校园有线电视作业.docx
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校园有线电视作业.docx
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校园有线电视作业
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指导老师:
一、系统的建设目的和意义
1、校园有线电视和专家公寓楼有线电视是现代化教育的重要手段,它直观灵活,声像并茂,最大可能的增强了教育手段和娱乐能力,充分发挥现代教学对提高教学质量的作用。
利用有线电视系统作为学校的教学设施,将几十套电视节目及教学节目传送到每个教室、每个寝室是很有意义的事情。
2、系统规模
将图文楼1506室的系统前端信号传至专家公寓楼,用户数量:
以距图文楼500m的一号楼为例,按1#楼进行计算。
即每层三个单元,每单元三户,每户设两个终端,计十层,180个终端,用户电平60-70dbuv。
3、系统功能
考虑到本系统的日后的升级,所以本系统采用双向传送,兼容数字语音、图像、控制信号的双向传输。
采用集中供电。
4、节目数量和频道配置
根据信号源的数量以及经济条件的确定使用频道确定。
系统主要用于教学,以自办节目和卫星转播为主,同时接收某某开路信号两套。
自办教学节目两套,接收某某开路信号两套:
某某1ch12、某某2ch24);接收中星6B号卫星上六套,分别为中央1、2、4、7、10、12,计10套电视节目。
选好节目以后规划频道。
本地节目采用直接输入方式,无需改变频率,自办节目采用和卫星节目调制到剩余频道上,同时采取措施避免各种频率的组合干扰。
预留两个频道,以备今后的发展。
详图如下
电视节目内容
接收方法
所需器材
播出频道
中央电台
中星6B波段
中星6B天线高频头数字卫星接收机
本地电台
用天线直接接收
本地接收天线
原有固定频率
自办节目A
直接传送
录像机
自办节目B
直接传送
录像机
分布示意图如下
5、系统网络结构
传输媒介采用同轴射频电缆,网络拓扑形式选择树形结构,前端在图文信息楼1506室,传输方式采用邻频传输。
网络结构图如下所示
6、施工计划
本系统的设计施工要求一次性完成,经过实地观察,确定电缆主要采用架空线布线方式,大楼内的分支点位置选择在合适的楼层,分支点预留足够的接口。
具体工作如下:
(1)设备采购。
(2)设备验收和测试。
(3)设备安装、调试。
(4)资料整理,包括网络系统结构图样、系统框图、设备操作手册、维护手册等。
(5)试运行。
(6)测试与验收。
7、工程预算
在网络总体规划和工程技术方案阶段可结合系统初步设计来进行有线电视工程预算。
根据国内外多个公司产品性价比的比较,选择合适的器材,做出正确的工程预算。
器材费是下列几项费用的总和。
(1)前端器材邻频调制器8个、带通滤波器2个、12路混合器1个、19in标准机箱2个、双向滤波器1台、上行信号处理器1个、监视器6台、避雷器和天线放大器2套及其配套电源,此外还有各种辅助器材费用。
(2)信号源部分包括地面卫星接收天线1套、六功分器一台、卫星接收机6台、电视接收天线2套。
(3)配套设备节目制作设备级控制台一套、监视器、电视机架各5个等。
(4)传输干线干线放大器两个、防雨箱一个,干线采用SYKV-75-9,支线采用SYKV-75-7,入户均采用SYKV-75-5射频电缆,楼层电井距终端为10米,楼层高度为3米。
土建材料有电杆、避雷设施等。
(5)分配器网络器材三分配器4个、二分配器90个,F插头和接头若干,用户终端盒180个;假负载和辅材按多少元/户计算。
(6)工程劳务费另计:
设计费、调试费、安装费和土建工程施工费等。
8、人员安排
为了保证工程的顺利实施,一般要设置一个专门的组织机构。
本系统的项目部由项目经理、项目总工、技术组、测试组等组成。
