中波廣播干擾問題的預防和改善

王石川

摘 要：因受強高頻的電磁場影響，不少中波廣播的信號傳輸與接收都受到了一定程度的干擾。如何預防和改善這些干擾問題，就是中波廣播的發射系統實現有效日常運作的關鍵。該文簡要分析了干擾中波廣播的具體原因，并提出了一些預防和改善的有效具體措施。

關鍵詞：中波廣播 干擾問題 預防 改善

中圖分類號：TN948 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0170-02

無論是新型的網絡傳播還是傳統的廣播傳媒，這些電子傳播依然都飽受電磁干擾，尤其是中波廣播的負面影響。中波廣播給信號傳遞的完好性帶來了很大的干擾威脅，嚴重影響到傳遞訊息的質量。

1 中波廣播干擾信號的預防和改善

1.1 中波廣播干擾信號的種類

1.1.1 干擾信號的頻率成分分類

（1）同頻干擾：主要與同時播出的信號頻率較強的干擾信號有關，和接收機的性能關系不大。

（2）鄰頻干擾：一是與干擾信號的頻率較強有關；二是受接收器的選擇性影響；三是存在交調干擾。

（3）鏡頻和中頻干擾：一是和接收機的選擇性相關（也是出現此類情況的原因）；二是與干擾信號的頻率較強有關。

（4）交調、互調干擾：一是和干擾信號的強度有關；二是與接收機的選擇性相關；三是與接收機的高頻放大器有效動態范圍有關。

顯然易見，混頻干擾的主要產生原因包括兩方面：一是和接收機受到的干擾信號的強度有關；二是和接收機本身的選擇性及輸入動態的有效范圍有關。

1.1.2 其他形成的干擾

（1）電波傳播干擾：除了夜間遠距離傳輸時同頻信號出現干擾外，中波電波還會導致一些局部地域產生因電離層產生交叉而出現干擾現象。具體表現信號收臺接收到的節目信號中夾雜非同頻的干擾臺信號。但這種情況僅會在夜間發生在那些信號頻率和大功率發射臺處于相同電離層的天波信號之中。

（2）接收干擾：接收方式出現干擾現象和接收機的自身性能以及干擾信號的頻率強弱都有很大關系。如果接收機的選擇性能較弱但是干擾信號的頻率很強，鏡頻、鄰頻、中頻等等干擾現象就很容易出現；如果接收機的高頻放大功能或是混頻電路的非線性失真較為嚴重，但干擾信號的頻率很強，那么就很容易出現交調或是互調干擾。

（3）噪聲干擾：噪聲干擾也是是影響接收效果和收聽效果的一大因素。外部噪聲包括雷電之類的自然噪聲，以及電氣設備產生的人為噪聲。高壓輸電的干擾噪聲是尤為典型的例子之一。

1.2 預防與改善的措施

1.2.1 預防與改善中波同頻干擾

若發射機選用同步廣播模式，那么同一節目的同一射頻的保護率會出現較大幅度的降低，可以有效改善收聽效果。如果需要接受遠距離傳播的微弱信號，也可以選擇定向天線。安裝天線帶有磁性的接收機后，當地節目及距離不太遠的中波接收效果會較好。

1.2.2 預防與改善接收干擾的措施

一是盡量選用定向天線作為信號接收器；二是安裝陷波器減少特定干擾頻率來提升接收機選擇性能，或使用具備平方定律特征的混頻電路來擴大接收機的高頻放大電路的有效動態范圍；三是在接收機的輸入端安置高頻衰減器適當削減輸入信號的電頻。

這三種方法雖然并不能徹底解決中波廣播導致的干擾，但是也可以發揮出較好的改善效果。

1.2.3 預防與改善噪聲干擾的措施

在常見人為噪聲之中，火花、電暈、輝光等的放電噪聲是以斷續性、周期性脈沖及連續性寬頻帶的形式出現。射頻振蕩產生的輻射干擾，則主要以周期性的頰寬噪聲這種形式出現的。

在常見事物中，日光燈對中波接受的干擾是最大的。現今采用的預防措施，是在燈管外的啟輝器旁安置一枚0.006 ?F的電容，并在日光燈的電源接入端安置一個電容。還可以在接受場內改為使用白熾燈，避免日光燈對中波廣播的節目信號產生干擾。

