中短波廣播發(fā)射臺(tái)電磁干擾問題的控制方式探析

張紅偉，董曉東，耿國(guó)平

（河南省廣電局許昌中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，河南 許昌 461000）

中短波廣播發(fā)射臺(tái)電磁干擾問題的控制方式探析

張紅偉，董曉東，耿國(guó)平

（河南省廣電局許昌中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，河南 許昌 461000）

文章針對(duì)中短波廣播發(fā)射臺(tái)產(chǎn)生電磁干擾的成因與類型進(jìn)行詳細(xì)介紹，并結(jié)合其干擾形式的不同提出針對(duì)性控制方式，以期為我國(guó)中短波廣播的發(fā)展提供有價(jià)值的參考意見。

中短波廣播；發(fā)射臺(tái)；電磁干擾；控制方式

現(xiàn)代通信行業(yè)的快速發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)現(xiàn)代廣播行業(yè)的發(fā)展，為其發(fā)展提供了可靠的技術(shù)支持。然而，現(xiàn)代通信中各種復(fù)雜電子儀器與設(shè)備在應(yīng)用過程中相互之間會(huì)存在不同程度的電磁干擾，對(duì)中短波廣播的高質(zhì)量信號(hào)傳播帶來一定的負(fù)面影響，導(dǎo)致正常的廣播工作無法開展。就目前的廣播行業(yè)而言，中短波廣播發(fā)射臺(tái)電磁干擾問題及其有效控制方式，仍然是重點(diǎn)研究的課題之一。

1 中短波廣播發(fā)展現(xiàn)狀

中短波廣播由于其應(yīng)用成本低、覆蓋面積廣等優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前廣播行業(yè)中有著較為樂觀的發(fā)展形勢(shì)，中短波廣播發(fā)射臺(tái)在信號(hào)的發(fā)射與接收方面也具有強(qiáng)大的便利性，所以人們更樂于選擇這種形式去收聽廣播，有著良好的發(fā)展前景。然而，中短波廣播發(fā)射臺(tái)在實(shí)際工作中存在著信號(hào)干擾的弊端，通常來講，中短波廣播在工作狀態(tài)下會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅調(diào)頻，所以該過程會(huì)長(zhǎng)時(shí)間占用資源，那么外界干擾則會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸造成不良影響，主要表現(xiàn)為中短波相近或相同頻率的干擾；同時(shí)電磁干擾也會(huì)對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集工作造成影響，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行異常。電磁干擾等因素的存在，一定程度上制約了中短波廣播的發(fā)展。

2 中短波廣播發(fā)射臺(tái)電磁干擾的類型分析

2.1 被測(cè)信號(hào)干擾

被測(cè)信號(hào)干擾是中短波廣播發(fā)射臺(tái)電磁干擾類型中的主要一種，在受到干擾的過程中，會(huì)遭遇無規(guī)則信號(hào)交流，從而造成對(duì)正常傳輸信號(hào)的干擾，以至于信息傳輸異常。被測(cè)信號(hào)電磁干擾還可氛圍共模干擾與常態(tài)干擾兩種模式，通常來講，共模干擾模式指的是轉(zhuǎn)化器輸入端口直流或者交流電壓的干擾，而常態(tài)干擾模式指的是中短波廣播發(fā)射臺(tái)在信號(hào)傳輸過程中，噪音在直流信號(hào)或無顯著變化交流被測(cè)信號(hào)上重疊出現(xiàn)，在該過程中，干擾噪音主要指的是信號(hào)頻率無規(guī)則的變化[1]。因此，在對(duì)電磁干擾的具體分析當(dāng)中，被測(cè)信號(hào)操作為單通道輸入，共模干擾電壓可轉(zhuǎn)換成常態(tài)干擾信號(hào)，選用雙通道輸入。

