中波臺(tái)對(duì)城市空間電磁環(huán)境的影響分析

鄭玉梅

摘 要：中波臺(tái)作為一種利用電磁波進(jìn)行通信的大型設(shè)備，由于發(fā)射功率較高，往往會(huì)對(duì)周圍的電磁環(huán)境產(chǎn)生較嚴(yán)重的干擾，尤其是與中波發(fā)射天線相鄰的區(qū)域，其電場(chǎng)強(qiáng)度很容易出現(xiàn)超標(biāo)的情況。文章通過(guò)實(shí)地布設(shè)測(cè)點(diǎn)并采集數(shù)據(jù)，對(duì)中波臺(tái)附近區(qū)域的電磁場(chǎng)分布情況進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：中波臺(tái)；電磁轄射；測(cè)量；理論預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào)：O441 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）32-0068-02

Abstract： As a kind of large-scale equipment which uses electromagnetic wave to communicate， the medium wave station often produces serious interference to the surrounding electromagnetic environment because of its high transmitting power， especially in the area adjacent to the medium wave transmitting antenna. The intensity of electric field is easy to exceed the standard. In this paper， the distribution of electromagnetic field in the area near the middle wave station is analyzed by setting up the measuring points and collecting the data.

Keywords： medium wave station； electromagnetic emission； measurement； theoretical prediction

中波臺(tái)作為廣播信號(hào)的無(wú)線傳輸設(shè)備，在整個(gè)廣電系統(tǒng)起到了至關(guān)重要的作用。但當(dāng)前在用的許多中波臺(tái)都是始建于半個(gè)世紀(jì)以前，當(dāng)時(shí)為了避免無(wú)線電信號(hào)對(duì)城市空間的電磁環(huán)境造成干擾，均選址在城市邊緣地帶。然而幾十年過(guò)去了，城市化進(jìn)程不斷加快，城市面積迅速擴(kuò)張，越來(lái)越多的中波電臺(tái)已被納入城市中心范圍。因而給城市空間的電磁環(huán)境造成較大的影響。

1 中波臺(tái)引發(fā)的問(wèn)題

中波臺(tái)采用電磁波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而電磁波在特定條件下將對(duì)人們的生活環(huán)境產(chǎn)生不良影響，主要表現(xiàn)為三點(diǎn)：

1.1 引發(fā)健康擔(dān)憂

在現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)管理體系中，電磁環(huán)境已納入環(huán)境質(zhì)量管理范疇，在信息化時(shí)代中，人們隨時(shí)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了解身邊環(huán)境的電磁輻射水平，對(duì)于中波臺(tái)附近的普通市民而言，由于電磁輻射的原理了解不深，通常會(huì)對(duì)電磁輻射產(chǎn)生嚴(yán)重的恐慌心態(tài)。

1.2 激化社會(huì)矛盾

在城市區(qū)域中，中波電臺(tái)附近有許多人在工作、學(xué)習(xí)和生活，由于擔(dān)心電磁輻射對(duì)身體健康造成影響，市民往往會(huì)不斷向政府部門(mén)投訴中波臺(tái)運(yùn)營(yíng)部門(mén)，提出取消、搬遷、改造中波臺(tái)等要求，一旦政府部門(mén)不能妥善處理，極易引發(fā)社會(huì)管理矛盾。

1.3 造成規(guī)劃瓶頸

城市區(qū)域的中波電臺(tái)自然受到城市規(guī)劃的影響，我國(guó)出臺(tái)了《廣播電視設(shè)施保護(hù)條例》，明確規(guī)定中波天線附近250米范圍內(nèi)不得開(kāi)展各種建筑施工活動(dòng)。這項(xiàng)規(guī)定使中波臺(tái)附近的土地?zé)o法納入城市規(guī)劃的利用范圍，白白浪費(fèi)了寶貴的土地資源。

2 中波臺(tái)電磁輻射機(jī)理分析

所謂電磁輻射，是指電磁波能量在空間中傳播的一種物理現(xiàn)象。中波臺(tái)是無(wú)線廣播電視發(fā)射技術(shù)的核心設(shè)備，它把圖像和語(yǔ)音信息經(jīng)過(guò)調(diào)制后，通過(guò)天線以電磁波的形式向自由空間發(fā)射出去。廣播電視接收終端通過(guò)天線接收空間中的電磁波，然后解調(diào)后得到原始的聲音和圖像信息，從而完成了廣播電視業(yè)務(wù)的技術(shù)環(huán)節(jié)。因此，理論上來(lái)說(shuō)，可以接收到廣播電視信號(hào)的區(qū)域都存在不同程度的電磁輻射影響。高水平的電磁輻射對(duì)人體有一定的危害，同時(shí)也會(huì)對(duì)周邊電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。強(qiáng)電磁環(huán)境還會(huì)影響各類電子通信系統(tǒng)的正常工作，使信號(hào)產(chǎn)生混亂而無(wú)法正常運(yùn)行。

