中波廣播干擾問題的預(yù)防和改善

王石川

摘 要：因受強(qiáng)高頻的電磁場影響，不少中波廣播的信號傳輸與接收都受到了一定程度的干擾。如何預(yù)防和改善這些干擾問題，就是中波廣播的發(fā)射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效日常運(yùn)作的關(guān)鍵。該文簡要分析了干擾中波廣播的具體原因，并提出了一些預(yù)防和改善的有效具體措施。

關(guān)鍵詞：中波廣播 干擾問題 預(yù)防 改善

中圖分類號：TN948 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0170-02

無論是新型的網(wǎng)絡(luò)傳播還是傳統(tǒng)的廣播傳媒，這些電子傳播依然都飽受電磁干擾，尤其是中波廣播的負(fù)面影響。中波廣播給信號傳遞的完好性帶來了很大的干擾威脅，嚴(yán)重影響到傳遞訊息的質(zhì)量。

1 中波廣播干擾信號的預(yù)防和改善

1.1 中波廣播干擾信號的種類

1.1.1 干擾信號的頻率成分分類

（1）同頻干擾：主要與同時(shí)播出的信號頻率較強(qiáng)的干擾信號有關(guān)，和接收機(jī)的性能關(guān)系不大。

（2）鄰頻干擾：一是與干擾信號的頻率較強(qiáng)有關(guān)；二是受接收器的選擇性影響；三是存在交調(diào)干擾。

（3）鏡頻和中頻干擾：一是和接收機(jī)的選擇性相關(guān)（也是出現(xiàn)此類情況的原因）；二是與干擾信號的頻率較強(qiáng)有關(guān)。

（4）交調(diào)、互調(diào)干擾：一是和干擾信號的強(qiáng)度有關(guān)；二是與接收機(jī)的選擇性相關(guān)；三是與接收機(jī)的高頻放大器有效動態(tài)范圍有關(guān)。

顯然易見，混頻干擾的主要產(chǎn)生原因包括兩方面：一是和接收機(jī)受到的干擾信號的強(qiáng)度有關(guān)；二是和接收機(jī)本身的選擇性及輸入動態(tài)的有效范圍有關(guān)。

1.1.2 其他形成的干擾

（1）電波傳播干擾：除了夜間遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)同頻信號出現(xiàn)干擾外，中波電波還會導(dǎo)致一些局部地域產(chǎn)生因電離層產(chǎn)生交叉而出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。具體表現(xiàn)信號收臺接收到的節(jié)目信號中夾雜非同頻的干擾臺信號。但這種情況僅會在夜間發(fā)生在那些信號頻率和大功率發(fā)射臺處于相同電離層的天波信號之中。

（2）接收干擾：接收方式出現(xiàn)干擾現(xiàn)象和接收機(jī)的自身性能以及干擾信號的頻率強(qiáng)弱都有很大關(guān)系。如果接收機(jī)的選擇性能較弱但是干擾信號的頻率很強(qiáng)，鏡頻、鄰頻、中頻等等干擾現(xiàn)象就很容易出現(xiàn)；如果接收機(jī)的高頻放大功能或是混頻電路的非線性失真較為嚴(yán)重，但干擾信號的頻率很強(qiáng)，那么就很容易出現(xiàn)交調(diào)或是互調(diào)干擾。

（3）噪聲干擾：噪聲干擾也是是影響接收效果和收聽效果的一大因素。外部噪聲包括雷電之類的自然噪聲，以及電氣設(shè)備產(chǎn)生的人為噪聲。高壓輸電的干擾噪聲是尤為典型的例子之一。

1.2 預(yù)防與改善的措施

1.2.1 預(yù)防與改善中波同頻干擾

若發(fā)射機(jī)選用同步廣播模式，那么同一節(jié)目的同一射頻的保護(hù)率會出現(xiàn)較大幅度的降低，可以有效改善收聽效果。如果需要接受遠(yuǎn)距離傳播的微弱信號，也可以選擇定向天線。安裝天線帶有磁性的接收機(jī)后，當(dāng)?shù)毓?jié)目及距離不太遠(yuǎn)的中波接收效果會較好。

