆者通過實(shí)地觀察后認(rèn)為它有可能對距高頻機(jī)10m以內(nèi)的電視機(jī)許多（甚至全部）頻道的圖像和伴音形成干擾；對距離遠(yuǎn)的電視機(jī)，可能對少數(shù)電視頻道的伴音開成輕重不一的干擾，而且具體干擾哪些頻道也難以預(yù)測。
高頻機(jī)的功率輸出電子管自身振蕩且輸出信號，因此它的基波頻率穩(wěn)定性較差，會隨著機(jī)柜內(nèi)溫度和工作條件（輸出功率調(diào)節(jié)和工件大小、厚薄等）的變化而波動，雖然變化只有零點(diǎn)幾兆赫，就可能有個別干擾信號由某個頻道轉(zhuǎn)移到其相鄰的頻道上。
高頻機(jī)的輸出功率大，大高壓（3kV）直流電源的電流也比較大（1A左右），而它的大高壓整流電源卻十分簡單，用4只1A/10kV高壓硅堆加一只0.1μF/8kV的濾波電容器組成。由于濾波電容容量太小，高壓直流電源實(shí)際上是100Hz的脈動直流電源，高頻機(jī)輸出的高頻信號中實(shí)際上調(diào)制有調(diào)制度接近100%的100Hz的交流信號，這對高頻機(jī)的工作性能沒有多大不良影響，卻可因非等幅振蕩信號而減少電子管的功耗，延長電子管的使用壽命。所以高頻機(jī)干擾電視機(jī)的實(shí)質(zhì)是一種調(diào)制有高頻信號的交流聲干擾，當(dāng)高頻機(jī)的干擾信號串入電視機(jī)后，會在電視屏幕上產(chǎn)生兩個寬橫條的100MHz交流聲調(diào)制狀干擾，干擾強(qiáng)度大時(shí)，兩個橫條全部變白，干擾強(qiáng)度小時(shí)，兩橫條內(nèi)分布著網(wǎng)狀波紋（與一般的交流聲干擾不同），而伴音則為100MHz交流聲。 
2、高頻機(jī)干擾信號傳播和侵入 特有線電視干線電纜和用戶分配主線是民纜都是沿用戶住房外墻布設(shè)的，只在空檔地段加立水泥桿，沒有搭掛在用戶房屋前后的電力桿上，許多條干線電纜和用戶分配主線電纜在距高頻機(jī)僅幾米外經(jīng)過，最近的還不到1m（民房長度10~20m,一般房內(nèi)2樓設(shè)施機(jī)，2樓墻外拉鋼絞線掛電纜，電纜與高頻率機(jī)近似水平平行），下面再接幾級干線放大器或一級用戶放大器，或者直接進(jìn)行用戶分配。如果說高頻機(jī)的干擾信號是先被干（主）線電纜接收而串入其中，然后（經(jīng)放大器放大）再通過電纜分配進(jìn)入用戶的電視機(jī)，那么其下面所有的電視機(jī)都會受到高頻機(jī)的干擾。但實(shí)際情況并非如此，通常只是零星、“游走性”的干擾，與高頻機(jī)相距較近的用戶投訴比例較大，稍遠(yuǎn)的用戶比例較小，距高頻機(jī)500m以外的用戶沒有投訴過。這就證明，高頻機(jī)的干擾信號不是先侵入干（主）線電纜，再（經(jīng)放大器放大）通過電纜傳播到各電視機(jī)。雖然高頻機(jī)輻射出的干擾信號強(qiáng)度很大，但干（主）線電纜（-12或-9物理發(fā)泡電纜）的屏蔽損耗可達(dá)80dB左右，侵入到電纜內(nèi)的干擾電平就不會很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電視信號電平。筆者采用頻譜分析的方法測量過一條80m長外導(dǎo)體為銅編織網(wǎng)的-9物理包泡電纜末端高頻機(jī)干擾電平，這是一條用戶分配主線，高頻機(jī)距離用戶放大器18m，距電纜3m（中間隔一道墻），測量時(shí)放大器斷電、入戶電纜卸掉（改接75Ω負(fù)載電阻），測得侵入的高頻機(jī)干擾電平為：二次諧波<20dB，電視信號電平要比其高42~60dB以上。
高頻機(jī)輻射情況進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)測試，列于表1和表2，兩表均為高頻機(jī)干擾信號傳播情況測試記錄，采用德力DS1240場強(qiáng)儀頻譜分析方式測得，測量時(shí)高頻機(jī)連續(xù)工作一個干擾波掃描時(shí)間。信號接收天線有兩種，A為3m普通-5電纜，末端不接電阻，且在靠近場強(qiáng)儀處將外導(dǎo)體環(huán)剝一周，摸擬屏蔽損壞電纜。
