中波廣播發(fā)射信道噪聲影響分析及對策

【摘要】中波廣播是無線電廣播中較傳統(tǒng)的一種形式，其具有廣泛的覆蓋范圍和較強(qiáng)的穿透能力，是重要的信息來源。然而，中波廣播信道中的噪聲干擾是一個(gè)關(guān)鍵問題，噪聲會(huì)對廣播信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，中波信道中的噪聲來源多樣，噪聲會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸不穩(wěn)定進(jìn)而影響廣播質(zhì)量。本文通過深入研究中波廣播信道中的噪聲影響，提出了有效的對策，可以提高廣播質(zhì)量，提升受眾體驗(yàn)，這不僅對廣播領(lǐng)域具有重要意義，也對整體通訊行業(yè)的發(fā)展具有積極的影響。

【關(guān)鍵詞】中波廣播；發(fā)射信道；噪聲影響分析

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.13.009

中波廣播是一種重要的無線電廣播形式，頻率范圍大約在0.3到3 MHz之間。由于其傳播范圍廣，能夠在地面上遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)，因此在全球范圍內(nèi)被廣泛使用。中波廣播在新聞、娛樂、教育等方面起著重要的傳播作用，為廣大聽眾提供豐富的音頻內(nèi)容[1]。然而，信道噪聲會(huì)對中波廣播信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致廣播信號(hào)傳輸?shù)闹袛?、失真或覆蓋范圍縮小。噪聲不僅影響廣播信號(hào)的質(zhì)量和覆蓋范圍，還會(huì)導(dǎo)致廣播內(nèi)容的失真和干擾，進(jìn)而影響聽眾的收聽體驗(yàn)和廣播機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)營。因此，本文通過研究和分析中波廣播信道噪聲的來源、特點(diǎn)及其對信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，提出了對策和策略，可以顯著提高中波廣播的質(zhì)量和可靠性，進(jìn)一步降低噪聲對中波廣播的影響，以改善廣播信號(hào)的穩(wěn)定性和清晰度。

1. 中波廣播發(fā)射信道

1.1 中波信道在傳播過程中的特點(diǎn)

中波信道在傳播過程中有地面波傳播和天空波傳播兩種主要傳播方式，它們在不同的時(shí)間段和環(huán)境下對信號(hào)的傳播效果具有不同的影響。中波信號(hào)在地面?zhèn)鞑r(shí)，通過電磁波沿著地表傳播，這種方式是指信號(hào)沿著地表彎曲傳播，可以覆蓋較近距離的區(qū)域[2]。地面波傳播在白天效果較好，因?yàn)殡婋x層的影響較小，信號(hào)主要沿著地表傳播。夜間，由于電離層反射增強(qiáng)，地面波傳播會(huì)受到天空波干擾，從而影響信號(hào)質(zhì)量。

天空波傳播在夜間，中波信號(hào)可以通過電離層的反射進(jìn)行傳播，使得信號(hào)可以跨越更遠(yuǎn)的距離，這種傳播方式在夜間尤其明顯。由于夜間電離層較低，信號(hào)容易被電離層反射，從而可以在更遠(yuǎn)的距離傳播，這種方式使中波信號(hào)能夠覆蓋廣泛區(qū)域，包括地面波無法到達(dá)的遠(yuǎn)距離。

1.2 中波廣播在現(xiàn)代通信中的重要性

中波廣播（也稱為中頻AM廣播）在現(xiàn)代通信中仍然扮演著重要的角色。盡管通信技術(shù)不斷發(fā)展，新的通信手段如互聯(lián)網(wǎng)廣播、數(shù)字廣播等越來越普及，但中波廣播仍然具有重要的地位[3]。中波廣播信號(hào)可以在較長距離內(nèi)傳播，特別是在夜間，信號(hào)可以傳播得更遠(yuǎn)，這使得中波廣播在鄉(xiāng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)的傳播優(yōu)勢顯著，可提供廣泛的覆蓋面。在自然災(zāi)害和緊急情況下，中波廣播是可靠的通信渠道，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)和其他現(xiàn)代通信方式受損時(shí)，中波廣播可以及時(shí)為公眾提供重要的應(yīng)急信息如天氣警報(bào)、避難所位置等。中波廣播接收設(shè)備成本低廉且使用簡單，對于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的人們來說，中波廣播是重要的信息獲取途徑。中波廣播通常用當(dāng)?shù)卣Z言播放，傳遞本地新聞、文化和娛樂節(jié)目，這有助于保護(hù)和傳承本地文化和語言，并使社區(qū)之間保持聯(lián)系。