1.2.2 預(yù)防與改善接收干擾的措施

一是盡量選用定向天線作為信號接收器；二是安裝陷波器減少特定干擾頻率來提升接收機(jī)選擇性能，或使用具備平方定律特征的混頻電路來擴(kuò)大接收機(jī)的高頻放大電路的有效動態(tài)范圍；三是在接收機(jī)的輸入端安置高頻衰減器適當(dāng)削減輸入信號的電頻。

這三種方法雖然并不能徹底解決中波廣播導(dǎo)致的干擾，但是也可以發(fā)揮出較好的改善效果。

1.2.3 預(yù)防與改善噪聲干擾的措施

在常見人為噪聲之中，火花、電暈、輝光等的放電噪聲是以斷續(xù)性、周期性脈沖及連續(xù)性寬頻帶的形式出現(xiàn)。射頻振蕩產(chǎn)生的輻射干擾，則主要以周期性的頰寬噪聲這種形式出現(xiàn)的。

在常見事物中，日光燈對中波接受的干擾是最大的。現(xiàn)今采用的預(yù)防措施，是在燈管外的啟輝器旁安置一枚0.006 ?F的電容，并在日光燈的電源接入端安置一個(gè)電容。還可以在接受場內(nèi)改為使用白熾燈，避免日光燈對中波廣播的節(jié)目信號產(chǎn)生干擾。

除此之外，常見電器在斷開或接通瞬間出現(xiàn)的干擾，以及電機(jī)的運(yùn)行中出現(xiàn)的噪聲，主要有斷續(xù)和連續(xù)這兩種。廣播信號的干擾一般是由斷續(xù)型干擾導(dǎo)致的。改善此類情況，就可以在開關(guān)的節(jié)點(diǎn)兩側(cè)并聯(lián)一個(gè)RC電路。一般在這個(gè)RC電路中，C是0.05～0.1 ?F，R是200 Ω。這個(gè)電路可以在電機(jī)開關(guān)的瞬間吸收脈沖電流。高壓電線產(chǎn)生的噪聲干擾主要是火花放電和電暈造成的。電暈產(chǎn)生的連續(xù)噪聲，其能量一般低于10 MHz，會嚴(yán)重影響中波廣播的接收效果。因此，建立接受場時(shí)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高壓線。人為噪聲雖然并不能徹底消除，但是采取適當(dāng)措施還是可以改善和預(yù)防干擾的。

2 中波廣播高頻電磁干擾的預(yù)防和改善

2.1 中波廣播高頻電磁干擾的種類

2.1.1 電磁場干擾傳輸狀態(tài)分類

所謂“電磁干擾”，就是有用信號之外產(chǎn)生變化干擾的部分，即噪聲信號里會產(chǎn)生信號干擾影響的部分。電磁干擾的產(chǎn)生原因主要包括以下三要素：電磁干擾源、較為敏感的接收機(jī)、干擾源的導(dǎo)入傳輸媒介。從這三大元素分別著手，也是解決電磁干擾的主要有效方法。按照傳輸狀態(tài)不同，可以將電磁感染分為以下幾種：

（1）輻射干擾：輻射引發(fā)的電磁干擾，主要出現(xiàn)自與信號波長比你距離相對較遠(yuǎn)的地方。

（2）感應(yīng)干擾：主要包括電磁感應(yīng)和靜定感應(yīng)兩種。靜電感應(yīng)主要是高阻抗內(nèi)的靜電稠合現(xiàn)象，電磁感應(yīng)則指低阻抗內(nèi)的電磁耦合現(xiàn)象，兩者都是近距離的電磁場引發(fā)的。發(fā)射機(jī)內(nèi)部普遍存在著靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。靜電感應(yīng)對MOS電路存在很大的威脅。當(dāng)發(fā)射機(jī)處于高壓大電流的狀態(tài)時(shí)，輸入線和輸出線上會同時(shí)形成高電壓的大電流回路。此時(shí)若存在強(qiáng)烈的電磁感應(yīng)和高頻的磁場干擾，極易生成大干擾源。

（3）傳導(dǎo)干擾：即在信號傳播過程中，電磁波從信號線、電源回路或控制線等侵入導(dǎo)線系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。傳導(dǎo)干擾一旦出現(xiàn)，會極大影響整個(gè)系統(tǒng)的傳輸信號質(zhì)量。

