淺談中波廣播發(fā)射對電視播出的干擾

張緯球

（哈密地區(qū)廣電局 技術(shù)科，新疆 哈密 839000）

1 引言

在廣播電視的日常工作中，干擾無處不在。有的存在于設(shè)備之間，如發(fā)射設(shè)備對接收設(shè)備或測試儀器的干擾、接收設(shè)備之間相互的干擾；有的存在于導(dǎo)線之間，如電磁輻射引起的共模干擾、異模干擾，一條信號傳輸導(dǎo)線對另一條導(dǎo)線的干擾；有的存在于電源之間，如用電設(shè)備的開關(guān)導(dǎo)致供電電壓的擾動、用電設(shè)備工作時產(chǎn)生的高次諧波等。干擾的形式也是多種多樣，有輻射干擾、傳導(dǎo)干擾、電壓干擾、電流干擾等。干擾所造成的影響可謂形形色色。例如，干擾輕的影響廣播電視信號的信噪比，使接收的電視圖像清晰度下降，接收的廣播聲音噪聲增大；干擾大的會使接收的圖像有明顯的噪波點或波紋干擾，接收的聲音信號和噪聲信號較難區(qū)別，讓人難以忍受；干擾嚴(yán)重者還會破壞電視同步掃描系統(tǒng)的正常工作、干擾信號淹沒聲音信號，從而使電視無法收看、廣播無法收聽，更為嚴(yán)重的還會使廣播電視設(shè)備遭受損壞[1]。

哈密7601臺建于1978年，發(fā)射機功率均為1 kW。哈密電視臺建于1983年，發(fā)射機功率為1 kW。兩臺位于同一個大院，中波廣播發(fā)射機房與電視發(fā)射機房相距約60 m，中波廣播發(fā)射天線與電視發(fā)射機房相距約150 m。最初中波廣播、電視發(fā)射均播出正常。1993年開始有干擾現(xiàn)象，中波廣播發(fā)射機開機后對電視發(fā)射圖像產(chǎn)生干擾，整個電視畫面有明顯的網(wǎng)紋干擾。廣播發(fā)射機關(guān)機后干擾消除。

2 中波廣播發(fā)射對電視播出信號產(chǎn)生干擾的原因

2.1 噪聲、干擾及電磁兼容的概念

噪聲是指電路中除有用信號以外的任何電氣信號或能量。噪聲的種類主要有熱噪聲、人為噪聲、自然噪聲。熱噪聲主要是由電氣設(shè)備中電子熱運動引起的，由物質(zhì)本身的特性決定的；人為噪聲主要指工業(yè)設(shè)備、電動機、變壓器、電力線、無線電波輻射等人為引起的輻射噪聲；自然噪聲是由于自然界中宇宙輻射、太陽輻射以及雷電輻射等引起的噪聲。通常，對廣播電視系統(tǒng)來講，關(guān)心的是系統(tǒng)的信噪比（S/N）。系統(tǒng)的噪聲主要分為兩種：一種是系統(tǒng)本身自有的熱噪聲或稱為本地噪聲N（Noise），包括電子熱噪聲、系統(tǒng)內(nèi)線路之間、電源與地線之間、放大器各級之間的相互干擾所形成的噪聲；另一種便是外界對系統(tǒng)運行產(chǎn)生的噪聲I（Interference），這一類噪聲就是通常意義上的干擾。不論是干擾還是噪聲，其實都是一種無用的能量，熱噪聲的特點是帶寬較寬、分布均勻、幅度較小，外界干擾則與干擾源的特性有直接關(guān)系。

干擾（Interference）：噪聲所導(dǎo)致的異常影響，如果噪聲造成不必要的結(jié)果，則稱為干擾。通常，干擾進(jìn)入系統(tǒng)的形式有輻射和傳導(dǎo)，其路徑主要有接地線路、接地點、電源、接收天線等，干擾通常以噪聲的本質(zhì)表現(xiàn)出來，而噪聲是無法完全被去除的，只能減弱，使其無法產(chǎn)生干擾。對于噪聲與干擾的問題，尤其要重視干擾與噪聲之比（I/N），這是一個重要參數(shù)，它可反映出干擾的影響力。當(dāng)I/N>1.22時，干擾的影響已遠(yuǎn)超過系統(tǒng)本身的噪聲，此時系統(tǒng)噪聲主要以干擾噪聲為主，干擾是不容忽視的；當(dāng)I/N<0.122時，干擾的影響較小，此時系統(tǒng)噪聲主要以本地噪聲為主，干擾噪聲可以忽略不計。