由于高頻機(jī)高壓選擇開關(guān)置于不同的位置（有5檔，測量時(shí)置中間檔），輸出調(diào)節(jié)電容調(diào)在不同的位置以及測試時(shí)假工件（高頻機(jī)連續(xù)工作不能放真工件）的厚薄不同都與輻射強(qiáng)度有關(guān)，加上所采用的測試方法不能準(zhǔn)確測定高頻機(jī)輻射的實(shí)際場強(qiáng)，因此兩表的數(shù)據(jù)只能作分析相關(guān)特性時(shí)參考。
表1高頻機(jī)信號在曠野中傳播測試記錄單位：（dB）
距高頻機(jī) 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
二次諧波 <20 90 <20 70 <20 65 <20 45 <20 30 <20 <20 <20 <20
三次諧波 <20 72 <20 63 <20 53 <20 48 <20 50 <20 42 <20 <20
九次諧波 <20 65 38 65 <20 55 <20 52 <20 46 <20 30 <20 <20
十六次諧波 35 65 45 73 <20 53 <20 60 <20 43 <20 33 <20 <20
平均電平 73.5 67.5 56.6 51.3 42.3 31 <20
表2高頻機(jī)信號穿墻過戶傳播測試記錄單位：（dB）
門牌號 4區(qū)27 4區(qū)28 4區(qū)29 4區(qū)30 4區(qū)31 4區(qū)32 4區(qū)33
距離頻機(jī) 2m 6m 9m 13m 17m 20m 28m
隔墻道數(shù) 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
二次諧波 50 105 47 100 25 90 22 83 <20 67 <20 65 <20 72
三次諧波 45 95 40 86 <20 67 <20 60 <20 62 <20 58 <20 60
九次諧波 55 100 42 81 40 78 32 70 <20 70 <20 70 <20 52
十六次諧波 58 90 35 78 <20 60 <20 60 <20 52 <20 52 <20 50
平均電平 48.3 95 41 86.3 <26 73.8 <24 68.3 <20 66.8 <20 61.3 <20 58.5
從測量結(jié)果可以看出，正常的-5電纜在高頻機(jī)十幾米以外所接收的干擾電平在20dB以內(nèi)，與入戶的電視信號電平（65dB）相差45dB以上，不會干擾有線電視信號；而屏蔽損壞的-5電纜，即使到300m以外所接收到的干擾信號仍然會對有線電視信號形成干擾，所以有錢電視系統(tǒng)受高頻機(jī)干擾的主要原因是自身的屏蔽出了問題。
經(jīng)仔細(xì)分析研究各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)和實(shí)際調(diào)查之后認(rèn)為，干擾信號侵入電視機(jī)的途徑主要有3種：
一是電纜外導(dǎo)體屏蔽作用失效或減弱之后，變成接收天線接收高頻機(jī)干擾信號進(jìn)入電視機(jī)，使電視受到干擾，其中80%以上的故障是連接用戶盒與電視機(jī)的插頭線的插頭外導(dǎo)體焊接處脫焊（壓在塑料內(nèi)，從外面看不出來），此時(shí)只要重做插頭即可。還有就是用戶室內(nèi)自接分支線時(shí)沒有使用分支器或沒有接好屏蔽線，或使用屏蔽性能極差的電纜甚至雙芯護(hù)套線，或外導(dǎo)體被老鼠咬掉所致。
二是少數(shù)電視機(jī)自身屏蔽性能差，高頻機(jī)的干擾信號直接串入電視機(jī)中，當(dāng)電視機(jī)距離高頻機(jī)較近時(shí)，屏蔽性能差的電視最易發(fā)生這種情況。檢驗(yàn)辦法是：將電視機(jī)選在有高頻機(jī)干擾的那個頻道，然后拔掉電視機(jī)的信號插頭線，如意此時(shí)畫面上的干擾消失了，說明這臺電視自身的屏蔽性能比較好；反之，如果此時(shí)電視畫面仍然有干擾，甚至變得更嚴(yán)重，說明這臺電視機(jī)的屏蔽性能差，自身就會接收高頻機(jī)的干擾信號。
