浅谈中波广播发射对电视播出的干扰

张纬球

（哈密地区广电局 技术科，新疆 哈密 839000）

1 引言

在广播电视的日常工作中，干扰无处不在。有的存在于设备之间，如发射设备对接收设备或测试仪器的干扰、接收设备之间相互的干扰；有的存在于导线之间，如电磁辐射引起的共模干扰、异模干扰，一条信号传输导线对另一条导线的干扰；有的存在于电源之间，如用电设备的开关导致供电电压的扰动、用电设备工作时产生的高次谐波等。干扰的形式也是多种多样，有辐射干扰、传导干扰、电压干扰、电流干扰等。干扰所造成的影响可谓形形色色。例如，干扰轻的影响广播电视信号的信噪比，使接收的电视图像清晰度下降，接收的广播声音噪声增大；干扰大的会使接收的图像有明显的噪波点或波纹干扰，接收的声音信号和噪声信号较难区别，让人难以忍受；干扰严重者还会破坏电视同步扫描系统的正常工作、干扰信号淹没声音信号，从而使电视无法收看、广播无法收听，更为严重的还会使广播电视设备遭受损坏[1]。

哈密7601台建于1978年，发射机功率均为1 kW。哈密电视台建于1983年，发射机功率为1 kW。两台位于同一个大院，中波广播发射机房与电视发射机房相距约60 m，中波广播发射天线与电视发射机房相距约150 m。最初中波广播、电视发射均播出正常。1993年开始有干扰现象，中波广播发射机开机后对电视发射图像产生干扰，整个电视画面有明显的网纹干扰。广播发射机关机后干扰消除。

2 中波广播发射对电视播出信号产生干扰的原因

2.1 噪声、干扰及电磁兼容的概念

噪声是指电路中除有用信号以外的任何电气信号或能量。噪声的种类主要有热噪声、人为噪声、自然噪声。热噪声主要是由电气设备中电子热运动引起的，由物质本身的特性决定的；人为噪声主要指工业设备、电动机、变压器、电力线、无线电波辐射等人为引起的辐射噪声；自然噪声是由于自然界中宇宙辐射、太阳辐射以及雷电辐射等引起的噪声。通常，对广播电视系统来讲，关心的是系统的信噪比（S/N）。系统的噪声主要分为两种：一种是系统本身自有的热噪声或称为本地噪声N（Noise），包括电子热噪声、系统内线路之间、电源与地线之间、放大器各级之间的相互干扰所形成的噪声；另一种便是外界对系统运行产生的噪声I（Interference），这一类噪声就是通常意义上的干扰。不论是干扰还是噪声，其实都是一种无用的能量，热噪声的特点是带宽较宽、分布均匀、幅度较小，外界干扰则与干扰源的特性有直接关系。

干扰（Interference）：噪声所导致的异常影响，如果噪声造成不必要的结果，则称为干扰。通常，干扰进入系统的形式有辐射和传导，其路径主要有接地线路、接地点、电源、接收天线等，干扰通常以噪声的本质表现出来，而噪声是无法完全被去除的，只能减弱，使其无法产生干扰。对于噪声与干扰的问题，尤其要重视干扰与噪声之比（I/N），这是一个重要参数，它可反映出干扰的影响力。当I/N>1.22时，干扰的影响已远超过系统本身的噪声，此时系统噪声主要以干扰噪声为主，干扰是不容忽视的；当I/N<0.122时，干扰的影响较小，此时系统噪声主要以本地噪声为主，干扰噪声可以忽略不计。

