中波廣播干擾問題分析及對策研究

李艷陽

（作者單位：廣西廣播電視技術中心無線傳播樞紐臺）

中波廣播的頻率范圍是 525～1 605 kHz，其具有特殊的應用優勢，因而在當前仍然被廣泛應用[1]。但該波段對環境十分敏感，抗干擾性能比調頻廣播要差。電磁干擾是中波廣播干擾的主要類型。在當前電子技術高度發展的今天，中波廣播設備本身的電路結構越來越復雜，外界各種電子設備的數量也越來越多，這兩方面都會對中波廣播的傳播質量產生明顯的干擾[2]。本文將從中波廣播發射端和接收端兩方面著手，對其干擾問題進行分析，并提出可靠的解決對策。

1 中波廣播干擾的分類

明確中波廣播的干擾類型，是高效、準確分析干擾問題并提出解決對策的前提。根據以往的經驗，中波廣播的干擾分類是一個相對復雜的問題，因為中波廣播在產生、傳播和接收等環節均有可能受到干擾[3]，所以從不同角度看可以分為不同的干擾類型。

從干擾的階段來看，可以分為自身電磁干擾、空間環境干擾和接收機電磁干擾；根據電磁場特性的不同，可以分為傳導干擾和輻射干擾，其中，前者是利用導電介質干擾廣播網絡，后者則是由于在傳播過程中干擾源相互影響對中波廣播造成的干擾；根據干擾是否有人為參與，分為人為干擾和自然干擾，其中，人為干擾主要是由于空間環境中的大量電子設備產生的電磁輻射對中波廣播造成的干擾，而自然干擾則是由不良的自然環境造成的干擾，如氣象、大氣結構、空間環境；按照干擾的影響程度，分為功能型干擾和非功能型干擾，其中，前者會直接影響信號傳播質量，進而影響設備正常工作，而后者則不會造成設備異常，只是會給中波廣播帶來一定的負面影響。

對于中短波廣播發射機而言，其由于內部結構復雜，元器件眾多，且廣播發射站里或周邊存在許多電磁設備，因而幾乎涉及上述所有類型的電磁干擾[4]。對于不同的干擾類型，其產生原因、具體表現、影響程度、解決辦法均有較大的差異，需要具體問題具體分析。本文重點分析設備間的干擾問題。

2 中波廣播干擾的原因分析

中波廣播干擾的類型較多，因而其原因也是多種多樣的，下面主要從設備內部干擾和設備外部干擾等方面進行研究。

2.1 設備內部干擾分析

設備內部干擾是指中波廣播系統內部的元器件、線路、電路單元之間的相互干擾，其內部存在一定的電磁兼容性問題[5]，包括線間耦合、強電磁場、程序干擾、共模干擾等。中波廣播系統設備內部干擾與一般電子產品存在很多類似之處，但又有著顯著的特征。

2.1.1 線間耦合

中波廣播發射機是一套十分復雜的電子系統，其內部包含大量各種各樣的電子元器件，電路布線復雜多樣，這些線路如果布局不合理，相互之間就會在通電之后產生電磁干擾現象，尤其是在剛通電開機的一瞬間，沖擊電流和沖擊電壓的存在對整機的電磁干擾更是明顯。在中波廣播發射機中，線間耦合產生的干擾包括元器件布局不合適造成的電容性、電磁性或電感性干擾，甚至是這些不同類型的干擾相互疊加，這不僅會影響設備的性能，嚴重情況下還可能造成設備失靈。

2.1.2 強電磁場

根據電磁感應原理，導線只要通電，其周圍就會產生電磁場，因此電子設備存在電磁干擾是必然的，也是無法完全避免的。但是，一般的弱電磁場并不會對電子設備的工作造成明顯干擾，只有磁場強度大到一定的量級，才會對設備內部的電路功能造成影響。中波廣播發射系統本身包括強電和弱電兩部分，強電部分主要是指電源電路，而電路中可能會出現強磁場，進而對設備產生干擾。

2.1.3 程序干擾

隨著自動化、人工智能等技術的不斷成熟，當前的中波廣播發射系統多已實現自動化控制和自我監測運行，這其實是由開發設備的程序員通過編程實現的。程序的邏輯決定了硬件的工作方式，電路中的每一個動作和每一項參數都在控制模塊的控制之下，如果程序的邏輯出現錯誤或者不夠科學，就有可能導致系統在工作時呈現異常狀態，從而出現非預期的電磁干擾問題。