電磁兼容性（Electro-Magnetic Commpatibility，EMC）是指儀器設(shè)備于可能的電磁干擾環(huán)境下仍然能正常工作的能力。

2.2 電磁干擾的產(chǎn)生

電磁干擾（Electro-Magnetic Interference，EMI）的產(chǎn)生必須同時具備干擾源、干擾路徑、被干擾設(shè)備等要素，如圖1所示。

圖1 電磁干擾要素

電磁干擾傳播的主要途徑有3種：實際導(dǎo)線的傳播即傳導(dǎo)、共同阻抗的影響、電磁波輻射的影響。

噪聲經(jīng)由輻射路徑或?qū)嶋H導(dǎo)電路徑造成干擾的模式很多，如共模干擾和異模干擾、地回路干擾等。其中，輻射干擾途徑主要有發(fā)射天線或接收天線段所輻射的能量、內(nèi)含產(chǎn)生噪聲的元件或電路的機殼所輻射電磁噪聲、電纜或傳導(dǎo)線間的串話干擾。這3種干擾源將產(chǎn)生9種不同的組合：天線對天線、天線對機殼、天線對傳導(dǎo)線、機殼對天線、機殼對機殼、機殼對傳導(dǎo)線、傳導(dǎo)線對天線、傳導(dǎo)線對機殼、傳導(dǎo)線對傳導(dǎo)線。這9種電磁干擾途徑所產(chǎn)生的影響并不全然相同，只有3種途徑所產(chǎn)生的干擾較嚴(yán)重。如果設(shè)備含天線，且處理的信號是以載波輸送，則天線對天線的輻射路徑為主要的干擾路徑；若干擾源含天線設(shè)備，而受害端或接收端并未擁有天線設(shè)備，則主要干擾途徑為天線對傳導(dǎo)線、天線對機殼；若設(shè)備之間距離較近，且導(dǎo)線間的間隔很小，則主要干擾路徑為導(dǎo)線對導(dǎo)線。低頻磁場的環(huán)境下，機殼對機殼的干擾途徑并不會產(chǎn)生顯著的影響，在其他工作情況中，機殼不太會導(dǎo)致電磁干擾的問題。

由于干擾進(jìn)入系統(tǒng)的路徑不同，其干擾的形式和產(chǎn)生的影響也不盡相同，如輻射干擾、共地干擾、傳導(dǎo)干擾等。共同阻抗可產(chǎn)生共模干擾。導(dǎo)線之間干擾的基本模式主要有：1）因電路間電場的相互作用而產(chǎn)生的電容性干擾；2）因電路間磁場的相互作用而產(chǎn)生的電感性干擾；3）因線路之間的互相干擾而產(chǎn)生的線路串?dāng)_。

2.3 中波廣播對電視播出產(chǎn)生干擾的認(rèn)識

中波廣播對電視播出產(chǎn)生干擾的情況如圖2所示。

從圖2反映的干擾現(xiàn)象判斷，干擾源是中波廣播無線電信號，在圖中以波浪線的形式表現(xiàn)出，它對電視播出產(chǎn)生干擾的方式是輻射干擾。

中波廣播發(fā)射頻率與電視發(fā)射頻率相差很大（中波廣播頻率為526.5～1606.5 kHz，而電視發(fā)射頻率為50～1000 MHz），中波廣播信號的高次諧波信號相對也很弱，加之中波廣播發(fā)射頻率處在視頻帶寬內(nèi)，因此確定，中波廣播信號對電視播出的干擾不是對電視射頻系統(tǒng)的干擾，而是對視頻系統(tǒng)進(jìn)行干擾，是中波載波干擾信號進(jìn)入電視視頻通道干擾視頻播出或通過電源系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，即被干擾的系統(tǒng)或設(shè)備是電視中心播出系統(tǒng)和該系統(tǒng)與電視發(fā)射系統(tǒng)的信號傳輸導(dǎo)線[2]。

中波天線是建在地面上的垂直單極子，以大地作為輻射電流的回路。天線的實有增益和輻射效率有關(guān)，要提高天線的實有增益就應(yīng)減少地?fù)p耗，地網(wǎng)就是為了減少損耗而敷設(shè)的。