(1)项目经理的主要责任对整个工程实施全面负责,确保工期和质量,协调各部关系。
(2)项目总工的主要责任为整个项目提供技术支持、技术咨询、技术决策;审核部分的设计、开发方案。
(3)技术组的主要职责负责系统的安装和调试,负责解决在设计、供货及安装调试过程中出现的技术疑点。
(4)测试组的主要责任负责系统技术指标的测试,包括制定测试计划,系统测试和撰写测试报告结果,测试材料报项目部备案。
二、详细规划和技术设计
1、系统设计原则
根据学校要求,按照“统一规划、分布实施、讲究实效、安全可靠”的原则,
进行学校有线电视系统的系统设计,以满足系统的需要。
(1)实际原则。
即一切从实际出发;
(2)先进原则。
利用比较先进的技术。
(3)经济原则。
在设备选型上,对具有相似功能的产品进行全面比较,用悠闲的资源购买更多的、性能价格比更高的产品。
(4)高效原则。
动员多方力量,团结合作,相互配合,是系统的建设的以高效地进行。
2、系统的构成
本系统属于典型的小型有线电视工程,主体上有前端和放大器两大部分组成,节目信号从前端调制、混合、放大后,直接进入用户分配网络,无需干线传输部分。
根据系统的总体设计方案,本系统前端主要包括:
2套电视开路电线、1套卫星电视接收天线、六功分器1台、8台邻频调制器、5台监视器、2套录像播放设备及1套编辑设备。
如下图
3、系统主要技术指标的分配
GB/T6510-1986《30Mhz~1Ghz声音和电视信号的电缆分配系统》已规定电缆分配的主要参数指标,包括系统的输出口电平、信号质量和辐射干扰三个方面的参数指标。
在系统设计时,主要考虑的是系统载躁比(>=43dB)和交扰调至比(>=46dB)。
双向电视传输比起单项电视传输有很多不同的地方,主要表现为:
(1)各支路汇合处噪声汇聚。
电缆电视系统广泛采用树枝网络结构,在各支路的汇合处噪声将叠加,即所谓的“”漏斗效应。
(2)短波电台的广播频率与上行传输频率容易重叠,是反向噪声的主要来源,会影响正常收看。
(3)由于上行传输带宽窄。
频道少、CM、CTB非线性失真指标要求已经不是主要矛盾,只有载躁比才是主要指标。
4、系统主要技术指标设计与计算
前端系统的统计与计算前端系统是有线电视系统的起始端。
在前端系统中,有各种信号存在并且都要通过前端送到干线中去。
同时,前端的噪声电平直接影响以后各干线和分支线直至各终端电视接收信号的信噪比,所以前端设计有如下原则:
其一,尽量提高的信噪输出比,这就是说,前端本身尽量减少噪声电平,一般来说,可以通过提高前端的输出电平而得到。
但是如果噪声是产生于前端内部,那么此方法不靠谱,所以,要尽量减少前端内部的噪声电平,这样输出信号的信噪比就会高些。
其二,前端的输出电平要适当。
前端的输出电平高,有利于后面部分信噪比的提高,但如果前端的输出电平太高,就会产生交扰调制,所以输出电平要选择适当。
前端的输出电平主要取决于前端的输入电平和前端放大器的增益。
在前端中,无论是天线的输出电平,还是自办节目经调制器输出的电平,一般均达不到有线电视系统对前端输出电平的要求。
通常要经过
放大、混合、再放大等环节,再送入系统的干线中去。
为了提高输出电平,往往要增加一个宽带放大器。
(1)开路电线的设计与选用天线的作用是把接收到的开路电视信号馈送到前端,天线的设计主要包括接受场强的估算、天线的选择和架设等。
要建成一个接受开路电视信号的CATV系统,一般应把天线架设在本地较高的建筑物上,离前端设备较近,在选择天线以前都要对接收点的场强作一估算,理想的方法是用场强测试仪进行测试。
为了保证前端设备的载躁比C/N>46.5dB天线传输给前端的信号须有一个最低值,设此最低值为S,则
C/N=S-N-2.4
即
46.5=S-N-2.4
式中,N为前端设备的噪声系数;2.4为基础热噪声。
因此,对于VHF要求S>57dB;对于UHF,要求S>59dB。
(2)卫星天线的技术要求
