中波發(fā)射臺近場區(qū)電磁干擾分析和抗干擾措施

■德州中波轉播臺：張建偉

中波發(fā)射臺傳播的主要方式是通過地波進行傳播的，即垂直極化波的應用。當?shù)孛娼邮盏教炀€發(fā)出的電磁波時，由于土壤的導電性和地質結構等原因，電磁波無法正常反射，有的電磁輻射波會在地面產(chǎn)生電流，并在地面產(chǎn)生新穎的電場，除了這種類型的反應之外，新電場的產(chǎn)生也使電波發(fā)射機附近的電磁環(huán)境變得復雜。隨著科學技術的不斷進步，無線電臺新型輔助設備的引進，對電磁環(huán)境提出了更高的要求，因此需要工作人員對電磁輻射因素進行分析，采取更科學的防護措施進行應用，這也是實施電磁輻射防護，做好電磁輻射干擾屏蔽工作的主要方式，是保證廣播節(jié)目高質量傳輸?shù)年P鍵。

1. 電磁干擾的電路模型

1.1 干擾源

自然現(xiàn)象或人為因素都可以成為干擾源，閃電、太陽黑子等自然現(xiàn)象會伴隨大量的電磁輻射，會成為自然電磁干擾源，擾亂飛機、導彈和電力的運行，設備對于電磁干擾的情況在一定程度上起到了幫助，像通訊設備、廣播電視傳輸設備、導航設備、高壓電力線、計算機等都是如此。諸如此類的人造機械和電氣設備會發(fā)射電磁波，對其他無關設備有害，并且成為人為干擾源的一種。而在實際的應用過程中，干擾源也是信號源的一種，其等效電路參數(shù)可用阻抗型信號幅度和內阻來表示。

1.2 干擾途徑

干擾途徑是干擾源的能量傳輸?shù)矫舾性O備的路徑，在各種設備的使用過程中，干擾途徑主要包括短程傳輸、遠距離輻射和傳導，而且通過電源線、地線、相鄰設備信號線之間的分布電容、分布電感等，能夠增強中波發(fā)射臺的主要抗擾措施。它們?yōu)樾盘柛蓴_提供連接線路，電纜設備可以接收電磁能量，因為它具有一定的天線效應，能夠解決遠距離輻射能量、電磁輻射干擾的問題。設備之間通過公共電源線、公共地線形成傳導干擾，干擾路徑的作用可等效為電阻、電容、電感的串聯(lián)關系，對電磁的干擾途徑提供一定的保障。

1.3 敏感設備

大功率廣播電視發(fā)射臺及其附近存在較強的電磁干擾現(xiàn)象，這種惡劣的電磁環(huán)境會影響電臺內部設備的正常工作，也會對附近的電子設備造成強烈干擾，甚至會造成同一電臺發(fā)射的不同頻率之間產(chǎn)生嚴重的高頻干擾。敏感設備是指對干擾能量敏感的設備，由于天線效應和耦合線的存在，干擾源的能量會淹沒敏感設備。敏感設備的范圍從手機、計算機和控制板等小型設備到廣播亭等大型系統(tǒng)，而作為干擾信號的負載，其輸入阻抗參數(shù)可以等效為電阻、電容、電感。

2. 中波發(fā)射臺存在的主要電磁干擾源

2.1 空間電磁波感應

空間電磁波的感應是指電磁場的集體感應，其原因有很多，主要是：電源、用電設備產(chǎn)生的低頻電磁場，例如高頻產(chǎn)生的高頻電磁場。而空間電磁波感應主要是通過設備，如發(fā)射機和其他電磁波干擾源就需要通過閃電、風扇電機、繼電器裝置等進行應用，這些干擾信號，通常在數(shù)十kHz至200MHz范圍內，具有寬且高的頻譜特征。由于存在強電磁場，特別是中波發(fā)射站大功率發(fā)射機附近，設備護套甚至電纜段會產(chǎn)生感應電動勢，產(chǎn)生電磁干擾。而這種電磁干擾會干擾計算機的計算，特別是一些精密電子設備，影響其邏輯計算和正常的工作。