天線的地面電流呈輻射狀流回天線底部，地面總徑向電流Ip是天線底部電流和位移電流之和，中波信號的地面損耗等于徑向電流Ip在天線底部周圍以ρ≤0.5λ為半徑、深度為δ的地表層內(nèi)產(chǎn)生的損耗，其中λ為中波廣播的波長。

中波廣播的電磁場按照距離遠(yuǎn)近通常分為3個區(qū)域：遠(yuǎn)場區(qū)、近場區(qū)、中場區(qū)。遠(yuǎn)場區(qū)（r?λ，r為中波廣播幅射的距離）又稱為輻射區(qū)，電基本振子的電磁場主要包含1/r項，電磁場能量交換不受場源控制，從而不斷向遠(yuǎn)方傳播。近區(qū)（r?λ）又稱感應(yīng)區(qū)，電磁場主要由包含1/r2及1/r3的項決定，含1/r的項可忽略。介于二者之間的是中場區(qū)，各項皆不可忽略。

哈密廣電局的電視播出系統(tǒng)就處于中波廣播電磁波中場區(qū)，既受感應(yīng)場的影響，又受輻射場的影響。天線附近的感應(yīng)場主要是束縛電磁波，它的能量不僅在電場和磁場之間相互交換，而且還在感應(yīng)場與天線之間相互交換。也就是說，從天線發(fā)出的電磁能，有一部分不斷返回天線，它們是由電荷和電流“感應(yīng)”而形成的電場和磁場，不能脫離電荷和電流的控制而存在。感應(yīng)場在播出機房設(shè)備外殼、各類金屬物件表面感應(yīng)產(chǎn)生電荷、電流，然后通過播出系統(tǒng)接地點、天線周圍的地表面返回天線底座，由此產(chǎn)生的干擾進(jìn)入播出系統(tǒng)，影響正常播出。感應(yīng)的電場或磁場對播出系統(tǒng)中封閉的回路很容易形成干擾電壓，進(jìn)而串入傳輸導(dǎo)線中。

造成干擾的主要原因有：從電視播出系統(tǒng)的工作環(huán)境可以確定，廣播發(fā)射機通過電力線將中波干擾傳導(dǎo)到電視播出機房，進(jìn)入電視播控中心的放像系統(tǒng)；中波廣播發(fā)射的無線信號輻射到電視播控中心放像機的電源線、音視頻信號傳輸線、機殼等產(chǎn)生干擾；中波廣播載波信號和其三次諧波信號通過地線及電視中心放像設(shè)備的屏蔽系統(tǒng)產(chǎn)生干擾；中波廣播信號通過暖氣管道感應(yīng)進(jìn)入電視播出機房形成對電視信號的干擾；中波廣播發(fā)射天線地網(wǎng)被破壞，天線輻射效率降低，地面感應(yīng)電流增大（包括天線底部電流和位移電流），播出系統(tǒng)的接地點成為感應(yīng)電流回路，使感應(yīng)信號進(jìn)入播出系統(tǒng)；電視播出系統(tǒng)屏蔽效果不好，抗干擾能力較弱。

引起電視播出異常的主要干擾因素有被干擾系統(tǒng)的靈敏度和干擾的大小。系統(tǒng)的靈敏度（Susceptibility）是指系統(tǒng)設(shè)備能正常工作的最惡劣噪聲環(huán)境，靈敏度高的系統(tǒng)表示很小的干擾信號就能使該系統(tǒng)工作異常。也就是說，對于弱信號源電路，稍有干擾進(jìn)入，系統(tǒng)的正常工作就會被干擾。一般來講，干擾大對系統(tǒng)的影響就大，干擾小對系統(tǒng)的影響就小。但是，干擾的大小是相對的，它是相對于有用信號的大小來說的。干擾大，但信號強，系統(tǒng)靈敏度較低，則干擾應(yīng)確定為一般或較小，如電視發(fā)射系統(tǒng)屬大功率設(shè)備，其與電磁干擾信號的比（信噪比）很容易滿足電磁兼容的技術(shù)指標(biāo)；干擾小，但信號較弱，系統(tǒng)靈敏度較高，則干擾應(yīng)確定為一般或較大，如電視播出系統(tǒng)屬弱信號系統(tǒng)，其靈敏度很高，較小的干擾都可產(chǎn)生極大的影響。