除此之外，常見電器在斷開或接通瞬間出現的干擾，以及電機的運行中出現的噪聲，主要有斷續和連續這兩種。廣播信號的干擾一般是由斷續型干擾導致的。改善此類情況，就可以在開關的節點兩側并聯一個RC電路。一般在這個RC電路中，C是0.05～0.1 ?F，R是200 Ω。這個電路可以在電機開關的瞬間吸收脈沖電流。高壓電線產生的噪聲干擾主要是火花放電和電暈造成的。電暈產生的連續噪聲，其能量一般低于10 MHz，會嚴重影響中波廣播的接收效果。因此，建立接受場時應盡可能遠離高壓線。人為噪聲雖然并不能徹底消除，但是采取適當措施還是可以改善和預防干擾的。

2 中波廣播高頻電磁干擾的預防和改善

2.1 中波廣播高頻電磁干擾的種類

2.1.1 電磁場干擾傳輸狀態分類

所謂“電磁干擾”，就是有用信號之外產生變化干擾的部分，即噪聲信號里會產生信號干擾影響的部分。電磁干擾的產生原因主要包括以下三要素：電磁干擾源、較為敏感的接收機、干擾源的導入傳輸媒介。從這三大元素分別著手，也是解決電磁干擾的主要有效方法。按照傳輸狀態不同，可以將電磁感染分為以下幾種：

（1）輻射干擾：輻射引發的電磁干擾，主要出現自與信號波長比你距離相對較遠的地方。

（2）感應干擾：主要包括電磁感應和靜定感應兩種。靜電感應主要是高阻抗內的靜電稠合現象，電磁感應則指低阻抗內的電磁耦合現象，兩者都是近距離的電磁場引發的。發射機內部普遍存在著靜電感應和電磁感應。靜電感應對MOS電路存在很大的威脅。當發射機處于高壓大電流的狀態時，輸入線和輸出線上會同時形成高電壓的大電流回路。此時若存在強烈的電磁感應和高頻的磁場干擾，極易生成大干擾源。

（3）傳導干擾：即在信號傳播過程中，電磁波從信號線、電源回路或控制線等侵入導線系統產生的干擾。傳導干擾一旦出現，會極大影響整個系統的傳輸信號質量。

（4）地線感應干擾：即地線感應中出現干擾電壓，影響系統常規運作，并生成接地噪聲（也就是大地電流引發的電位差）。一般情況下，地線時常出現不平衡電流、浪涌電流及齊次諧波電流等多重干擾信號。

2.1.2 其他形式的干擾

（1）信號源干擾：大多數中波廣播往往會同時播放幾套節目，此時機房內部電磁場就會變高。信號輸入主要是依靠衛星和微波完成傳輸的，輸入線也可被作為天線使用，而輸入線內的中波磁場會生成感應電壓，進而影響信號傳輸。

（2）電源系統的干擾：一種是電力線內的傳導干擾，主要因中波發射器使用的是統一供電系統，生成的噪聲干擾和輻射干擾會沿著電力線傳遞，并生成相互串聯干擾，影響用電設備常規運作；另一種是電力線作為天線引發的干擾，中波傳輸是垂直極化的而電力線是水平拉伸的，地面波會被大地吸收消散并出現水平分量，從而形成干擾源。此外，電力線的垂直部分很少，中波傳遞的垂直極化波也很容易在電力線上生成天線效應，并生成干擾。