（4）地線感應(yīng)干擾：即地線感應(yīng)中出現(xiàn)干擾電壓，影響系統(tǒng)常規(guī)運(yùn)作，并生成接地噪聲（也就是大地電流引發(fā)的電位差）。一般情況下，地線時(shí)常出現(xiàn)不平衡電流、浪涌電流及齊次諧波電流等多重干擾信號。

2.1.2 其他形式的干擾

（1）信號源干擾：大多數(shù)中波廣播往往會同時(shí)播放幾套節(jié)目，此時(shí)機(jī)房內(nèi)部電磁場就會變高。信號輸入主要是依靠衛(wèi)星和微波完成傳輸?shù)?，輸入線也可被作為天線使用，而輸入線內(nèi)的中波磁場會生成感應(yīng)電壓，進(jìn)而影響信號傳輸。

（2）電源系統(tǒng)的干擾：一種是電力線內(nèi)的傳導(dǎo)干擾，主要因中波發(fā)射器使用的是統(tǒng)一供電系統(tǒng)，生成的噪聲干擾和輻射干擾會沿著電力線傳遞，并生成相互串聯(lián)干擾，影響用電設(shè)備常規(guī)運(yùn)作；另一種是電力線作為天線引發(fā)的干擾，中波傳輸是垂直極化的而電力線是水平拉伸的，地面波會被大地吸收消散并出現(xiàn)水平分量，從而形成干擾源。此外，電力線的垂直部分很少，中波傳遞的垂直極化波也很容易在電力線上生成天線效應(yīng)，并生成干擾。

2.1.3 監(jiān)測和控制系統(tǒng)的干擾

中波廣播的日?？刂坪捅O(jiān)測工作主要是依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)采集的。當(dāng)發(fā)射機(jī)內(nèi)的電磁輻射在數(shù)據(jù)采集線路中生成感應(yīng)信號，就會影響到整個(gè)采樣、監(jiān)測、控制系統(tǒng)的正常運(yùn)作。一般來說，數(shù)字計(jì)算機(jī)的傳送脈沖信號處在150 KHz～100 MHz的頻率范圍內(nèi)。這之中也包含了中波頻率。當(dāng)電磁輻射的影像空間超出126dB，計(jì)算機(jī)就會受到嚴(yán)重干擾影響。大功率的中波機(jī)房內(nèi)產(chǎn)生的電磁輻射往往會突破這一數(shù)值，長期如此監(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)出現(xiàn)電磁感應(yīng)干擾，炳然會對系統(tǒng)計(jì)算機(jī)造成影響縮短使用壽命，并出現(xiàn)噪聲干擾甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或是引發(fā)誤動作。

2.2 預(yù)防與改善的措施

2.2.1 降低機(jī)房內(nèi)電磁干擾的預(yù)防和改善措施

根據(jù)屏蔽原理可將改良措施分為以下三類，即電磁屏蔽、靜電屏蔽和磁屏蔽。電磁屏蔽主要適用于高頻場合，使用低電阻金屬來減少磁力線和通過電流之間的干擾。靜電屏蔽簡而言之就是以預(yù)防產(chǎn)生靜電集合的方式來避免干擾。磁屏蔽主要適用于低頰引發(fā)的磁場干擾，使用高導(dǎo)磁率材料來避免磁力線出現(xiàn)強(qiáng)磁場生成干擾。中波發(fā)射臺的內(nèi)部主要干擾是因強(qiáng)電磁場產(chǎn)生的，因此本文只選擇性論述了如何屏蔽強(qiáng)電磁場。

在建設(shè)中波發(fā)射臺時(shí)，會將監(jiān)測控制值班室和中波信號發(fā)射機(jī)防隔離開。筑造發(fā)射機(jī)房時(shí)，會將機(jī)房圈梁的混凝土鋼筋與整體框架結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋連接起來，并于樓層地面里的鋼筋連接，以此構(gòu)成一個(gè)大的屏蔽層。發(fā)射機(jī)房還會使用輕型金屬的框架來制作吊頂類裝飾，又形成一層屏蔽。建造設(shè)計(jì)較好的發(fā)射機(jī)房內(nèi)的屏蔽效能可以超過60dB。除此之外，在筑造監(jiān)測控制值班室時(shí)，可以使用木屑和鋁基混合壓制而成的抗靜電可移動地板，以此進(jìn)一步減少靜電的產(chǎn)生和對用電設(shè)備的干擾影響。