2. 不同噪聲源對中波廣播信道的影響

2.1 天然噪聲源的影響

天然噪聲源對中波廣播信道產(chǎn)生顯著的影響，主要包括雷電和大氣擾動(dòng)，這些噪聲源會(huì)對廣播信號(hào)的傳輸質(zhì)量、覆蓋范圍和接收效果產(chǎn)生多方面的干擾。雷電是天然噪聲的主要來源之一，雷電放電產(chǎn)生的電磁輻射會(huì)在信號(hào)傳輸過程中引起干擾，這種干擾會(huì)降低信號(hào)的質(zhì)量，導(dǎo)致接收器接收到的音頻出現(xiàn)失真、雜音和信號(hào)中斷等問題，尤其是在雷雨天氣期間。

雷電產(chǎn)生的干擾是瞬態(tài)的，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)突然中斷或質(zhì)量急劇下降，這種突然的干擾會(huì)影響廣播信號(hào)的連續(xù)性，降低聽眾的收聽體驗(yàn)[4]。大氣中的電離層活動(dòng)對中波信號(hào)的傳播有顯著影響，電離層的變化會(huì)導(dǎo)致信號(hào)反射路徑改變，進(jìn)而影響信號(hào)的覆蓋范圍和傳播質(zhì)量。宇宙射線等自然現(xiàn)象也會(huì)對中波廣播信道產(chǎn)生干擾特別是在夜間，這種干擾會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性和覆蓋范圍的減小。天然噪聲源會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸質(zhì)量下降包括音頻失真、雜音和信號(hào)中斷等問題。天然噪聲對信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性會(huì)影響信號(hào)的覆蓋范圍使信號(hào)覆蓋范圍縮小。聽眾會(huì)遇到信號(hào)中斷或質(zhì)量下降的情況影響接收效果。

2.2 人造噪聲源的影響

人造噪聲源主要包括工業(yè)設(shè)備和交通工具等人類活動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，這些噪聲對中波廣播信道產(chǎn)生了顯著的影響，主要表現(xiàn)為信號(hào)傳輸質(zhì)量和覆蓋范圍的下降，以及信號(hào)的清晰度和穩(wěn)定性的降低。工廠、發(fā)電站、變壓器、輸電線等工業(yè)設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電磁輻射會(huì)干擾中波廣播信道，這些噪聲會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸質(zhì)量下降，干擾信號(hào)的清晰度。工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生的噪聲會(huì)導(dǎo)致信號(hào)頻率偏移，影響信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和覆蓋范圍，會(huì)導(dǎo)致部分區(qū)域接收信號(hào)困難或無法接收到信號(hào)[5]。車輛、火車、飛機(jī)等交通工具在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲會(huì)對中波廣播信道產(chǎn)生干擾，這種噪聲會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的覆蓋范圍縮小，影響廣播信號(hào)在不同區(qū)域的傳輸效果。交通工具的移動(dòng)噪聲干擾是持續(xù)的，特別是在交通繁忙的區(qū)域，導(dǎo)致廣播信號(hào)的傳輸受到持續(xù)的干擾而影響聽眾的收聽體驗(yàn)。