2.2 線間耦合干擾

帶電導線之間的電磁互耦是電磁干擾的另一個重要來源，導線之間的耦合干擾主要包括以下三種基本形式。第一個是電容耦合，即電場相互作用產(chǎn)生的耦合行為，現(xiàn)實中經(jīng)常將這種形式的耦合與靜電耦合進行比較。顯然這個類比是錯誤的，因為電波所產(chǎn)生的電場不是靜止的。第二種是電感耦合，這種形式的耦合主要是由兩個回路形成的電磁場相互作用引起，我們通常稱這種形式為電磁耦合，但它不包括電場。最后，它主要由電場和磁場的組合交叉形成，是典型的電磁結場。在近場分析過程中，磁場和電場通常在處理前相互分離，在遠場分析過程中，必須考慮電磁場的組合。

2.3 I/O接口干擾源

微型計算機系統(tǒng)與其控制器之間或外部設備之間，本身就有模擬輸入和采樣開關以及模擬信號輸出。I/O接口作為信息交互的主要通道，也是其他干擾信號輸入的重要通道，主要是在采樣電路工作過程中，由于執(zhí)行繼電器、電磁開關、晶閘管等產(chǎn)生的較大影響。除此之外，強脈沖信號可能會干擾設備，雖然發(fā)射機采樣接口處安裝了高頻濾波器，但當信號線傳輸?shù)綆酌淄獾腜LC輸入端口時，高頻干擾仍然很大。因此，工作人員最好在控制器I/O輸入接口上安裝濾波單元，濾除高頻干擾的情況，并且將采樣信號零間隙傳輸?shù)讲蓸影濉?/p>

2.4 電源系統(tǒng)

同一設備或同一地點運行的電源線會產(chǎn)生相應的干擾，這也是中波發(fā)射機工作中最嚴重的干擾源，往往會干擾計算機和警報序列的正常運行。由于電源系統(tǒng)中感應二次傳導的應用，電源線會攜帶相應的電磁干擾，而發(fā)射站的供電系統(tǒng)通常比較大，傳輸電纜較多，工頻接地也比較復雜，電纜有沒有套管、接地等情況都會對電源系統(tǒng)造成影響。較大的電氣設備在強電磁場作用下通常會產(chǎn)生較大的感應電壓，其中包括各頻段的電磁干擾，這些電磁干擾在電力線路中傳播，直接影響整個電纜和控制系統(tǒng)的安全，干擾整個系統(tǒng)的正常運行。

3. 中波輻射對人體和電子設備的影響分析

3.1 中波輻射對人體的影響

科學研究表明，無線電波對人體的影響取決于其波長、吸收電功率以及接受輻射的時間。隨著波長的減少，人體會更有效地吸收電磁波的能量，從而改善自身的健康狀況。中波發(fā)射臺頻率的范圍是526.5～1605.5kHz，波長為570～187米，這種波長遠遠超出了人類和普通發(fā)射臺的范圍，所以按照電磁場理論和電波傳播理論，當該波長超出了某些阻擋，就會“繞過去”產(chǎn)生繞射的情況，從而使得該波無法傳播。盡管場強儀能夠檢測出較高的信號，由此就可以看出，中波電磁輻射波仍然無法被人類吸收，所以它們并未給人類帶來太大的危害。