Ku频段接收小天线有正馈和偏馈两种,正馈Ku天线是圆抛物面中心聚焦馈电式,偏馈Ku天线则是椭圆形或菱形偏焦馈电式。
其中正馈KU天线的焦距相对短一些,多为前些年所生产,现阶段的KU接收小天线几乎都是偏馈的,在相同尺寸情况下,偏馈天线比正馈天线的增益要略高。
从天线所用材料来说,可分为复合材料和金属材料两种天线,一般在相同价格情况下选用玻璃钢天线,因为玻璃钢天线的电气性能较稳定。
经过设计考虑,要接收好KU频段卫星电视的接收天线尺寸在卫星转发器波束覆盖区中心和雨衰小的地区的个体接收可选用0.6~0.75m直径的天线,而在波束覆盖区的边缘或雨衰较大的地区则可选用0.75~1m直径的天线为好。
对于偏馈天线一般使用一体化馈源高频头,这样安装调试与使用都较为方便。
在购买天线时不能光看天线产品样本上的技术指标,也不能只看价格便宜,而一定要做充分的调研,多了解已经用过此种天线产品的用户来选用性价比高的天线。
高频头一定要选用噪声温度低、本振相位噪声小、本振频率稳度高、动态增益大的高频头,尤其在接收卫星数字信号时高频头的本振相位噪声和本振频率稳定度大小对信号质量是至关重要的。
另一问题是高频头的工作频段的选择,目前我过使用的通信卫星转发器的下行工作频率都为12.25~12.75GHZ,而国际电联分配给我国直播卫星的下行工作频率为11.7~12.2GHz,因此所购买的高频头范围一定要与所需接收卫星下行工作频率范围相适应。
(3)分配系统设计与计算
本系统采用倒推法计算用户端电平,设定用户电平在60~70buv,采用邻频传输,其中三分配器平均损耗为3db,二分支器采用同一系类产品,插入损耗为0.5db,分支损耗17db,电缆衰减为0.16db/m。
经过精确推导,合理采用无源器件和电缆,保证用户电平的稳定性。
图文楼系统前端出口的信号经过干线放大器的增益、电缆损耗、分配损耗等的调整,到达一号楼楼层电井分配器输入电平为99duv,用户电平计算结果图如下
5、系统主要选型
(1)选型原则
1)结构符合符合国际国内标准。
2)电气性能符合国际国内标准。
分清主要性能和次要性能,了解产品说明书。
3)接口符合国际国内标准。
4)具有国际国内权威机构的测试鉴定证明。
5)具有长期研制和大规模生产能力的公司或研究所的产品。
6)国内各地有技术服务中心和具有良好售后服务的产品。
7)服从于本地本单位网络规划,适合当地环境条件和经济能力。
8)国际通用的先进设备和器材。
9)同一系统最好采用同一公司产品,以利于升级换代。
10)按照价值工程原理,评估多种设备的性能价格比,择优。
(2)射频前端输出设备
1)从功能方面考虑,前端输出频道一旦固定好后,不需要经常变动。
所以调制器选用固定频道输出,每个频道配置一套。
2)从结构方面考虑,19in标准机柜是多数用户的原则,一个频道一个机箱。
3)从性能方面考虑,多数设备的多数性能指标接近。
特别需要重视的是频率稳定度、载躁比、频率响应、谐波失真和视频指标。
4)从可靠性和稳定性方面考虑,由于国际国内有线电视设备多数没有给出可靠性指标,因此可以多听取全国各地用户对某种设备的可靠性和稳定性的评价。
(3)卫星接收机和高频头高频头噪声温度越低越好。
(4)干线器材和设备本系统采用的是SYKV-75-9电缆,用户放大器必须具有很好的非线性失真,采用高增益高电平输出口。
(5)分配网络部分
1)同轴电缆楼层之间采用SYKV-75-7,入户采用SYKV-75-5。
2)系统输出口选用明装,输出口加高压隔离电容。
(6)机房录播设备
1)音像节目制作系统
2)节目播录设备录像机、DVD等。
6、有线电视系统主要测试仪器
根据本系统测试要求,需要配备的检测仪器如下:
1)选频电压表。
2)示波器。
3)扫描仪。
4)电视信号发生器。
5)标准调制器。
6)场强仪。
7)频谱仪。
6、系统的安装和调试,是使系统各部分达到各项电气指标和保证各部分工作状态正常运行的重要手段,是CATV系统建设中不可缺少的步骤。
系统的安装:
(1)天线的安装天线的方位通常有一定的调整范围,应保证在接收方向的左右有足够的调整余地。
天线馈源是否安装合理,对天线增益影响很大,对于前馈天线,应使馈源的相位中心与抛物面焦点重合,对于后馈天线,应将馈源固定于抛物面顶部锥体的安装孔上,并调整副反射面的距离,使抛物面能聚焦于馈源相位中心上。
(2)高频头的安装将高频头的输入波导口与馈源或极化器的输出波导口对齐,中间加密封橡胶垫圈,并用螺钉固紧。
(3)接收机的安装选择通风良好,能防尘、防震,不受风吹、雨淋、日晒,并靠近监视器或电视机的位置。
将各线按要求连接。
系统调试是根据前端电平图、传输系统电平图和分配系统电平图等设计图纸进行。
系统调试是充实和完善原设计方案的一个过程,调试中若发现设计有误漏或差错时,调试人员可以对部分设计进行修改或更换不合理的元器件,以使信号质量达到系统指标要求。
测试内容:
前端输入电平测量、输出电平测量、多波段放大器及用户端测试指标要求。
参见机械电子工业部通讯广播事业管理局制定的我国共用天线电视系统主要技术规范。
频率特性测量:
它包括测量频道间电平差以及测量频道内的频率特性。
终端电平的调整现场调试主要是以"系统出口电平"调试为主,辅以主观评价进行。
系统出口电平可视系统而定,即分全频道系统和邻频系统,其标准以"GY/T106-9<<有线电视广播技术规范>>"为标准。
本次系统中全部为邻频传输。
系统干线的载噪比(C/N)有线电视系统中的载噪比是影响系统最终收视效果的一个重要的指标,而决定系统整体性能的是干线部分。
干线由电缆和放大器组成,影响干线C/N的因素也就是电缆的C/N和放大器的C/N指标。
干线C/N由电缆C/N和放大器C/N合成。
因电缆部分的C/N对干线C/ND的影响并不大,因此在目前的大部分设计中,一般均忽略电缆的C/N影响,因此我们首先考虑放大器的C/N,它在干线C/N中起主要作用。
而放大器的C/N是随输入电平而变的不确定量,即输入电平越高,载噪比越大,因此在设计的过程中放大器的输入电平必须控制在一个较窄的带宽之内。
干扰的种类及排除CATV系统调试过程比较复杂,极易出现各种意想不到的干扰信号,从而严重影响信号的质量和施工进度的安排。
CATV系统中出现的干扰,有多种因素引起,其一部分来自天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致或前端的设备屏蔽不好,以及系统内非线性器件引起的干扰。
其次传输线路中器件受温度变化引起干扰。
总之,前端信号优劣,直接影响用户的收看质量。
对系统内出现的干扰要区分干扰种类。
大体可分为:
交、互调干扰,邻频、同频干扰、重影干扰、雪花干扰、交电干扰等。
以下介绍几种常见的干扰与排除方法:
(1)交、互调干扰交、互调干扰是工作点不对,或因强信号窜入使放大器进入非线性区域工作。
根据进入输入端载频的个数多少,将产生一系列频率的干扰。
这种新产生的多余的频率干扰称为交、互调干扰。
故障现象:
产生竖白色条纹,且缓慢左右移动,严重时在背景上看到干扰的图像。
原因分析及解决方法:
放大器产生自激,检修内部反馈电容或集成电路外围元件;高频头内部自激,检修场效应管放大器或检查是否遭雷击;V/U或U/V频率转换器故障;节目信号过强;
(2)邻频、同频干扰CATV系统最根本的要求是各自频道,不能对其它频道有干扰。
每个频道都要求有很纯的频谱。
产生邻频、同频干扰的主要原因是频道分配不合理,射频通道有杂散信号输出。
故障现象:
电视画面上有两个模糊不清的不同频道图像或帘状干扰。
原因分析及解决方法:
需要采用严格的残留边带滤波,使相邻频道之间的频谱不相互交织,相邻频道电平差应尽可能小,希望在2db之间;用户电平不能太高,以免在电视机高频头中产生交调、用户端电平一般不应超过80db;要求对系统设备选型要考究,同时注意设计安装,最好对设备严密屏蔽隔离等;
(3)雪花干扰雪花干扰是因系统中各部件由于连接不良或输出电平太低、阻抗失配而引起。