2.3 設(shè)備內(nèi)部噪聲的影響

設(shè)備內(nèi)部噪聲主要來自廣播發(fā)射和接收設(shè)備，它們在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生各種形式的內(nèi)部噪聲，這些噪聲對中波廣播信道產(chǎn)生了顯著的影響。廣播發(fā)射設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生熱噪聲，熱噪聲由設(shè)備內(nèi)部電子元件的熱運(yùn)動(dòng)引起會(huì)對信號(hào)傳輸產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致信號(hào)失真或覆蓋范圍縮小。散粒噪聲是由發(fā)射設(shè)備中的電子元件產(chǎn)生的另一種噪聲，這種噪聲會(huì)干擾信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降和傳輸不穩(wěn)定。接收設(shè)備中的電路和組件在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生自噪聲會(huì)干擾接收器的性能，影響信號(hào)的接收質(zhì)量和清晰度。接收器的自噪聲會(huì)導(dǎo)致聽眾無法正常接收廣播內(nèi)容，出現(xiàn)信號(hào)中斷、雜音、失真等問題。設(shè)備內(nèi)部噪聲會(huì)影響信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性導(dǎo)致信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)，影響廣播節(jié)目的連續(xù)性，由于信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和清晰度降低，聽眾的收聽體驗(yàn)會(huì)受到負(fù)面影響。

3. 應(yīng)對信道噪聲的策略與改善措施

3.1 技術(shù)措施

中波廣播信道噪聲對廣播質(zhì)量和范圍的挑戰(zhàn)是一個(gè)復(fù)雜的問題，為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，采用先進(jìn)的技術(shù)手段是十分必要的。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)如先進(jìn)的濾波算法可以在接收信號(hào)中減少噪聲和干擾，提高信號(hào)的清晰度和質(zhì)量，這種技術(shù)可以有效去除信號(hào)中的噪聲和干擾提高廣播信號(hào)的質(zhì)量[6]。自適應(yīng)濾波器可以根據(jù)信號(hào)的變化自動(dòng)調(diào)整濾波參數(shù)，以最小化噪聲干擾，這種技術(shù)可以適應(yīng)不同類型的噪聲環(huán)境，提高信號(hào)的穩(wěn)定性。通過在接收器端對信號(hào)進(jìn)行降噪處理，可以去除信號(hào)中的背景噪聲，提高信號(hào)的質(zhì)量和清晰度。

通過頻率跳變技術(shù)，廣播信號(hào)可以在多個(gè)頻率上跳躍傳輸，降低信號(hào)受到持續(xù)干擾的風(fēng)險(xiǎn)，可以減少信號(hào)在特定頻段受到持續(xù)干擾的風(fēng)險(xiǎn)。頻率跳變技術(shù)提供了信號(hào)多樣性，幫助避免特定頻段上的干擾，提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。使用信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)，通過增益控制技術(shù)可以增強(qiáng)接收信號(hào)的強(qiáng)度，提高信號(hào)在噪聲環(huán)境中的可用性，有助于接收器更好地處理微弱或受干擾的信號(hào)。調(diào)諧技術(shù)是指接收設(shè)備可以通過自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)諧選擇最佳的信號(hào)頻率，最大限度地減少噪聲干擾，提高接收信號(hào)的質(zhì)量。錯(cuò)誤校正技術(shù)如前向糾錯(cuò)可以在發(fā)射端添加前向糾錯(cuò)代碼，接收器可以通過校正錯(cuò)誤來提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，前向糾錯(cuò)技術(shù)可以在信號(hào)傳輸中主動(dòng)檢測和修復(fù)錯(cuò)誤。糾錯(cuò)算法接收設(shè)備可以使用糾錯(cuò)算法來識(shí)別和修復(fù)信號(hào)傳輸中的錯(cuò)誤，提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，這些算法可以幫助接收器更好地處理信號(hào)傳輸中的問題。

3.2 設(shè)備改進(jìn)