3 中波臺(tái)電磁輻射測(cè)量

3.1 中波發(fā)射天線電磁輻射分析

為了研究中波發(fā)射天線對(duì)城市空間的電磁干擾程度和范圍，本文對(duì)某中波臺(tái)的發(fā)射天線周邊進(jìn)行了電磁輻射實(shí)地測(cè)量，在離中波天線不同距離處分別采集一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度值，共采集500個(gè)樣本進(jìn)行分析，測(cè)量結(jié)果如圖1所示。

由測(cè)量結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，中波發(fā)射天線附近的場(chǎng)強(qiáng)隨著距離的增加而迅速衰減，這主要是空氣的吸收、散射等作用造成的。在距離天線1米處的電場(chǎng)強(qiáng)度為431.4V/m，距離天線9米處的處電場(chǎng)強(qiáng)度值迅速衰減至40.1V/m，該電磁輻射水平已經(jīng)可以達(dá)到國(guó)標(biāo)GB8720的規(guī)定；在距離天線200米處的電場(chǎng)強(qiáng)度已衰減為2.3V/m，該電磁輻射水平已經(jīng)完全滿足中波頻段公眾曝露控制限值，也完全滿足單一項(xiàng)目電磁福射環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。可見(jiàn)中波臺(tái)的電磁輻射影響不是無(wú)限的，它僅局限在一個(gè)小范圍之內(nèi)，距離中波臺(tái)200米及以上的人完全無(wú)需擔(dān)心中波臺(tái)的電磁輻射問(wèn)題。

3.2 超短波發(fā)射天線電磁輻射分析

調(diào)頻廣播與電視天線一般安裝在鐵塔頂部，與中波發(fā)射塔不同的是，中波發(fā)射塔從地面至塔頂整體為中波天線。為了對(duì)高頻廣播和電視信號(hào)發(fā)射塔的電磁輻射特性進(jìn)行研究，本文對(duì)某鐵塔附近的電場(chǎng)強(qiáng)度分布進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量，結(jié)果如圖2所示。

由測(cè)量結(jié)果可以看出，在發(fā)射塔的正下方，其電場(chǎng)強(qiáng)度并不是最強(qiáng)的，隨著距離的增加，電場(chǎng)強(qiáng)度先是表現(xiàn)出明顯的衰減趨勢(shì)，到一定距離之后開(kāi)始增強(qiáng)，隨后再次出現(xiàn)下降的規(guī)律，此后一段距離范圍內(nèi)基本保持不變，最后才表現(xiàn)為單調(diào)下降的現(xiàn)象，逐漸衰減為0。在天線的發(fā)射方向上，在500米范圍內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度值在1～3V/m范圍內(nèi)浮動(dòng)，總體上看表現(xiàn)出一定的遞減趨勢(shì)，圖中由于幾個(gè)異常點(diǎn)的存在，使電場(chǎng)強(qiáng)度的衰減規(guī)律變得不明顯，這與管塔發(fā)射天線的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)有關(guān)。在距離鐵塔500m的位置上，空間環(huán)境中的電場(chǎng)強(qiáng)度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于超短波的公眾曝露控制限值12V/m。在距離鐵塔230m的位置上，電場(chǎng)強(qiáng)度為1.9V/m，完全滿足單一項(xiàng)目電磁福射環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。可見(jiàn)超短波臺(tái)的電磁輻射影響也不是無(wú)限的，它僅局限在一個(gè)小范圍之內(nèi)，距離超短波臺(tái)500米及以上的人完全無(wú)需擔(dān)心超短波臺(tái)電磁輻射問(wèn)題。

4 中波臺(tái)電磁輻射的防護(hù)分析

對(duì)于不同的場(chǎng)合，可以采用不同的技術(shù)措施對(duì)其電磁輻射進(jìn)行防護(hù)，以減少其對(duì)保護(hù)目標(biāo)的電磁干擾。