2.1.4 共模干擾

在中波廣播發射機中，轉換器是一個主要的信號處理裝置，由于該裝置的存在，往往會出現共模干擾問題。所謂共模干擾，是指當干擾信號同時施加在信號輸入引腳和接地引腳，而且其相位和幅值保持一致時，會導致輸出端產生一個難以區分原信號的復雜電磁噪聲。如果輸入的干擾信號相位相反，就稱其為差模干擾或串模干擾。

2.2 設備外部干擾分析

設備外部的干擾是指中波廣播系統以外的因素導致的信號干擾，主要是指外部的空間環境，如建筑布局、電磁環境、大氣濕度等。

2.2.1 城市建筑的阻擋

隨著我國城市化進程的加速，城市面積不斷擴大，高樓大廈拔地而起，隨處可見的鋼筋水泥結構物就像“鋼鐵森林”一樣占據著城市的空間。中波廣播在這樣的空間環境中傳播會受到很強的屏蔽影響，從而導致接收機接收到的信號衰減嚴重，甚至接收失敗。實際上，中波廣播信號是以地波的形式進行傳播的，在遍地高樓的城市中可以說是“寸步難行”，尤其是在城市中心商業區樓層較低的室內，中波廣播信號的接收更加困難。

2.2.2 電磁環境的惡化

中波廣播信號在空間中傳播會受到環境中的電磁波影響，如果電磁環境足夠復雜或電磁輻射足夠強，中波廣播信號甚至會被淹沒在電磁噪音中。在現代化城市里，電力系統和各種電氣電子設備無處不在，而這些帶電工作的設備在正常運行過程中都會產生電磁輻射，這些電磁輻射一旦相互混合就會變得更加復雜。如果強電磁干擾源位于中波廣播發射臺附近，就會直接對發射機的正常工作造成干擾；如果強電磁干擾源充斥在傳播路徑上，則會對中波廣播信號的傳播造成干擾；如果強電磁干擾源位于接收終端附近，則會導致接收到的信號雜音過多。因此，在強電磁干擾環境中，中波廣播信號通常只能勉強傳輸到本地電臺，對于外地的電臺基本上無法傳輸過去。

2.2.3 天氣與季節變化

中波廣播信號在空間傳播時還會受到階段性的天電干擾。所謂天電干擾是指由自然電擾產生的，與雜亂背景噪聲疊加并且雜亂重現的短脈沖對信號造成的干擾。而且，在大雨滂沱、電閃雷鳴、帶電雨雪和灰塵等情況下的天電干擾更是不可忽視。閃電是一種強烈的放電現象，瞬時電壓可高達幾百萬伏，峰值電流達百萬安培級別，會產生強烈的干擾電磁波。在這種情況下，即使距離很遠，中波廣播信號也會受到干擾。尤其是在晚上，由于空間環境的穩定性，中波廣播信號也會出現一定的波動，在一定程度上影響信號的接收效果。

3 中波廣播干擾問題的解決對策

對中波廣播干擾問題進行分析，其根本目的就是要有針對性地消除或抑制中波廣播干擾。基于中波廣播發射和接收的原理，以及長期的實踐經驗，干擾問題的解決可以從多方面著手。例如，從設計角度、使用角度、維護角度等，但是從設計角度來解決是最徹底的，同時也要在使用和維護階段提升應用水平并加強管理。

3.1 中波發射機設計優化

3.1.1 優化地線布局

在電子電路系統中，電磁干擾的存在經常是由于電路沒有做好接地處理而導致的，中波廣播發射機也是如此。因此，通過優化地線布局，各電路模塊能夠在穩定的電壓基點上工作，在很大程度上解決干擾問題，這實際上也是最經濟的措施。但是，在布局地線時，要對其數量和長度做好計算，防止引入不必要的電感效應，且不同模塊的地線要相互獨立，強電和弱電的地線也要獨立設置，否則很容易產生串擾問題。中波廣播系統的地線優化主要有三種方法：一是多點接地法。該方案對于數字式的高頻電路模塊具有顯著的作用，能夠大大降低對地阻抗。二是間接接地法。也就是不采用導線來連接大地，而是通過耦合器件來接地。三是混合接地法。混合接地是指在一套系統中同時采用不同的接地方案，但具體采用哪種接地方案則需要根據系統和電路模塊的實際情況來確定。