2.2.2 減小供電回路干擾的預(yù)防與改善措施

鋪設(shè)供電線路時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用具備屏蔽功能的低壓電纜和高壓電纜，并使發(fā)射機(jī)房與電纜一同良好接地。盡量使用多臺電力變壓器針對不同設(shè)備和生活用電進(jìn)行分別饋送，確保供電回路相對獨(dú)立。

2.2.3 信號線和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集線干擾的預(yù)防與改善

選用自帶屏蔽層的高質(zhì)量音頻專用電纜線，并將其鋪設(shè)于金屬線槽內(nèi)。將線槽具有屏蔽作用的一端連接至機(jī)房的屏蔽層，將另一端和接地線連接，確保信號線單端良好接地。采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的線路須要纏繞錫箔帶增強(qiáng)屏蔽效果，條件允許的化還可以將機(jī)器外殼和錫箔帶連接。這兩種辦法都可以有效預(yù)防接引線造成的感應(yīng)干擾，確保音頻信號和取樣信號的穩(wěn)定性。

2.2.4 系統(tǒng)的接地預(yù)防與改善措施

系統(tǒng)接地可被分為兩大部分：一是將中波發(fā)射機(jī)等設(shè)備進(jìn)行接地處理；二是將屏蔽層有效屏蔽接地。安裝時(shí)為了避免接地線過多過長，或高頻時(shí)出現(xiàn)較大的地線電感導(dǎo)致地線之間的電感耦合增加引發(fā)電磁干擾，往往會使用多點(diǎn)接地的方法，并盡可能縮短接地線長度。因此，常常會在發(fā)射機(jī)的下部埋設(shè)地級來減少接地線。地級一般使用兩塊銅板進(jìn)行并聯(lián)，并將之與接地銅帶焊接連接，然后埋入地下2m或更深處。同時(shí)還可以使用一些降阻材料，以減少接地的電阻。

將屏蔽層進(jìn)行接地處理的目的，是為了泄放其上的感應(yīng)電流，來避免屏蔽層出現(xiàn)帶電情況。此外，引下地線也可能出現(xiàn)天線效應(yīng)。為了避免引下地線生成感應(yīng)干擾，還可以安裝屏蔽鐵管并多點(diǎn)接地處理。如果中波發(fā)射臺的所處地較為干旱，為了避免環(huán)境干旱導(dǎo)致接地電阻變大，埋設(shè)地級的同時(shí)還須要埋設(shè)四分管，并定期注水來減小接地電阻。

3 中波廣播雷電危害的預(yù)防與改善

3.1 雷電的能量與危害

中波發(fā)射臺一般會將建造地址選在比較開闊平坦的地方。這樣不僅可以減少地線、網(wǎng)線和發(fā)射鐵塔的鋪設(shè)筑造工作難度，而且可以提升發(fā)射鐵塔的發(fā)射覆蓋有效范圍。發(fā)射鐵塔受建設(shè)高度和建造工藝的影響，本身就具有很多的螺絲連接點(diǎn)，因而發(fā)射鐵塔本身就存在一定的電阻，鐵塔周圍也極易形成較強(qiáng)的靜電感應(yīng)或是磁場感應(yīng)。換言之，鐵塔周圍很容易出現(xiàn)感應(yīng)雷或是二次雷擊效應(yīng)，并容易在腹肌的暴露線纜或物體表面生成過壓過流電波，影響電氣設(shè)備的使用效果甚至造成設(shè)備損壞。

自然雷電主要是直流電，也含有極少的交流電。雷電的能量極大，一般雷電放電現(xiàn)象輸出嗯電流可以達(dá)到2000～20000 A。如果中波發(fā)射站受到了一次中等強(qiáng)度的雷擊，此次雷電的釋放電流約10000 A。假設(shè)鐵塔的接地電阻是0.5 Ω，雷擊瞬間的對地電壓就可以達(dá)到5000 V。發(fā)射站臺內(nèi)的諸多設(shè)備雖然都已經(jīng)進(jìn)行過接地處理，但是這些瞬間匯聚的電壓會形成很高的點(diǎn)位差，導(dǎo)致不同位置的電子設(shè)備的所處電位出現(xiàn)差異。連接這些不同電子設(shè)備的各條線路上必然會出現(xiàn)過壓過流電波，對這些設(shè)備造成損壞影響。

