中波廣播發(fā)射臺(tái)電磁干擾的防治方法探討

劉 志

（煙臺(tái)廣播電視臺(tái)，山東 煙臺(tái) 264000）

1 中波發(fā)射臺(tái)站電磁輻射的概述和影響

中波電磁干擾是指在中波波段內(nèi)會(huì)出現(xiàn)大量的無效信號(hào)，而在中波通信中會(huì)出現(xiàn)一定的電磁干擾，從而影響到有效信號(hào)的接收和發(fā)送。通常情況下，電磁干擾的發(fā)生既有人為的，也有自然的[1]。人工干擾主要是由于受到其他電磁波的干擾而產(chǎn)生的各種雜波。從當(dāng)前的形勢來看，由于各種通信技術(shù)的發(fā)展，中波在實(shí)際發(fā)射時(shí)極易產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)中波信號(hào)的傳輸品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。目前，中波電臺(tái)的發(fā)射功率普遍較高，地市級(jí)發(fā)射臺(tái)一般使用10～50 kW，省級(jí)和國家級(jí)發(fā)射臺(tái)一般選用50～200 kW。對(duì)于10 kW的發(fā)射器，其輻射半徑200 m處的磁場強(qiáng)度可達(dá)100 dBμV，若有多個(gè)10 kW的發(fā)射器，則其磁場強(qiáng)度可達(dá)110 dBμV。在如此強(qiáng)烈的電磁環(huán)境中，各種電氣設(shè)備、發(fā)射機(jī)以及微型電子設(shè)備都會(huì)被干擾，從而導(dǎo)致故障，甚至燒毀。

發(fā)射臺(tái)的電源線、電纜、電話線、裸露的金屬線等，在高頻電磁輻射的環(huán)境下就像是1根電磁波的天線，會(huì)產(chǎn)生很高的頻率，一旦接觸到人或者設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生高壓放電，導(dǎo)致身體燒傷和其他設(shè)備損傷。對(duì)發(fā)射機(jī)和音頻信號(hào)線路而言，若不采用防電磁干擾措施，則將使發(fā)送信號(hào)線路與發(fā)送端匹配網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生無效干擾，從而使接收到的廣播節(jié)目的收聽效果受到嚴(yán)重影響。在電話線路和網(wǎng)絡(luò)中，由于電磁輻射的影響會(huì)導(dǎo)致電話中出現(xiàn)串音、電話不能撥號(hào)、電腦不能上網(wǎng)、電腦屏幕花屏等問題。因?yàn)槊總€(gè)發(fā)射站都有一定的多頻共塔，所以同一基站發(fā)射器發(fā)出的不同電磁波會(huì)被饋線反射到其他發(fā)射器中，從而引起干擾。發(fā)射塔作為發(fā)射天線和接收天線時(shí)，其接收到的電磁波也會(huì)對(duì)發(fā)射器產(chǎn)生一定的影響。為此，必須對(duì)中波發(fā)射臺(tái)的各類設(shè)備進(jìn)行有效的電磁干擾防護(hù)。

2 電磁干擾的基本內(nèi)容

電磁干擾可以分為2類，一類是傳導(dǎo)式的，另一類是輻射式的。傳導(dǎo)性干擾是指將1種電磁場中的信號(hào)透過1種傳導(dǎo)媒介與另1種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行干擾。在現(xiàn)實(shí)生活中，最常用的就是輻射干擾，即干擾源通過空間形成信號(hào)，進(jìn)而對(duì)其他的電磁網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行干擾[2]。一般認(rèn)為，天然和人為的干擾是2種主要的干擾形式，而天然干擾的源頭是來自大氣和地球外太空的各種天然噪音；人為干擾是指在不同的電磁設(shè)備和設(shè)備間發(fā)生的電磁干擾。根據(jù)電磁干擾的性質(zhì)，可以將其分為功能性干擾和非功能性干擾，功能性干擾是指單一裝置的操作對(duì)其他裝置的影響，而非功能性干擾則是指裝置在使用過程中所引起的一系列副作用。