电磁兼容性（Electro-Magnetic Commpatibility，EMC）是指仪器设备于可能的电磁干扰环境下仍然能正常工作的能力。

2.2 电磁干扰的产生

电磁干扰（Electro-Magnetic Interference，EMI）的产生必须同时具备干扰源、干扰路径、被干扰设备等要素，如图1所示。

图1 电磁干扰要素

电磁干扰传播的主要途径有3种：实际导线的传播即传导、共同阻抗的影响、电磁波辐射的影响。

噪声经由辐射路径或实际导电路径造成干扰的模式很多，如共模干扰和异模干扰、地回路干扰等。其中，辐射干扰途径主要有发射天线或接收天线段所辐射的能量、内含产生噪声的元件或电路的机壳所辐射电磁噪声、电缆或传导线间的串话干扰。这3种干扰源将产生9种不同的组合：天线对天线、天线对机壳、天线对传导线、机壳对天线、机壳对机壳、机壳对传导线、传导线对天线、传导线对机壳、传导线对传导线。这9种电磁干扰途径所产生的影响并不全然相同，只有3种途径所产生的干扰较严重。如果设备含天线，且处理的信号是以载波输送，则天线对天线的辐射路径为主要的干扰路径；若干扰源含天线设备，而受害端或接收端并未拥有天线设备，则主要干扰途径为天线对传导线、天线对机壳；若设备之间距离较近，且导线间的间隔很小，则主要干扰路径为导线对导线。低频磁场的环境下，机壳对机壳的干扰途径并不会产生显著的影响，在其他工作情况中，机壳不太会导致电磁干扰的问题。

由于干扰进入系统的路径不同，其干扰的形式和产生的影响也不尽相同，如辐射干扰、共地干扰、传导干扰等。共同阻抗可产生共模干扰。导线之间干扰的基本模式主要有：1）因电路间电场的相互作用而产生的电容性干扰；2）因电路间磁场的相互作用而产生的电感性干扰；3）因线路之间的互相干扰而产生的线路串扰。

2.3 中波广播对电视播出产生干扰的认识

中波广播对电视播出产生干扰的情况如图2所示。

从图2反映的干扰现象判断，干扰源是中波广播无线电信号，在图中以波浪线的形式表现出，它对电视播出产生干扰的方式是辐射干扰。

中波广播发射频率与电视发射频率相差很大（中波广播频率为526.5～1606.5 kHz，而电视发射频率为50～1000 MHz），中波广播信号的高次谐波信号相对也很弱，加之中波广播发射频率处在视频带宽内，因此确定，中波广播信号对电视播出的干扰不是对电视射频系统的干扰，而是对视频系统进行干扰，是中波载波干扰信号进入电视视频通道干扰视频播出或通过电源系统产生干扰，即被干扰的系统或设备是电视中心播出系统和该系统与电视发射系统的信号传输导线[2]。

中波天线是建在地面上的垂直单极子，以大地作为辐射电流的回路。天线的实有增益和辐射效率有关，要提高天线的实有增益就应减少地损耗，地网就是为了减少损耗而敷设的。

天线的地面电流呈辐射状流回天线底部，地面总径向电流Ip是天线底部电流和位移电流之和，中波信号的地面损耗等于径向电流Ip在天线底部周围以ρ≤0.5λ为半径、深度为δ的地表层内产生的损耗，其中λ为中波广播的波长。

中波广播的电磁场按照距离远近通常分为3个区域：远场区、近场区、中场区。远场区（r≫λ，r为中波广播幅射的距离）又称为辐射区，电基本振子的电磁场主要包含1/r项，电磁场能量交换不受场源控制，从而不断向远方传播。近区（r≪λ）又称感应区，电磁场主要由包含1/r2及1/r3的项决定，含1/r的项可忽略。介于二者之间的是中场区，各项皆不可忽略。

哈密广电局的电视播出系统就处于中波广播电磁波中场区，既受感应场的影响，又受辐射场的影响。天线附近的感应场主要是束缚电磁波，它的能量不仅在电场和磁场之间相互交换，而且还在感应场与天线之间相互交换。也就是说，从天线发出的电磁能，有一部分不断返回天线，它们是由电荷和电流“感应”而形成的电场和磁场，不能脱离电荷和电流的控制而存在。感应场在播出机房设备外壳、各类金属物件表面感应产生电荷、电流，然后通过播出系统接地点、天线周围的地表面返回天线底座，由此产生的干扰进入播出系统，影响正常播出。感应的电场或磁场对播出系统中封闭的回路很容易形成干扰电压，进而串入传输导线中。