2.2 線間耦合干擾

在中短波廣播發(fā)射臺(tái)系統(tǒng)中，存在電感、電容、電阻等多種元件，通電狀態(tài)下，元件開始工作則會(huì)產(chǎn)生耦合作用，不僅電感之間產(chǎn)生耦合，電感自身也會(huì)產(chǎn)生耦合，也即是通常所講的自感與互感形式，繼而產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)與互感電動(dòng)勢(shì)。此外，電感還會(huì)與電容產(chǎn)生耦合作用，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)射信號(hào)遭遇電磁干擾，對(duì)中短波廣播發(fā)射臺(tái)的信號(hào)品質(zhì)造成不良影響。在整個(gè)電路系統(tǒng)中，不管是電感耦合還是電容耦合都會(huì)由于回路間的電磁感應(yīng)現(xiàn)象而加劇，在中短波廣播發(fā)射臺(tái)設(shè)備工作時(shí)，由于各種耦合作用的疊加，會(huì)對(duì)發(fā)射臺(tái)信號(hào)造成較強(qiáng)的電磁干擾。

2.3 程序干擾

在當(dāng)前的中短波廣播發(fā)射系統(tǒng)中，自動(dòng)控制系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用，該系統(tǒng)主要控制信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸與發(fā)射，并且能夠及時(shí)對(duì)設(shè)備動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，使其更好地完成作用。由此可見，自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用使得中短波廣播發(fā)射工作更為高效。然而該系統(tǒng)中包含眾多集成塊，各種元件引腳極易引起電磁干擾，對(duì)中短波廣播發(fā)射臺(tái)的工作造成不良影響。

現(xiàn)代工業(yè)中，自動(dòng)化控制主要是通過程序代碼的編寫完成的，其中可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的引用讓變成工作變得更加簡(jiǎn)便，在初始設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員對(duì)PLC進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)優(yōu)化，然而仍舊無法完全屏蔽干擾，其抗干擾能力有限，再加上設(shè)備自身原因，比如出廠質(zhì)量的漏洞、接地線路局限等，使得設(shè)備工作狀況下會(huì)導(dǎo)致整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括PLC都會(huì)遭受電磁干擾，其干擾程度的強(qiáng)弱主要有系統(tǒng)漏洞大小決定[2]。用以上原理去解釋中短波廣播發(fā)射臺(tái)中遇到的電磁干擾問題同樣適用，由于PLC與自動(dòng)控制系統(tǒng)的防護(hù)措施不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)射臺(tái)處于電磁場(chǎng)環(huán)境中，隨著感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生，在發(fā)射臺(tái)工作狀態(tài)下，控制電路回路會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，改變發(fā)生信號(hào)，這些都是由于程序所導(dǎo)致的電磁干擾。

3 中短波廣播發(fā)射臺(tái)電磁干擾問題的控制方式

3.1 抗共模干擾的控制方式

針對(duì)共模干擾的控制，主要有兩種方式。第一種方式是改變輸入信號(hào)的通道數(shù)量，在信號(hào)傳遞過程中使用放大器進(jìn)行向下傳遞，更加高效且保真地進(jìn)行信號(hào)傳遞。結(jié)合放大器原理與放大倍數(shù)的不同，將其設(shè)置在不同的傳遞線路位置。實(shí)驗(yàn)表明，在模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器前面所放置的放大器，會(huì)明顯感覺到電磁干擾的影響，所以可改變?cè)摲糯笃鞯妮斎胄盘?hào)通道，變單通道為多通道，減輕變壓器負(fù)載，進(jìn)而使得電磁干擾器承擔(dān)較輕負(fù)載。該種控制方式主要是通過減小各支路負(fù)載壓力，從而讓共模干擾的形成條件有所缺失，因此信號(hào)便可借此狀態(tài)進(jìn)入通道，抵抗住電磁的干擾[3]。