2.1.3 監測和控制系統的干擾

中波廣播的日常控制和監測工作主要是依靠計算機系統進行發射機數據采集的。當發射機內的電磁輻射在數據采集線路中生成感應信號，就會影響到整個采樣、監測、控制系統的正常運作。一般來說，數字計算機的傳送脈沖信號處在150 KHz～100 MHz的頻率范圍內。這之中也包含了中波頻率。當電磁輻射的影像空間超出126dB，計算機就會受到嚴重干擾影響。大功率的中波機房內產生的電磁輻射往往會突破這一數值，長期如此監測系統和控制系統出現電磁感應干擾，炳然會對系統計算機造成影響縮短使用壽命，并出現噪聲干擾甚至導致數據丟失或是引發誤動作。

2.2 預防與改善的措施

2.2.1 降低機房內電磁干擾的預防和改善措施

根據屏蔽原理可將改良措施分為以下三類，即電磁屏蔽、靜電屏蔽和磁屏蔽。電磁屏蔽主要適用于高頻場合，使用低電阻金屬來減少磁力線和通過電流之間的干擾。靜電屏蔽簡而言之就是以預防產生靜電集合的方式來避免干擾。磁屏蔽主要適用于低頰引發的磁場干擾，使用高導磁率材料來避免磁力線出現強磁場生成干擾。中波發射臺的內部主要干擾是因強電磁場產生的，因此本文只選擇性論述了如何屏蔽強電磁場。

在建設中波發射臺時，會將監測控制值班室和中波信號發射機防隔離開。筑造發射機房時，會將機房圈梁的混凝土鋼筋與整體框架結構內的鋼筋連接起來，并于樓層地面里的鋼筋連接，以此構成一個大的屏蔽層。發射機房還會使用輕型金屬的框架來制作吊頂類裝飾，又形成一層屏蔽。建造設計較好的發射機房內的屏蔽效能可以超過60dB。除此之外，在筑造監測控制值班室時，可以使用木屑和鋁基混合壓制而成的抗靜電可移動地板，以此進一步減少靜電的產生和對用電設備的干擾影響。

2.2.2 減小供電回路干擾的預防與改善措施

鋪設供電線路時，應當使用具備屏蔽功能的低壓電纜和高壓電纜，并使發射機房與電纜一同良好接地。盡量使用多臺電力變壓器針對不同設備和生活用電進行分別饋送，確保供電回路相對獨立。

2.2.3 信號線和監控數據采集線干擾的預防與改善

選用自帶屏蔽層的高質量音頻專用電纜線，并將其鋪設于金屬線槽內。將線槽具有屏蔽作用的一端連接至機房的屏蔽層，將另一端和接地線連接，確保信號線單端良好接地。采集監控數據的線路須要纏繞錫箔帶增強屏蔽效果，條件允許的化還可以將機器外殼和錫箔帶連接。這兩種辦法都可以有效預防接引線造成的感應干擾，確保音頻信號和取樣信號的穩定性。

2.2.4 系統的接地預防與改善措施

系統接地可被分為兩大部分：一是將中波發射機等設備進行接地處理；二是將屏蔽層有效屏蔽接地。安裝時為了避免接地線過多過長，或高頻時出現較大的地線電感導致地線之間的電感耦合增加引發電磁干擾，往往會使用多點接地的方法，并盡可能縮短接地線長度。因此，常常會在發射機的下部埋設地級來減少接地線。地級一般使用兩塊銅板進行并聯，并將之與接地銅帶焊接連接，然后埋入地下2m或更深處。同時還可以使用一些降阻材料，以減少接地的電阻。

將屏蔽層進行接地處理的目的，是為了泄放其上的感應電流，來避免屏蔽層出現帶電情況。此外，引下地線也可能出現天線效應。為了避免引下地線生成感應干擾，還可以安裝屏蔽鐵管并多點接地處理。如果中波發射臺的所處地較為干旱，為了避免環境干旱導致接地電阻變大，埋設地級的同時還須要埋設四分管，并定期注水來減小接地電阻。