故障现象:
伴音噪声大,画面噪点多。
原因分析及解决方法:
调制器或功分器的接插头松动或调制放大器输出电平偏低;调制器或频道放大器内的接插头短路或断路;放大器输入信号电平弱;接收机、加扰解调器接口短路或断路;高频头馈源接口处氧化、生锈;天线角度偏离同步卫星;
(4)交流声干扰交流声干扰,主要来自交流电网。
由于电源本身滤波不良,50Hz工频信号很容易混入电视信号中,导致图像有滚道、伴音产生严重的哼声。
故障现象:
监视器画面上出现一条或几条垂直移动宽横条。
伴音有严重的哼声。
原因分析及解决方法:
如果是系统内所有频道都出现干扰,说明进入系统内的交流总供电电压偏低;电源频率偏离标准值50Hz;稳压电源失去调节能力,从而使稳压电源纹波增加。
针对上述原因,需调整供电线路,使线路电压达到规定值;如果是某一个频道出现干扰,说明某一稳压部分滤波电容失效、断路、容量干涸等:
放大器电源调整管击穿、稳压管失效。
7、雷击的形成与避免
雷击电磁脉冲危害系统的途径电视机大都处于防雷lpzn区,遭受直击雷雷击的几率微乎其微,而雷击电磁脉冲危害大都通过自室外引入的有源线路、建筑物上面的金属物、磁脉冲等“路”和“场”两条途径造成的。
1.1自有源线路造成的雷击电磁脉冲危害落雷点为电源线路或线路受雷电电磁感应与静电感应,雷电电磁脉冲沿线路以过电流、过电压的形式进入微电子设备及系统,造成系统设备的毁灭性损坏。
雷击电磁脉冲沿天线进入系统,造成通信接口、接收系统、室内单元等网络主要设备损坏。
雷击网络通信有线线路或线路受雷电电磁感应与静电感应,雷电产生的机械作用、冲击波、热效应造成线路损坏。
雷电脉冲过电压、过电流沿线路进入系统设备,造成设备损坏;即便线路埋地敷设,当地面以上突起物遭受雷击时,强雷电电压也会击穿邻近土层,击穿线缆铠装层外防护皮,进而侵袭网络系统。
1.2雷击磁脉冲造成的危害电视机所在的建筑物或附近发生雷击时,雷电产生的暂态磁场,直接危害建筑物内的网络设备。
同时交变的雷电磁场将在建筑物内的金属回路与线路网路上产生脉冲过电压、过电流,造成设备的危害。
1.3建筑物上面的金属体传导的过电压、过电流建筑物上面的金属体传导的过电压、电视机所在的建筑物或附近发生雷击时,与之相连或相近的金属物将带有暂态高电压,其将对附近的系统网络线路发生反击,造成网络设备的损坏。
因此,针对上述雷电的入侵特点,制定出相应的防雷措施,避免雷击事故的发生。
2.1雷电活动的一般规律同一地区,由于受到局部气象条件的影响,雷电活动可能比临近地区强的多。
如在某些山区发现,山的阳面落雷多于山的阴面,面海的一面山坡落雷多于背海的一面山坡,雷暴走廊与风箱一致的地方,在风口和顺风的河谷里落雷多于别的地方。
这主要是局部地区受小区域气象条件的影响更为显著的缘故。
经大量资料统计表明,雷电活动具有一定的规律性:
热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷暴多;雷暴频率是山区大于平原,平原大于沙漠,陆地大于湖海;雷暴高峰日在7、8月份,活动时间多为14—22时。
2.2土壤电阻率通过大量的雷害事故的资料统计和实验研究表明,土壤电阻率是造成雷击选择性的主要因素之一。
土壤电阻率分布不均匀时电阻率小的地方易受雷击;不同电阻率的土壤,交界地段易受雷击;有金属矿藏的地区、河流或地下水出口处、山坡与水面接壤地区易受雷击。
当计算土壤电阻时,应通过公式计算土壤电阻率,若无法测量时,可参考国家防雷有关规范、规定的“土壤与水的电阻率参考值”。
3.1直击雷防护接收天线的竖杆(架)上应装设避雷针。
避雷针的高度应满足对天线设施的保护。
当安装独立的避雷针时,避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3m。
接地处理。
3.2科学合理的接地是电子、电气设备/系统正常工作的重要条件;是防雷系统和电气安全技术必不可少的重要基础,是抗干扰技术中最重要的技术措施。