3.2 預(yù)防與改善的措施

針對這種情況，通常會在發(fā)射鐵塔上裝配金屬材質(zhì)的放電球，或是在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)安裝石墨放電球。如果天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的功率較大，還會在網(wǎng)絡(luò)輸出線路上套加數(shù)個(gè)磁環(huán)。這些磁環(huán)主要具備兩大作用：一是當(dāng)石墨放電球處于放電狀態(tài)時(shí)吸收大電流導(dǎo)致的火??；二是阻擋雷電中的交流電來保護(hù)整個(gè)信號發(fā)射系統(tǒng)。預(yù)測估算好安全放電距離，確保發(fā)射塔的金屬放電球及天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的石墨放電球的圓突真正做好點(diǎn)對點(diǎn)，是做好整個(gè)發(fā)射站的防雷工作的關(guān)鍵部分，切實(shí)有效的避雷防雷才能保證發(fā)射系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。

在發(fā)射極的輸出口和虧管的入口處添置一個(gè)放電管或者避雷器，也是防止雷電反竄損壞發(fā)射機(jī)的有效方法。TVS放電管能夠以PS級別的速度迅速將過高的雷電電壓縮減到硬頂?shù)陌踩秶鷥?nèi)。一般來說，放電管具備很高的抗阻性和較低的電容性，即使被接入到線路當(dāng)中也不會對線路工作造成負(fù)面影響，是一種有效的保護(hù)元件。當(dāng)瞬間過高的電壓竄過時(shí)，放電管會被擊穿來釋放這些電壓，放電管的阻抗也會迅速下降甚至呈現(xiàn)短路狀態(tài)。放電管通過地線將雷電的電流泄放出去，并將電壓控制到安全范圍內(nèi)。過高電壓被消除后放電管又可以迅速恢復(fù)高阻抗，確保發(fā)射站內(nèi)的線路系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作。

安裝頻射避雷器也是一種有效的辦法。中波發(fā)射機(jī)的頻射避雷器具有不少使用優(yōu)勢：型號多、體積小、易安裝、價(jià)格適中。雖然它使用的是電容避雷的方法，被雷擊穿后必須更換，但是由于造價(jià)不高、拆卸方便，還是具有較好防雷作用的。

除此之外，大多數(shù)中波發(fā)射站的發(fā)射機(jī)房和天調(diào)室是存在一定地面距離的，也會受到雷電入侵威脅。因此架空處理鋼絞線的兩端來阻斷雷電竄入調(diào)配元件或是發(fā)射機(jī)內(nèi)。就供電電源來說，在高壓到達(dá)變壓器之前，這些電力線都是架空電纜，當(dāng)出現(xiàn)雷擊時(shí)就會在瞬間通過大量的雷電電流。因此，在變壓器和各個(gè)配電設(shè)備輸入端之間，應(yīng)當(dāng)裝配兩級電源防雷器。電源防雷器的工作原理就是在納秒級時(shí)間內(nèi)迅速泄放竄入供電設(shè)備的雷電電流。第一級防雷器采用的是高壓防雷，利用雷電通將數(shù)萬伏的雷電電壓迅速降壓到安全范圍內(nèi)；第二級防雷器使用的是低壓防雷，利用雷電通全面消除通過第一道防雷器的殘壓，以確保用電設(shè)備的安全運(yùn)作。

4 結(jié)語

中波廣播在日常生活的使用率很高，本文通過分析中波干擾的形成原因提出了具體的預(yù)防或改善措施，雖然并不能完全消除中波干擾問題，但是希望可以提升中波信號的傳輸質(zhì)量以及保護(hù)中波發(fā)射站的安全運(yùn)作。本文提出的系列解決方法可能還存在一些缺陷或不足之處，期望各界人士能夠不吝指正。

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