⑴廣播發(fā)射設(shè)備改進(jìn)。使用高質(zhì)量的發(fā)射器元件，例如功率放大器、振蕩器和調(diào)制器，這些元件在運(yùn)行過程中能有效減少發(fā)射設(shè)備內(nèi)部噪聲的產(chǎn)生提高信號(hào)質(zhì)量。對發(fā)射設(shè)備進(jìn)行屏蔽，減少外部電磁干擾對發(fā)射信號(hào)的影響，從而提高信號(hào)的穩(wěn)定性和清晰度[7]。確保發(fā)射設(shè)備的調(diào)諧精確，避免信號(hào)頻率的偏移或波動(dòng)，精確的調(diào)諧可以降低噪聲干擾提高信號(hào)傳輸質(zhì)量。定期對發(fā)射設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保其正常運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)備老化或故障問題，以避免噪聲干擾。

⑵廣播接收設(shè)備改進(jìn)。選擇高質(zhì)量的接收器元件如天線、濾波器和放大器，優(yōu)質(zhì)元件可以提高接收信號(hào)的抗噪性能提升信號(hào)質(zhì)量。改進(jìn)天線設(shè)計(jì)提高接收信號(hào)的能力，優(yōu)良的天線可以減少外部噪聲對信號(hào)的干擾，提高信號(hào)接收質(zhì)量。接收器應(yīng)具備強(qiáng)大的信號(hào)處理能力包括濾波、降噪和糾錯(cuò)功能，通過這些技術(shù)提高接收信號(hào)的質(zhì)量。定期檢查接收設(shè)備確保其正常運(yùn)行，及時(shí)更換故障或老化的元件保證設(shè)備的可靠性。

根據(jù)最新技術(shù)和需求，及時(shí)對發(fā)射和接收設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)可以提高設(shè)備性能增強(qiáng)抗噪性能。實(shí)時(shí)監(jiān)測信號(hào)質(zhì)量和設(shè)備性能，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整設(shè)備參數(shù)，適應(yīng)不同的噪聲環(huán)境，提高信號(hào)穩(wěn)定性。

3.3 信號(hào)編碼和調(diào)制

在中波廣播信道中，信號(hào)編碼和調(diào)制方式對信號(hào)質(zhì)量和抗噪聲能力起著關(guān)鍵作用，采用不同的編碼和調(diào)制方式可以提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，降低噪聲干擾。信號(hào)編碼是對信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理的一種方法，通過加入冗余信息，增強(qiáng)信號(hào)在傳輸過程中的抗噪聲能力，例如，前向糾錯(cuò)編碼可以幫助接收機(jī)糾正傳輸過程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，提高信號(hào)的可靠性。選擇合適的編碼方式可以優(yōu)化信號(hào)的傳輸效率，使數(shù)據(jù)在信道中以更有效的方式傳播，從而減少噪聲對信號(hào)的影響。中波廣播信道中常用的編碼方式包括卷積編碼等，編碼方式通過不同的方法來增強(qiáng)信號(hào)的抗噪聲能力。

選擇合適的調(diào)制方式，調(diào)制是將信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳播的電磁波形式，選擇合適的調(diào)制方式可以有效抵抗噪聲干擾，提高信號(hào)質(zhì)量。中波廣播常用的調(diào)制方式包括振幅調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）等。頻率調(diào)制和相位調(diào)制在抗噪聲方面通常表現(xiàn)較好，因?yàn)樗鼈儗φ穹肼暤拿舾卸容^低，相比之下，振幅調(diào)制會(huì)對噪聲更為敏感。

通過結(jié)合信號(hào)編碼和調(diào)制方式的選擇，可以大幅提高中波廣播信道中信號(hào)的可靠性和抗噪聲能力，這對于確保廣播質(zhì)量至關(guān)重要。

3.4 噪聲監(jiān)測和評(píng)估

在中波廣播發(fā)射信道中，噪聲監(jiān)測和評(píng)估是確保廣播質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，通過建立噪聲監(jiān)測機(jī)制和制定評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對噪聲干擾提高抗噪聲能力。建立噪聲監(jiān)測機(jī)制，利用專門的設(shè)備和技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測中波廣播信道中的噪聲水平，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常的噪聲干擾了解噪聲來源。監(jiān)測機(jī)制通常關(guān)注噪聲的幅度、頻譜特性、時(shí)變性以及空間分布等指標(biāo)，這些指標(biāo)反映了噪聲的總體情況，有助于制定有效的應(yīng)對策略。通過持續(xù)收集噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以識(shí)別噪聲的變化趨勢和周期性，從而預(yù)見可能的噪聲問題。