3 中波廣播發(fā)射臺(tái)的電磁干擾類型分析

3.1 被測信號(hào)承受的電磁干擾

中波廣播是1種特殊的傳輸方式，它會(huì)對(duì)被測信號(hào)造成很大的影響。這種干涉一般可以分成2類，并以不同的形式呈現(xiàn)。首先是常規(guī)干擾，即當(dāng)1個(gè)信號(hào)在實(shí)際傳送時(shí)，會(huì)被其他的信號(hào)所影響，并與其他有用信號(hào)重疊，從而產(chǎn)生噪聲。其次是共模干擾，即在逆變器的輸入端會(huì)被直流電流和交流電流所影響，產(chǎn)生1種特殊的干擾電壓。當(dāng)中波發(fā)送特定的信號(hào)時(shí)，如果用接收到的信號(hào)來進(jìn)行單端輸入，那么共模干擾就會(huì)變成正常的干擾，此時(shí)就必須改變單端，將其轉(zhuǎn)換成雙向輸入。

3.2 程序承受的電磁干擾

程序的電磁干擾是1種比較常見的干擾方式，它主要表現(xiàn)在控制機(jī)箱、可編程邏輯控制器等各種應(yīng)用系統(tǒng)中，具有一定的抗干擾能力，但由于實(shí)際應(yīng)用中屏蔽工作還沒有得到很好的解決，因此很可能會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)被電磁干擾所影響。隨著科技的快速發(fā)展，發(fā)射站在發(fā)送信號(hào)時(shí)基本采用了自動(dòng)控制[3]。控制系統(tǒng)處于一片混亂的狀態(tài)，一旦出錯(cuò)，就會(huì)對(duì)中波電臺(tái)的各種程序造成影響。在日常工作中，要注意對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的屏蔽，從而避免對(duì)有關(guān)程序造成不必要的干擾。

3.3 線間耦合受到的電磁干擾

線間耦合所受到的電磁干擾是中波在傳輸過程中，多條線間的耦合會(huì)產(chǎn)生一系列的干擾，其主要內(nèi)容包括電容、電磁性和電感耦合。不同的耦合方式會(huì)相互影響、相互作用。例如，當(dāng)2個(gè)電路中有1個(gè)基本電磁場時(shí)，由于電磁場的作用，會(huì)產(chǎn)生電學(xué)上的耦合。無論采用哪種方法，一旦發(fā)生線間耦合干擾，將會(huì)嚴(yán)重影響中波發(fā)射站的信號(hào)傳輸。此外，地面電磁干擾問題也需要得到更多的重視。地面發(fā)射裝置是中波廣播中的1個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果設(shè)備有什么問題，就會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸造成很大影響。通常情況下，在設(shè)備安裝時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種干擾和諧波，從而影響到傳輸效果。

3.4 地面干擾

中波電臺(tái)的地面干擾有2種形式，即雜波和諧波。中波電臺(tái)在使用過程中若發(fā)生地面干擾，則將會(huì)嚴(yán)重影響其傳輸?shù)男盘?hào)清晰度。此外，地面干擾會(huì)導(dǎo)致中波信號(hào)產(chǎn)生高強(qiáng)度雜音，從而影響中波電臺(tái)的信號(hào)品質(zhì)，使得頻率轉(zhuǎn)換器等廣播設(shè)備不正常工作，甚至是信號(hào)發(fā)送錯(cuò)誤；引起的噪聲會(huì)隨著中波的傳播而不斷向用戶發(fā)送，從而給用戶帶來很大的負(fù)面影響。

4 中波廣播發(fā)射臺(tái)的電磁干擾應(yīng)對(duì)措施

4.1 落實(shí)抗常規(guī)電磁干擾

常規(guī)干擾是1種較為常見的干擾方式，所以在電磁干擾中，如何有效實(shí)施相應(yīng)的控制措施顯得尤為重要。一般情況下，要對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以確保其基本的抗干擾能力[4]。當(dāng)常規(guī)干擾的頻率相對(duì)于被測信號(hào)而言更高時(shí)，應(yīng)采用低通濾波器進(jìn)行有效調(diào)節(jié)；當(dāng)常規(guī)干擾的頻率低于被測信號(hào)時(shí)，應(yīng)采用高通濾波器進(jìn)行更科學(xué)的控制；當(dāng)2者的頻率相差很大時(shí)，就需要使用帶通濾波器。在電磁感應(yīng)的情況下，如果出現(xiàn)正常的干擾，就必須對(duì)被檢測到的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，并對(duì)其進(jìn)行必要的屏蔽。