另一種控制方式則是采用數(shù)字濾波技術(shù)。數(shù)字濾波技術(shù)的應(yīng)用，讓操作更為簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本進(jìn)一步縮減，具體是讓多通道輸入信號(hào)一并處理，在數(shù)字濾波器上預(yù)編好所需濾波的程序，使該程序能夠作用于多通道而不是單通道，凸顯其特殊性，這樣一來，便可用一個(gè)程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理，操作處理更為簡(jiǎn)便，節(jié)省更多信號(hào)共模干擾的途徑，實(shí)現(xiàn)更好的共模干擾控制效果。

3.2 抗耦合干擾的控制方式

電磁干擾的產(chǎn)生還有很大原因是各元件之間產(chǎn)生的耦合作用，其中回路之間的作用非常嚴(yán)重，且導(dǎo)線和導(dǎo)線之間、設(shè)備和設(shè)備之間都會(huì)存在干擾，這部分干擾的產(chǎn)生與控制系統(tǒng)和檢測(cè)反饋系統(tǒng)之間的關(guān)系非常密切，主要表現(xiàn)在于控制系統(tǒng)和檢測(cè)反饋系統(tǒng)回路當(dāng)中的輸入和輸出信號(hào)傳遞線路的特質(zhì)能否有效屏蔽外界信號(hào)，能否讓信號(hào)傳遞過程中的能力損耗降到最低，信號(hào)線的電阻與信號(hào)傳遞的功率與電流有無關(guān)聯(lián)影響等等，種種關(guān)系都需要綜合考慮。因此，要采取應(yīng)對(duì)措施去完善與提升屏蔽效果，采用雙絞線或同軸度電纜去控制線間耦合干擾的產(chǎn)生，進(jìn)而達(dá)到控制電磁干擾的目的。

3.3 抗常態(tài)干擾的控制方式

由于常態(tài)干擾的信號(hào)隨機(jī)性較大，所以首先要通過監(jiān)控分析，確定出現(xiàn)干擾的頻率段，再對(duì)該頻段內(nèi)的干擾信號(hào)加以控制。一般來講，主要使用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行過濾而實(shí)現(xiàn)對(duì)常態(tài)干擾的控制，將正常傳輸信號(hào)予以保留。結(jié)合過濾信號(hào)頻率的不同，可將濾波器分為低通、高通、帶通及帶阻濾波器，不同的常態(tài)干擾采用的濾波器也與所不同。

濾波器的分類主要依據(jù)濾波頻率的不同，因此首先要確定常態(tài)干擾的頻率特性。當(dāng)遇到的常態(tài)干擾為噪聲信號(hào)時(shí)，需針對(duì)噪聲進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，利用軟件分析出噪聲的頻譜，與發(fā)射臺(tái)信號(hào)的頻譜相比對(duì)，得出結(jié)論：相對(duì)而言，噪聲比發(fā)生信號(hào)的頻率高，所以其變換較快，依據(jù)濾波器工作范圍不相同，可選擇低通濾波器，其可通過低頻信號(hào)，抑制高頻信號(hào)，其組成方式主要是電阻與電容或是電感串聯(lián)，不過其濾波效果并不好，倘若噪聲頻率與輸出信號(hào)頻率相差不大，即便經(jīng)過濾波器過濾之后仍然伴有噪聲信號(hào)，無法體現(xiàn)出明顯的控制效果[4]。

與低通濾波器相反的是高通濾波器的應(yīng)用，通常針對(duì)的是頻率低于需要輸出信號(hào)的頻率的常態(tài)干擾信號(hào)，其組成元器件與低通濾波器一致，但其輸出端主要為電阻元件的兩端，通過分析可得知，高通與低通濾波器在同等輸入電壓條件下，其輸出電壓與頻率不相等。當(dāng)然高通濾波器的濾波效果也有不徹底的現(xiàn)象存在，無法更好地抑制電磁干擾。