根據(jù)噪聲監(jiān)測的數(shù)據(jù)，制定合理的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，用于測量噪聲干擾的程度，這些標(biāo)準(zhǔn)可以包括噪聲強(qiáng)度閾值、信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)等。根據(jù)制定的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估各種技術(shù)手段和策略的有效性，例如濾波器的性能、信號(hào)編碼和調(diào)制方式的抗噪聲能力等[8]。通過對噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)和評(píng)估結(jié)果的分析，能夠不斷改進(jìn)抗噪聲能力，根據(jù)評(píng)估結(jié)果調(diào)整技術(shù)手段和策略優(yōu)化發(fā)射和接收設(shè)備。總之，噪聲監(jiān)測和評(píng)估是確保中波廣播發(fā)射信道質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和合理評(píng)估，可以有效發(fā)現(xiàn)并解決噪聲問題，提高廣播信號(hào)的穩(wěn)定性和清晰度。

3.5 環(huán)境治理

合理規(guī)劃和環(huán)境治理對減少人造噪聲對中波廣播信道的影響至關(guān)重要。在城市規(guī)劃中，合理布局工業(yè)區(qū)，盡量避免將工業(yè)區(qū)與居住區(qū)、商業(yè)區(qū)等密集區(qū)域放在一起，通過將噪聲源與敏感區(qū)域分隔開，減少對中波廣播信號(hào)的干擾。合理規(guī)劃道路、鐵路和機(jī)場的位置，盡量避免將這些交通噪聲源放在廣播信號(hào)的重要傳輸路徑上，優(yōu)化交通布局可以降低交通工具噪聲對信號(hào)的干擾。在工業(yè)區(qū)和交通干道與其他區(qū)域之間設(shè)置綠化隔離帶，綠化隔離帶可以有效吸收和阻擋噪聲，減少其對周圍區(qū)域的影響。

制定和執(zhí)行噪聲控制法規(guī)，對工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和其他人造噪聲源進(jìn)行規(guī)范和監(jiān)管，確保噪聲排放在合理范圍內(nèi)。對噪聲源進(jìn)行定期監(jiān)測和監(jiān)管，確保其符合規(guī)定的噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)，對于超標(biāo)噪聲源采取措施進(jìn)行整改。在城市建設(shè)中，合理布置噪聲屏障、隔音墻等降噪設(shè)施，這些設(shè)施可以有效減少噪聲在城市中的傳播，對中波廣播信號(hào)的傳輸產(chǎn)生積極影響。

優(yōu)化公共交通管理采用低噪聲車輛，制定交通高峰期錯(cuò)峰方案，減少交通噪聲對中波廣播信號(hào)的干擾。通過合理規(guī)劃和環(huán)境治理，可以有效降低人造噪聲對中波廣播信道的影響，提高廣播信號(hào)的質(zhì)量和覆蓋范圍，提高公眾的收聽體驗(yàn)。

4. 結(jié)束語

中波廣播信道噪聲對廣播質(zhì)量和范圍的影響是多方面的，需要采取相應(yīng)措施以提高信道噪聲對廣播的負(fù)面影響，這有助于確保中波廣播在現(xiàn)代通信中的持續(xù)重要性，并提升聽眾的收聽體驗(yàn)。通過采用先進(jìn)技術(shù)、優(yōu)化設(shè)備、信號(hào)編碼和調(diào)制、合理規(guī)劃環(huán)境治理等措施，可以有效減少信道噪聲對廣播質(zhì)量和范圍的負(fù)面影響。未來應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備優(yōu)化，確保中波廣播的穩(wěn)定性和清晰度，改善聽眾的收聽體驗(yàn)。

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作者簡介：于海林（1977—），男，山東濰坊人，工程師。研究方向：廣播電視工程。