3.1.2 改善屏蔽設計

雖然地線可以在一定程度上改善干擾問題，但這并不是唯一的方案，而且在地線設計不合理的情況下，反而會起到反作用。通常而言，如果一個系統中的地線太多或者長度較長，其不僅難以高效接地，還會帶來很大的地線電感，這實際上也是一種干擾信號。所以，在機械選址時，要注意優先選擇離地面近的位置，減小接地線路的長度，以便就近接地。在接地的施工過程中，一方面要將地極和地線牢固地焊接在一起，防止脫落，并將地極埋到足夠深的位置；另一方面，接地系統還要做好降阻處理，提高接地效果。此外，中波廣播發射系統中的所有線纜屏幕層和機箱機殼都要接地，以防止產生雷電、靜電和其他電磁干擾問題。

3.1.3 引入濾波環節

無論是地線優化還是屏蔽設計，都屬于硬件模塊級別的方案。為進一步提高中波廣播系統的抗干擾能力，技術人員可以在信號處理的層次上對其進行優化處理，其中濾波就是一個很好的方案。濾波就是將信號中的特定成分消除掉，所以濾波首先要對信號的頻譜進行分析，然后對干擾成分進行識別，最后才能有效地將噪聲成分消除。目前，應用較廣泛的濾波技術主要是低通濾波、高通濾波、帶通濾波、均值濾波等。對信號進行濾波，既可以在硬件上完成，也可以在軟件上完成。如果采用硬件方案，可以在電路中加入濾波電路，直接過濾掉無用信號；如果采用軟件方案，則可以在接收到信號之后，對信號進行頻譜分析，然后采用去噪算法精細地消除系統中的干擾信號，改善信號質量。

3.1.4 抑制共模干擾

共模干擾不僅是中波發射機中的重要問題，而且是其他通信設備中常見的問題。因此，要想抑制共模干擾，就可以參考通用的共模抑制技術，但也要結合中波廣播發射系統的技術特點和應用場合采用最佳方法。目前，最常用的共模抑制方案主要有兩個：一是采用前置放大器和雙端輸入運放來承擔數模轉換任務，直接將模擬負載與數字電路隔離開，這樣一來，共模條件就會受到破壞，自然也就不存在共模干擾；二是采用數字濾波技術，充分運用當前的新理論、新技術和新算法，從原理上避免共模條件形成，從而解決中波廣播系統的共模干擾問題。

3.2 接收端接收策略優化

3.2.1 避開高大遮擋物

為克服現代化城市環境對中波廣播信號的屏蔽作用，用戶可以將接收機放到陽臺或窗戶邊上，盡量選擇開闊的地方；也可以將接收機在室內不停地移動，直到接收到的信號最強、最清晰為止，然后對其采用固定措施。對于信號源較遠的周邊城市中波電臺信號，用戶可以將接收機垂直對準信號方向，以有效提高信號強度。

3.2.2 合理選擇收聽時段

實際上，電磁干擾是不可避免的。根據電磁感應原理，電和磁是相互感生的，有電必有磁，而現代化的城市已經存在大量的電氣設備，所以對中波廣播信號產生干擾是必然的。但是，在使用過程中仍然可以采取有效措施降低電磁環境對中波廣播的干擾：一方面，接收機可以遠離室內電氣設備和電線，并通過不斷調整位置來尋找最佳接收點；另一方面，可以選擇每天的最佳時間接收中波廣播，因為不同的時間段和空間環境的電磁輻射情況是不一樣的。例如，工業設備產生的電磁干擾主要在9∶00—18∶00，即上班時間；而家用電器產生的電磁干擾則主要在19∶00—22∶00。由于中波廣播信號在夜間的傳播距離最遠，所以可以選擇在午夜之后、清晨和傍晚等時段收聽中波廣播。

3.2.3 優先選擇本地電臺

從季節上看，天電干擾較小的時期為初春、深秋及冬季，較大的是夏季的雷雨天氣。當然，在實際情況下不可能根據季節來決定是否接收中波廣播信號，但可以避開雷雨、閃電、雨雪和霧霾等惡劣天氣接收信號。對于接收機來說，可以選擇本地功率較大的電臺，因為大功率信號即使受到一定的干擾和衰減，也仍然會保留一定程度的原始信號，只是效果會受到一些影響。

4 結語

隨著電子工藝和通信技術的進步，中波廣播發射機的電磁兼容性有了明顯的改善，同時也具備了更強的抗干擾能力。然而，由于中波廣播系統本身的結構和原理日益復雜，空間環境的不穩定因素也越來越多，干擾問題仍然不可避免，所以解決干擾問題應始終作為中波廣播系統設計、應用和維護工作中的重中之重。