本文中，由于干擾源是中波天線發(fā)射出的電磁波，而受害端是電視播出設(shè)備及連接線，因此，主要是中波天線對AV信號傳輸線、天線對放像機機殼的干擾。從干擾現(xiàn)象分析，由于播出機房處于中波廣播信號的強場強區(qū)，此干擾信號對電視信號源和電視中心的電源系統(tǒng)的干擾最為明顯。

3 解決電磁干擾的方法

通過上述分析可知，中波廣播對電視播出產(chǎn)生的主要干擾、干擾的主要路徑、主要方式和干擾的感受體。那么，采取哪些措施可以降低、減少這些干擾呢？

首先應(yīng)當(dāng)清楚，針對不同的干擾路徑、不同的干擾方式和不同的干擾感受體，其降低或減少干擾的措施是不同的。例如，針對干擾路徑主要是輻射和傳導(dǎo)的干擾，解決的方法主要有屏蔽、接地、隔離；對于干擾源和干擾感受體，則應(yīng)盡量抑制噪聲與干擾源，降低感受體對干擾的反應(yīng)，減少傳導(dǎo)路徑的干擾噪聲輸送量。

在實際工作中，控制電磁干擾的基本方法主要是屏蔽與接地，通過破壞產(chǎn)生干擾的條件，實現(xiàn)降低干擾強度的目的。在對干擾感受體采取良好屏蔽措施的同時，如果再輔以適當(dāng)接地，則絕大部分的電磁噪聲干擾問題都可以迎刃而解。當(dāng)然，如果接地不佳，不旦無法減低電磁噪聲的干擾，而且還會形成另一個電磁干擾噪聲源。因此，確定良好的接地目標(biāo)是：盡量降低各電路共同使用的接地阻抗所產(chǎn)生的噪聲電壓；避免產(chǎn)生不必要的地回路，降低外來電磁波的輻射干擾對系統(tǒng)的影響。

雖然干擾是無法消除的，但可以通過減小干擾或增加系統(tǒng)對干擾的屏蔽衰減，來提高系統(tǒng)的抗干擾能力，從而實現(xiàn)有效排除干擾的目標(biāo)。為此，筆者針對中波廣播對電視播出干擾的問題，提出以下建議措施來解決干擾的問題。

從中波廣播發(fā)射系統(tǒng)方面可采取的措施有：1）按設(shè)計要求重新敷設(shè)好中波天線地網(wǎng)系統(tǒng)，提高中波天線輻射效率，降低地面感應(yīng)電流；同時做好電視發(fā)射塔和發(fā)射機房的接地屏蔽，同時將暖氣管道與發(fā)射機房工作接地系統(tǒng)并接，排除中波廣播發(fā)射信號對電視信號視頻通道的干擾；2）中波廣播發(fā)射與電視發(fā)射機房分建兩地。

在電視播出中心方面采取的措施有：1）電視放像機機殼和AV切換器與控制桌隔離，使放像機、切換器相對于控制桌懸浮，同時布設(shè)一根控制桌至機房高頻接地點的接地專線；2）在電視放像機機殼外部增加一套屏蔽罩，放像機機殼與屏蔽罩相互不連接，屏蔽罩與控制桌連接一個地；3）將電視播出系統(tǒng)與電視發(fā)射機之間的連線進(jìn)行更換，更換成雙屏蔽或四屏蔽等屏蔽效果更好的視頻線；4）將音視頻信號傳輸線的布置盡量與中波廣播電磁波傳播方向一致，以減少電磁波對線路的輻射干擾；5）最大限度地減小AV連接線長度，減少信號地線與實際地線的所形成的面積，從而減少輻射干擾量；6）使播出系統(tǒng)的AV信號線與播出系統(tǒng)的電源供電線遠(yuǎn)離，減少導(dǎo)線之間的相互干擾。

電視發(fā)射系統(tǒng)方面采取的措施有：1）進(jìn)一步做好電視發(fā)射機房高頻接地系統(tǒng)，做好發(fā)射機接地；2）將發(fā)射機機械調(diào)壓器更換為凈化電源穩(wěn)壓器，對電源干擾進(jìn)行隔離；3）使輸入的AV信號與發(fā)射機電源供電線遠(yuǎn)離。

[1]林國榮.電磁干擾及控制[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[2]馮錫增.廣播電視技術(shù)手冊 第11分冊 有線電視[M].北京：國防工業(yè)出版社，1996.