因此,合理接地的意义主要是:
疏导雷击能量、疏导故障电流、提供工作回路、提供参考电位(基准电位)、屏蔽电磁干扰信号、疏导静电电荷、消除或减少杂讯干扰等。
直击雷防护装置接地:
独立避雷针和接收天线的竖杆均应有可靠接地。
当建筑物已有防雷接地系统时,则与建筑物的防雷接地共地;当建筑物无专门的防雷接地可利用时,应设置专门的接地装置,从接闪器到接地装置的引下线宜采用2根,从不同的方位以最短的距离沿建筑物引下,其接地电阻不应大于4。
电源线路:
进出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线。
电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时,配电线路必须采用TN—S系统的接地制式。
信号线路:
进、出建筑物的信号线缆,宜选用有金属屏蔽层的电缆,并宜埋地敷设,在直击雷非防护区(LPZOA)或直击雷防护区(LPZOB)与第一防护区(LPZ1)交界处,电缆金属屏蔽层应做等电位连接并接地。
电子信息系统设备机房的信号线缆内芯线相应端口,应安装适配的信号线路电涌保护器,电涌保护器的接地端及电缆内芯的空线对应接地。
远距离的信号传输过程中,系统中同轴电缆多以钢绞线支撑架空布设。
因此同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用的钢绞线都应有良好的接地。
在每隔10个杆档处设置保护接地,可用1根(根据土壤电阻率可选择多根)1.5m长的50mm×50mm×5mm的角钢作为接地体打入地下,避雷线与架空钢绞线用铁扎头扎紧成为一体。
这样,整个网络多点接地,组成庞大的接地网。
线路受雷电感应的几率相对减小。
天馈线路:
架空天线必须置与直击雷防护区(LPZOB)内。
具有多副天线的天馈传输系统,每副天线应安装适配的天馈电涌保护器。
当天馈传输系统采用波导管传输时,波导管的金属外壁应与天线架、波导管支撑架及天线反射器作电气连接。
并宜在中频信号输入端口处安装适配的中频信号线路电涌保护器,其接地端应就近接地。
天馈线路电涌保护器的接地连接到直击雷非防护区(LPZOA)与第一防护区(LPZ1)交界处的等电位接地端子板上。
同轴电缆的上部、下部及进机房前应将金属屏蔽层就近接地。
工作接地:
在系统中,所使用的交流电源一般是由中性线不接地的低电压供电网提供的,使用这种低压供电网提供的交流电源的电器设备应采取保护措施,即事实保护接地,确保机房内工作地电位为零电位,泄放设备漏电或各种静电。
光节点的防雷在这里着重提出,因为一旦雷击,会导致整个节点的电视信号中断。
光接收机本身是有防雷器件,但需良好地接地才能真正起作用,将光节点机箱与接地体连接,光接收机和供店箱的外壳与光节点机箱连接,且所有设备外壳均可靠接地。
3.3电涌保护器的设置SPD应设置在lpzn~LPZn+1(n为0、1、2、3……)界面处,若被保护设备不在界面处时,考虑其连接工艺,SPD可设置在被保护设备处,但线路的被保护层或屏蔽层应在平面处做一次等电位连接。
SPD应就近接地,且与共用接地体等电位连接,当被保护设备中有信息系统设备时,接地电阻不应大于1,当被保护设备没有信息系统设备时,接地电阻不应大于4。
电源型SPD应并联在线路中,信号型SPD应串联在线路中。
于系统机房安装相应电涌保护器,其作用是在最短时间内释放电路上因感应雷击而产生的大量脉冲能量到安全地线上,从而保护机房内的前端设备。
光节点电源需加装电源防雷器,使雷击引起的雷电电磁脉冲释放到接地体上,从而保护光节点内的用电设备,起到较好的防雷作用。
接收天线进入设备前加入信号防雷器,以防因雷电造成异常高压时,对其内部的放大管立即起作用,阻止雷电对设备造成损
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