4.2 注重抗共模電磁干擾

對(duì)共模電磁干擾的抵抗通常有2種方法，1種是利用發(fā)射機(jī)的變頻器來進(jìn)行比較合理的控制。當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時(shí)，采用前置放大器和雙端輸入運(yùn)算放大器，通過雙端接口分散來自不同干擾源的基礎(chǔ)資料，使被測信號(hào)獲得另1條路徑，以減少共模干擾。另1種是利用數(shù)字濾波技術(shù)進(jìn)行較為合理的控制。這種技術(shù)通常是利用基本的編程方式來實(shí)現(xiàn)多信道的共用，精確隔離信道間的信號(hào)干擾，從而穩(wěn)定提高共模干擾的抗性。此外，還可以采用雙絞線或同軸電纜來擴(kuò)展信號(hào)的傳播通道，從而有效避免線性耦合的干擾。因?yàn)椴捎么朔N科學(xué)方法進(jìn)行電磁干擾屏蔽的成本較高，所以很少有人采用。

4.3 抑制線間耦合干擾

對(duì)于中波發(fā)射機(jī)，需要大量的電腦，通過精確的電腦控制，保證各種設(shè)備的正常工作。在輸入和輸出信道中，有數(shù)百條、數(shù)千條或更多的反饋信號(hào)。在鋪設(shè)線路時(shí)，信號(hào)源也會(huì)很強(qiáng)，比如電力線和信號(hào)線同時(shí)架設(shè)，信號(hào)強(qiáng)的電力線會(huì)對(duì)信號(hào)較弱的線路造成很大的干擾，導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定、不安全。為了保障設(shè)備的安全，必須從整體上解決信號(hào)線和電力線的耦合問題，通常采用抑制干擾源的方法來解決。實(shí)際應(yīng)用中，采用雙絞線和同軸電纜來避免耦合，從而保證了傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果[5]。具體方法包括以下3種：首先是采用必要的方法將干擾源“屏蔽”，避免了直接的干擾，降低了對(duì)信號(hào)的影響；其次是采用必要的方法保護(hù)弱小的信號(hào)線和回路，形成1道保護(hù)膜，防止強(qiáng)信號(hào)對(duì)微弱信號(hào)造成不必要的影響；最后是采用上、下位機(jī)之間的通信信號(hào)差動(dòng)傳輸，以克服系統(tǒng)的干擾。

4.4 適當(dāng)調(diào)整節(jié)目信號(hào)線

廣播電臺(tái)的基本信息傳送和接收都是通過信號(hào)線路來完成的，所以必須對(duì)其進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)和維修。隨著科技的快速發(fā)展，中波電臺(tái)要解決電磁干擾問題，必須提高信號(hào)線路的基本性能，以保證其工作效率。實(shí)際使用的廣播信號(hào)線路具有較大的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)規(guī)模和使用功能，基本符合廣播工業(yè)的特定需求。作為重要的通信信道，節(jié)目信號(hào)線路具有很好的抗干擾性能，從而降低了對(duì)發(fā)射站的電磁干擾[6]。對(duì)廣播電臺(tái)而言，可以采用適當(dāng)?shù)钠帘谓饘俟?，這是當(dāng)前信號(hào)線抗干擾較好的方法。在信號(hào)線上安裝屏蔽金屬管，使其與機(jī)房的屏蔽層達(dá)到合理的結(jié)合。這種設(shè)置方法不但簡單易行，而且非常方便，可以有效提高節(jié)目信號(hào)線路的抗干擾性能，同時(shí)也保證了整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。