3.2 中波輻射對電子設備的影響

盡管中波電磁輻射可能會給我們的生活造成一定的危害，但是我們也必須認識到，中波電磁輻射會嚴重損害我們的電子設施，因為它會產(chǎn)生一些諧波，并且會使得廣播和通訊網(wǎng)絡受到嚴重的干擾。當今的中波發(fā)射臺在應用的過程中，為了解決傳輸信號的噪聲、電視屏幕的斜紋干擾以及電信設施的故障問題，大多數(shù)電子設備已經(jīng)安裝上微控制器，例如電腦、監(jiān)控攝像頭和穩(wěn)壓柜，以確保信號的穩(wěn)定性和可靠性。隨著科技的發(fā)展，電磁輻射的影響越來越大，從而導致許多不可預料的后果，如計算機、微控制器的編碼失效、系統(tǒng)崩潰、紅外線探測器的故障、缺失報警信號以及電熱水器的按鈕操作失靈。

3.3 中波發(fā)射臺對設備的影響

中波發(fā)射臺具有覆蓋面廣、成本低廉的特點，使得它能夠覆蓋更多的地區(qū)，而且發(fā)射和接收的費用也相對較低，使得廣播、電視等節(jié)目的傳播變得更加便捷，因此吸引了大量的聽眾，并且具有良好的發(fā)展前景。盡管中波發(fā)射臺具有許多優(yōu)勢，但它也存在著一些明顯的缺陷，比如說它們通常需要調幅，這就導致中波發(fā)射臺很容易受到外界的干擾，從而降低了傳輸質量。此外，由于頻率資源的過度消耗，中波發(fā)射臺中的頻率干擾也變得更加嚴重，這不僅會影響人們的體驗，還會阻礙它們的未來發(fā)展。隨著技術的進步，許多中波發(fā)射臺已經(jīng)配備了自動化和自臺監(jiān)測系統(tǒng)，但是由于中波發(fā)射臺的電磁干擾較為嚴重，這給數(shù)據(jù)采集和設備控制帶來了極大的挑戰(zhàn)，可能會導致取樣信號異常、誤報警和誤操作的情況，甚至產(chǎn)生新的干擾源。

4. 中波發(fā)射臺抗電磁干擾措施

4.1 線間耦合干擾的抑制措施

由于中波發(fā)射臺的計算機控制系統(tǒng)擁有數(shù)以百萬計的反饋線路，這些線纜可以是強信號線，也可以是較弱信號線，但是這些信號線往往都可能被線間的耦合影響，從而導致信號線的衰減或失真。如果把信號線和電力線混淆放置，那么它們就可能產(chǎn)生相互影響，從而影響系統(tǒng)的正常運轉。因此，要想有效地抵抗這種影響，就必須采取有效的措施來阻止它們的相互影響。

通過安裝雙絞線和同軸電纜，可以有效地阻斷線間耦合干擾，從而避免了中波發(fā)射臺因電磁干擾而受到阻礙的情況。具體的措施包括：首先，通過有效的技術措施，把線間耦合干擾源徹底消除；其次，通過有效的技術措施，把容易被外界干擾的弱電纜和電纜進行屏蔽，從而避免它們被外界的噪聲所污染。再者，隨著技術的發(fā)展，同軸電纜、雙絞線和屏蔽線纜已經(jīng)不再是線間耦合干擾抑制的主要手段，而是被廣泛應用于計算機控制系統(tǒng)，以有效地抑制外部耦合干擾；最后，還可以利用差分技術實現(xiàn)上、下行之間的數(shù)據(jù)交換，通過安裝適當?shù)母哳l濾波器，工作人員不僅可以抑制信號、通訊或互聯(lián)網(wǎng)等通訊方式中的高頻噪聲，還可以抑制電源中的高頻輻射，從而確保使用的電器具有安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境。

4.2 采用光電隔離的方式

通過使用高精度的技術，可以大大提高中波發(fā)射臺的性能。通過使用高精度的技術，可以將大量的信號線阻擋在外界，從而減少噪聲和振蕩。此外，通過使用高精度的技術，可以將大量的噪聲和振蕩抑制在一個安全的環(huán)境下，從而提高整個系統(tǒng)的性能。由于嚴重的外界影響，可能導致發(fā)射機系統(tǒng)失去平衡，計算機的性能下降，軟硬件的協(xié)調變得困難，以及固定的電話和通訊設施的故障。為了解決這些問題，采取光電隔離技術顯得尤為必要，它可以將外界的影響分散，并且可以將外界的物體與物體的連接分開。隨著電流增大，LED會產(chǎn)生更多的亮點，這就減少了光耦器受到外界干擾的可能性，并避免了像晶體管那樣容易受到外界影響。此外，當外界干擾電壓升至一個特別大的水平時，也不會產(chǎn)生太多的能量，因此可以更好地抵抗外界影響。