4.1 濾波法

濾波是一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾的方法，對(duì)于中波臺(tái)的電磁防護(hù)同樣有效。從含有噪聲的信號(hào)中提取有用信號(hào)成份，同時(shí)把噪聲或干擾成份去除，這個(gè)過(guò)程在信號(hào)處理中就稱為濾波。電磁信號(hào)在不同的應(yīng)用背景下通常具有規(guī)定的頻率范圍，只要超出規(guī)定的頻段，就可以認(rèn)為是噪聲，因此濾波法可以從頻域入手對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行提取，是一種效果較好的抗干擾方法。

4.2 屏蔽法

屏蔽法是最直接、最簡(jiǎn)單的電磁防護(hù)方法，它通過(guò)把兩個(gè)工作在不同空間的電路用金屬物隔離開(kāi)來(lái)，從而防止電磁場(chǎng)的輻射。在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用金屬殼體把保護(hù)目標(biāo)進(jìn)行全封閉防護(hù)，使殼體外部的電磁輻射無(wú)法進(jìn)入電路內(nèi)容，同時(shí)也防止了電路自身的電磁輻射發(fā)射到外部環(huán)境對(duì)其它設(shè)備造成干擾。考慮到中波發(fā)射臺(tái)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積和面積都較大，而且不允阻斷其對(duì)外輻射電磁波，因此只能對(duì)防護(hù)目標(biāo)進(jìn)行屏蔽處理。

4.3 接地法

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，中波臺(tái)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)到達(dá)電路或金屬部分時(shí)，在一定條件下將會(huì)產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流，這些感應(yīng)電流是意外引入的，并非電路本身設(shè)計(jì)的，因此通常會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生干擾或損壞，如果通過(guò)導(dǎo)致把屏蔽體本身的感應(yīng)電流引入大地，則可以防止這些電流再次感應(yīng)出電磁場(chǎng)對(duì)外輻射，這就是接地法的基本原理。例如，電子設(shè)備中的金屬外殼在特定和條件下會(huì)產(chǎn)生電荷集中現(xiàn)象，通過(guò)導(dǎo)線把這些電荷引到大地，可以避免電擊放電對(duì)設(shè)備造成的損壞。

4.4 隔離法

隔離法是指把電磁波的傳播路徑切斷，但與屏蔽法不同的是，隔離法主要從電磁波的傳輸介質(zhì)中入手。最有效的隔離法是改變信號(hào)的傳輸介質(zhì)，使信號(hào)傳播過(guò)程中無(wú)法產(chǎn)生電磁輻射。典型的方法是采用光纖通信技術(shù)替代傳統(tǒng)的電纜通信，然后在控制電路中廣泛采用光電耦合器、變壓器、繼電器等設(shè)備，由于光纖在傳輸信號(hào)過(guò)程中并不產(chǎn)生電磁波，也不會(huì)受到環(huán)境中電磁波的影響，因此其應(yīng)用已非常普遍，是當(dāng)前中波臺(tái)電磁防護(hù)的主要技術(shù)措施之一。

4.5 吸收法

中波臺(tái)產(chǎn)生的電磁波在環(huán)境中傳播時(shí)，會(huì)受到一定的阻擋作用，從而使其強(qiáng)度逐漸減弱，如果可以人為地把這種衰減作用放大，將會(huì)大大縮小中波臺(tái)對(duì)城市空間的影響。目前的方案是，根據(jù)匹配和諧振的原理選用適當(dāng)?shù)奈懿牧希瑢?duì)電磁波進(jìn)行吸收處理，把電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能，從而完成電磁波的削減。隨著科技的發(fā)展，各種吸聲材料已在市場(chǎng)上可以見(jiàn)到，性能也在穩(wěn)步提高。當(dāng)前廣泛使用的電磁波吸收材料主要有石墨、鐵氧體、活性炭等等。

5 結(jié)束語(yǔ)

中波臺(tái)在工作過(guò)程中會(huì)對(duì)城市空間輻射一定的電磁波，但其影響是有限的，只要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，市民無(wú)需過(guò)度的擔(dān)憂。無(wú)線電管理部門(mén)應(yīng)從管理和技術(shù)兩個(gè)層面做好中波臺(tái)電磁輻射的防護(hù)工作，以免對(duì)城市環(huán)境造成不良影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙玉梅.中波發(fā)射塔周圍的中波電磁輻射影響及防護(hù)探討[J].電視指南，2018（6）.

[2]楊再峰.淺析中波天線電磁環(huán)境影響[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2015（4）：32-33.

[3]劉宋磊.淺析中短波廣播發(fā)射臺(tái)的電磁干擾與解決方法[J].工程技術(shù)：全文版，2016（5）：284.