4.5 隔離機(jī)房

在隔離機(jī)房進(jìn)行屏蔽，可以從根本上杜絕電磁干擾的發(fā)生。根據(jù)中波發(fā)射機(jī)的工作原理，將其分為磁屏蔽、電屏蔽以及靜電屏蔽3種類型。在高磁場工作環(huán)境中采用磁屏蔽技術(shù)，利用低電阻產(chǎn)生的電流對(duì)磁力線進(jìn)行干擾保護(hù)；電屏蔽的工作原理與磁屏蔽的工作原理類似，在強(qiáng)磁場環(huán)境下也得到了廣泛應(yīng)用，能夠有效改善機(jī)房的抗干擾性能；靜電屏蔽是用來減少靜電產(chǎn)生的電磁波，通常用于對(duì)發(fā)射器內(nèi)部進(jìn)行防護(hù)。一般情況下，將設(shè)置適當(dāng)?shù)母綦x室，使得各發(fā)送器能夠各自工作，并互相連接。在此要特別指出，地線條件對(duì)電感器的形成有重要影響，中波電機(jī)室的接地網(wǎng)與其他地方連接起來，就能構(gòu)成良好的絕緣層。針對(duì)實(shí)際條件建造隔離機(jī)房，選用具有良好隔斷性能的鋁合金門窗或設(shè)置網(wǎng)格屏蔽室，可以有效增強(qiáng)機(jī)房的抗干擾性能。

4.6 采用電源線路濾波器

電力線是保障設(shè)備正常工作的1條重要途徑，但由于雷電、開關(guān)等因素的影響，尤其是一些電氣設(shè)備和電力設(shè)備，在開關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花，造成電力系統(tǒng)的噪音。為防止干擾的發(fā)生，采用供電線路濾波器，合理解決問題，達(dá)到抗干擾和濾波的作用，確保信號(hào)的高清傳輸。

4.7 循環(huán)監(jiān)聽報(bào)警系統(tǒng)

循環(huán)監(jiān)聽報(bào)警系統(tǒng)采用末端采樣和前端開路負(fù)責(zé)接收，以實(shí)現(xiàn)中波廣播電臺(tái)的播放效果和射頻信號(hào)的質(zhì)量。以中波廣播電臺(tái)為基礎(chǔ)，人工設(shè)定監(jiān)聽時(shí)段，或?qū)Χ鄠€(gè)播放節(jié)目輪流監(jiān)聽，及時(shí)處理突發(fā)事件。例如，當(dāng)某條線路發(fā)生故障，無法正常傳輸音頻信號(hào)時(shí)，強(qiáng)制停止周期，如果故障超過設(shè)定時(shí)間，則系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)?？傊h(huán)監(jiān)聽系統(tǒng)可以對(duì)每個(gè)信號(hào)進(jìn)行有效監(jiān)測，通過動(dòng)態(tài)圖表來顯示，或通過對(duì)報(bào)警設(shè)定進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)周期監(jiān)聽器。

4.8 軟件處理措施

目前，對(duì)于某些電子產(chǎn)品，可以利用軟件進(jìn)行干涉，以防止產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾，在應(yīng)用抗干擾軟件時(shí)，必須事先進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)采集，并依據(jù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。將收集到的資料進(jìn)行整理，以便在發(fā)生干擾指令時(shí)由軟體操縱進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行持續(xù)的越界檢查，并有效修正系統(tǒng)故障。經(jīng)過16次采樣，得到平均數(shù)據(jù)，每隔一段時(shí)間再次采樣，從而有效排除高頻信號(hào)的干擾。該方法占用內(nèi)存少，計(jì)算時(shí)間短，整體效果好，是目前比較常見的方法。

5 結(jié) 論

科技的快速發(fā)展為人們的日常生活和各行各業(yè)提供了極大的便利與機(jī)會(huì)，但也面臨著空前的挑戰(zhàn)。盡管中波廣播本身有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ浒l(fā)展受到了一定的限制。為此應(yīng)不斷探索改善中波發(fā)射臺(tái)技術(shù)和競爭力的途徑，全面且深入地分析中波發(fā)射臺(tái)的電磁干擾，歸納總結(jié)各種類型的電磁干擾因素和原因，提出積極、科學(xué)、合理的建議與應(yīng)對(duì)措施，使中波電臺(tái)能夠持續(xù)、高效發(fā)展。