4.3 軟件處理措施

如果常規(guī)噪音的頻譜超過了檢測到的信息頻譜，那么就可以使用低通濾波器有限地減弱這種噪音，并運用軟件將其進行處理，能夠起到很大的幫助和處理效果。針對電磁感應引起的正常噪聲，工作人員必須充分利用數(shù)模轉換技術，有效地對噪聲進行一定程度上的抑制，同時也必須采取有效的隔離和屏蔽措施。而工作人員在使用抗噪聲軟件來解決這一問題的同時，必須定期收集模擬數(shù)據(jù)，同時還需要定期記錄數(shù)據(jù)的流動，以便在使用的過程中發(fā)現(xiàn)點播出現(xiàn)異常，特別是當出現(xiàn)故障、報警等異常狀況時，工作人員必須將其數(shù)據(jù)進行記錄。經(jīng)過16次采集，工作人員使用了一款專門的軟件來提供準確的數(shù)據(jù)，并在采集完成的同一段時間里，進行一系列隨機的抽樣，從而大大減少了信息的高頻干擾。此外，由于采集的信息的頻譜一般都比較低，采用均值法來處理和正態(tài)分布匹配的噪聲進行處理，具備了節(jié)省資源、提升運算速度的優(yōu)勢。

4.4 采用電源線路濾波器

當電力設備的所有電氣信號傳輸至微型監(jiān)測設備時，首先需要將其變送器中的變量變換成相同的直流信號，然后將其輸送至A/D轉換之后，最終由該設備的軟件處理，以生成多維度的實時信號，滿足不同的設備應用需求，如圖像處理、文檔保留、數(shù)據(jù)記錄和分析。除此之外，由于雷擊、電器故障、重要的電力系統(tǒng)的運行和電火花的產(chǎn)生，可能會導致電壓波動逐步提高，有可能會超過幾百兆赫，盡管這種波動的持續(xù)時間很短，但它們對電磁信號的影響非常嚴重。為了抵御這些噪聲，我們一般都需要使用一些特殊的線纜，比如電纜濾波器，從而有效地抑制噪聲，當一個系統(tǒng)處理出現(xiàn)半個周期甚至幾個周期的負荷時，就會導致系統(tǒng)中的共模和常模噪聲出現(xiàn)問題，特別是當系統(tǒng)的輸出端受到影響時，需要工作人員對其進行合理的解決。

5. 結束語

縱觀全文來看，中波發(fā)射臺的抗干擾性質十分重要，它不僅僅涉及幾個基本的技術手段，而且需要根據(jù)不同的環(huán)境條件，進一步深入地研究，以便更好地解決這一復雜的挑戰(zhàn)。隨著社會的飛躍式發(fā)展，數(shù)字化的普及，以及新興的通訊方式，使得廣播、電視、互聯(lián)網(wǎng)以及其他新興的數(shù)字化媒介之間的競爭變得越來越激烈。為了應對如此復雜的環(huán)境，中波發(fā)射臺的發(fā)展也受到了極大的挑戰(zhàn)，中波發(fā)射臺的正常使用，將會影響廣播、電視的傳播質量。工作人員需要根據(jù)干擾的原因，采取有效的措施，以確保廣播、電視的正常播出，并且能夠有效地抑制噪聲，從而確保廣播、電視的安全可靠。通過采取措施，我們可以大大減少由于電磁波造成的破壞，并且能夠讓用戶享受到更好的音質和觀賞體驗。