三是進(jìn)戶線和用戶插頭線普遍采用-5電纜，它的屏蔽損耗比四屏蔽電纜要小，在距高頻機(jī)數(shù)十米以內(nèi)時(shí)侵入的干擾信號會影響電視信號。如果電纜的質(zhì)量沒有問題，這種影響是輕微的，只是個別頻道在兩橫條的位置上出現(xiàn)細(xì)微網(wǎng)紋。
以上情況說明，在有錢電視干（主）線電纜屏蔽正常的情況下，高頻機(jī)的干擾信號不是先侵入電纜再通過電纜向遠(yuǎn)處傳播，而是直接從空間向遠(yuǎn)處輻射傳播，但傳播的距離有限，通常不超過500m。
3、防止和減輕高頻機(jī)干擾的措施
（1）建廠房時(shí)做好系統(tǒng)的屏蔽，用0.3的鍍鋅板或小目的鐵絲網(wǎng)屏蔽四周，將50mm的鐵管打入地下2-3米，每隔兩米打一根，將屏蔽網(wǎng)與鐵管連接，這樣高頻信號就不容易從工廠輻射出去，起到整體屏蔽的效果。
（2）將高頻機(jī)機(jī)架和外殼良好接地，加強(qiáng)機(jī)體屏蔽，減輕機(jī)體輻射
建議用寬度50mm×50mm或以上，長度不小于2m的角鐵打入地下作為接地體，再用10mm2以上的銅線將高頻機(jī)的機(jī)架和外殼與接地體相連。連線應(yīng)盡可能短，不可打圈，盡量避免轉(zhuǎn)彎，這樣可以加強(qiáng)高頻機(jī)機(jī)身部分的屏蔽，減小干擾信號向外輻射的強(qiáng)度。如果車（房）間里有多臺高頻機(jī)，最好每一臺高頻機(jī)（或相鄰兩臺）都在機(jī)旁就近埋一條地線。
（3）調(diào)整高頻機(jī)的位置和方向
如果房屋外墻掛有電纜，高頻機(jī)最好設(shè)置在遠(yuǎn)離電纜的一端。另外，普通型高頻機(jī)電子管機(jī)箱有成直角的兩個方向是用鍍鋅鐵板固定在鍍鋅角鐵機(jī)架上的屏蔽上，輻射弱，應(yīng)以這兩個方向?qū)χ娎|或近處的電視用戶。
（4）建議購買和使用防干擾型高頻機(jī)
（5）做好有線電視網(wǎng)絡(luò)的接地，選好電纜的最佳位置
高頻機(jī)附近的放大器和鋼絞線必須可靠接地，以加強(qiáng)自身屏蔽能力。電纜懸掛在設(shè)有高頻機(jī)房屋的外墻時(shí)，要選在鋼筋水泥構(gòu)件（如圈梁、水泥多也樓板）外測，不要選在磚墻外側(cè)，這樣電纜受到輻射弱些。
（6）調(diào)整放大器或電纜的位置
當(dāng)放大器的入口纜距高頻機(jī)很近時(shí)（10m以內(nèi)），可將放大器前移，改為出口電纜靠近高頻機(jī)，因?yàn)榇颂庪娨曅盘栯娖礁?，有利于增加電視信號與侵入干擾的電平差，或者調(diào)整干線電纜，使之離高頻機(jī)稍遠(yuǎn)點(diǎn)。
（7）保證電纜接頭可靠
放大器之間的連接盡量采用直通型接頭，普通線路的接頭要做得規(guī)范、可靠，應(yīng)特別注意接頭防水，以免接頭進(jìn)水造成外導(dǎo)體編織網(wǎng)霉斷，導(dǎo)致屏蔽不良而串入干擾信號。
（8）與高頻機(jī)近距離只有二三十米以內(nèi)的用戶，可采取的措施是：1保證或提高用戶信號電平，各頻道的用戶入口電平保證不小于65dB，盡量提高到75~80dB。2戶內(nèi)不用用戶盒，入戶線直接用插頭連接電視機(jī)，如有多臺是電視機(jī)則用密封型分支器（如Z106）或分配器直接連接電視機(jī)。3用戶室內(nèi)布設(shè)的電纜必須采用合格品或四屏蔽電纜，禁用劣質(zhì)電纜，距高頻機(jī)10m以內(nèi)的用戶最好用鋁管電纜入戶。4室內(nèi)電視機(jī)盡量不用塑料壓注型插頭線上。5做好插頭線，盡量不用塑料壓注型插頭線（其內(nèi)部容易脫焊又不易發(fā)覺），使用手工制作的四屏蔽電纜插頭線。6接到用戶故障投訴后，首先換一條新的插頭線試一下，如果問題得到解決，則將用戶插頭線的插頭剪掉重做，否則再查室內(nèi)的電纜及接頭，乃至室外電纜的接頭.