3 中波廣播雷電危害的預防與改善

3.1 雷電的能量與危害

中波發射臺一般會將建造地址選在比較開闊平坦的地方。這樣不僅可以減少地線、網線和發射鐵塔的鋪設筑造工作難度，而且可以提升發射鐵塔的發射覆蓋有效范圍。發射鐵塔受建設高度和建造工藝的影響，本身就具有很多的螺絲連接點，因而發射鐵塔本身就存在一定的電阻，鐵塔周圍也極易形成較強的靜電感應或是磁場感應。換言之，鐵塔周圍很容易出現感應雷或是二次雷擊效應，并容易在腹肌的暴露線纜或物體表面生成過壓過流電波，影響電氣設備的使用效果甚至造成設備損壞。

自然雷電主要是直流電，也含有極少的交流電。雷電的能量極大，一般雷電放電現象輸出嗯電流可以達到2000～20000 A。如果中波發射站受到了一次中等強度的雷擊，此次雷電的釋放電流約10000 A。假設鐵塔的接地電阻是0.5 Ω，雷擊瞬間的對地電壓就可以達到5000 V。發射站臺內的諸多設備雖然都已經進行過接地處理，但是這些瞬間匯聚的電壓會形成很高的點位差，導致不同位置的電子設備的所處電位出現差異。連接這些不同電子設備的各條線路上必然會出現過壓過流電波，對這些設備造成損壞影響。

3.2 預防與改善的措施

針對這種情況，通常會在發射鐵塔上裝配金屬材質的放電球，或是在天調網絡內安裝石墨放電球。如果天調網絡的功率較大，還會在網絡輸出線路上套加數個磁環。這些磁環主要具備兩大作用：一是當石墨放電球處于放電狀態時吸收大電流導致的火弧；二是阻擋雷電中的交流電來保護整個信號發射系統。預測估算好安全放電距離，確保發射塔的金屬放電球及天調網絡的石墨放電球的圓突真正做好點對點，是做好整個發射站的防雷工作的關鍵部分，切實有效的避雷防雷才能保證發射系統能夠安全運行。

在發射極的輸出口和虧管的入口處添置一個放電管或者避雷器，也是防止雷電反竄損壞發射機的有效方法。TVS放電管能夠以PS級別的速度迅速將過高的雷電電壓縮減到硬頂的安全范圍內。一般來說，放電管具備很高的抗阻性和較低的電容性，即使被接入到線路當中也不會對線路工作造成負面影響，是一種有效的保護元件。當瞬間過高的電壓竄過時，放電管會被擊穿來釋放這些電壓，放電管的阻抗也會迅速下降甚至呈現短路狀態。放電管通過地線將雷電的電流泄放出去，并將電壓控制到安全范圍內。過高電壓被消除后放電管又可以迅速恢復高阻抗，確保發射站內的線路系統能夠正常運作。

安裝頻射避雷器也是一種有效的辦法。中波發射機的頻射避雷器具有不少使用優勢：型號多、體積小、易安裝、價格適中。雖然它使用的是電容避雷的方法，被雷擊穿后必須更換，但是由于造價不高、拆卸方便，還是具有較好防雷作用的。

除此之外，大多數中波發射站的發射機房和天調室是存在一定地面距離的，也會受到雷電入侵威脅。因此架空處理鋼絞線的兩端來阻斷雷電竄入調配元件或是發射機內。就供電電源來說，在高壓到達變壓器之前，這些電力線都是架空電纜，當出現雷擊時就會在瞬間通過大量的雷電電流。因此，在變壓器和各個配電設備輸入端之間，應當裝配兩級電源防雷器。電源防雷器的工作原理就是在納秒級時間內迅速泄放竄入供電設備的雷電電流。第一級防雷器采用的是高壓防雷，利用雷電通將數萬伏的雷電電壓迅速降壓到安全范圍內；第二級防雷器使用的是低壓防雷，利用雷電通全面消除通過第一道防雷器的殘壓，以確保用電設備的安全運作。

4 結語

中波廣播在日常生活的使用率很高，本文通過分析中波干擾的形成原因提出了具體的預防或改善措施，雖然并不能完全消除中波干擾問題，但是希望可以提升中波信號的傳輸質量以及保護中波發射站的安全運作。本文提出的系列解決方法可能還存在一些缺陷或不足之處，期望各界人士能夠不吝指正。

參考文獻

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