帶通與帶阻濾波器之間的關(guān)系與低通和高通濾波器一樣，針對(duì)的頻率范圍相同，不同的則是部分抑制，則部分信號(hào)允許通過。這兩種濾波器的使用情況具體為：當(dāng)常態(tài)干擾信號(hào)與需要輸出信號(hào)兩者間的頻率相差不大時(shí)，則可采用帶通濾波器進(jìn)行濾波。為了達(dá)到更好地控制電磁干擾的效果，需要結(jié)合被測(cè)信號(hào)與干擾信號(hào)間的頻率差異，選擇相適應(yīng)濾波器功能闡述且濾波能力更好的濾波器。一般更多選用的是有源濾波器，同無源濾波器相比，其需要電源進(jìn)行供電，且有集成放大器。而無源濾波器由于不含集成放大器，只由電阻、電感與電容構(gòu)成，雖然電路簡(jiǎn)單，但信號(hào)在經(jīng)由無源濾波器時(shí)會(huì)導(dǎo)致能力損耗，對(duì)接入負(fù)載的大小反應(yīng)極為敏感，在自感與互感的作用之下，電磁干擾更易產(chǎn)生。當(dāng)電感需求較大時(shí)，其體積也會(huì)隨之增大，而濾波器體積變大會(huì)帶來不必要的麻煩[5]。相反，有源濾波器則沒有這方面的顧慮輸入信號(hào)經(jīng)由有源濾波器不存在能力損耗，對(duì)負(fù)載大小的敏感度極低，并有集成放大器，信號(hào)會(huì)被放大，在低階濾波器無法適用的情況下，會(huì)將放大器進(jìn)行串聯(lián)而構(gòu)成高階濾波器。此外，有源濾波器不適用電感元件，所以整體質(zhì)量較輕，體積也小。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，中短波發(fā)射技術(shù)作為廣播行業(yè)中重要的應(yīng)用技術(shù)之一，在當(dāng)前社會(huì)中得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，然而其中存在的電磁干擾問題對(duì)廣播發(fā)射臺(tái)存在著負(fù)面的影響，嚴(yán)重制約了我國(guó)中短波廣播的健康發(fā)展。針對(duì)當(dāng)前中短波廣播發(fā)射臺(tái)中存在的被測(cè)信號(hào)干擾、線間耦合干擾以及程序干擾等電磁干擾類型，相關(guān)部門應(yīng)采取針對(duì)性的措施去加以控制，減少對(duì)中短波廣播發(fā)射臺(tái)的不良影響，進(jìn)而助推中短波發(fā)射技術(shù)的逐步完善。

[1]李旭朝.探析中短波廣播發(fā)射臺(tái)電磁干擾問題的控制方式[J].科技資訊，2016（2）：28.

[2]張利娟.中短波廣播發(fā)射臺(tái)電磁干擾問題的控制方式解讀[J].黑龍江科技信息，2016（9）：5.

[3]吳鵬.中短波廣播發(fā)射臺(tái)的電磁干擾及應(yīng)對(duì)方式[J].西部廣播電視，2017（6）：238-240.

[4]劉宋磊.淺析中短波廣播發(fā)射臺(tái)的電磁干擾與解決方法[J].工程技術(shù)（全文版），2016（5）：284.

[5]喬海燕.中短波廣播發(fā)射臺(tái)的電磁干擾與解決方法[J].通訊世界，2016（19）：82.

Discussion on the control mode of electromagnetic interference problem in the medium and short wave broadcast transmitting station

Zhang Hongwei, Dong Xiaodong, Geng Guoping
(Henan Radio and Television Bureau Xuchang Medium Wave Relay Station, Xuchang 461000, China)

In this paper, the causes and types of electromagnetic interference in the medium and short wave broadcast transmitting station are introduced in detail, and puts forward corresponding control mode combined with the different forms of interference, so as to provide valuable reference for the development of medium and short wave broadcast in our country.

medium and short wave broadcast; transmitting station; electromagnetic interference; control mode

張紅偉（1967— ），男，河南許昌人，高級(jí)技工；研究方向：廣電工程。