造成干扰的主要原因有：从电视播出系统的工作环境可以确定，广播发射机通过电力线将中波干扰传导到电视播出机房，进入电视播控中心的放像系统；中波广播发射的无线信号辐射到电视播控中心放像机的电源线、音视频信号传输线、机壳等产生干扰；中波广播载波信号和其三次谐波信号通过地线及电视中心放像设备的屏蔽系统产生干扰；中波广播信号通过暖气管道感应进入电视播出机房形成对电视信号的干扰；中波广播发射天线地网被破坏，天线辐射效率降低，地面感应电流增大（包括天线底部电流和位移电流），播出系统的接地点成为感应电流回路，使感应信号进入播出系统；电视播出系统屏蔽效果不好，抗干扰能力较弱。

引起电视播出异常的主要干扰因素有被干扰系统的灵敏度和干扰的大小。系统的灵敏度（Susceptibility）是指系统设备能正常工作的最恶劣噪声环境，灵敏度高的系统表示很小的干扰信号就能使该系统工作异常。也就是说，对于弱信号源电路，稍有干扰进入，系统的正常工作就会被干扰。一般来讲，干扰大对系统的影响就大，干扰小对系统的影响就小。但是，干扰的大小是相对的，它是相对于有用信号的大小来说的。干扰大，但信号强，系统灵敏度较低，则干扰应确定为一般或较小，如电视发射系统属大功率设备，其与电磁干扰信号的比（信噪比）很容易满足电磁兼容的技术指标；干扰小，但信号较弱，系统灵敏度较高，则干扰应确定为一般或较大，如电视播出系统属弱信号系统，其灵敏度很高，较小的干扰都可产生极大的影响。

本文中，由于干扰源是中波天线发射出的电磁波，而受害端是电视播出设备及连接线，因此，主要是中波天线对AV信号传输线、天线对放像机机壳的干扰。从干扰现象分析，由于播出机房处于中波广播信号的强场强区，此干扰信号对电视信号源和电视中心的电源系统的干扰最为明显。

3 解决电磁干扰的方法

通过上述分析可知，中波广播对电视播出产生的主要干扰、干扰的主要路径、主要方式和干扰的感受体。那么，采取哪些措施可以降低、减少这些干扰呢？

首先应当清楚，针对不同的干扰路径、不同的干扰方式和不同的干扰感受体，其降低或减少干扰的措施是不同的。例如，针对干扰路径主要是辐射和传导的干扰，解决的方法主要有屏蔽、接地、隔离；对于干扰源和干扰感受体，则应尽量抑制噪声与干扰源，降低感受体对干扰的反应，减少传导路径的干扰噪声输送量。

在实际工作中，控制电磁干扰的基本方法主要是屏蔽与接地，通过破坏产生干扰的条件，实现降低干扰强度的目的。在对干扰感受体采取良好屏蔽措施的同时，如果再辅以适当接地，则绝大部分的电磁噪声干扰问题都可以迎刃而解。当然，如果接地不佳，不旦无法减低电磁噪声的干扰，而且还会形成另一个电磁干扰噪声源。因此，确定良好的接地目标是：尽量降低各电路共同使用的接地阻抗所产生的噪声电压；避免产生不必要的地回路，降低外来电磁波的辐射干扰对系统的影响。

虽然干扰是无法消除的，但可以通过减小干扰或增加系统对干扰的屏蔽衰减，来提高系统的抗干扰能力，从而实现有效排除干扰的目标。为此，笔者针对中波广播对电视播出干扰的问题，提出以下建议措施来解决干扰的问题。

从中波广播发射系统方面可采取的措施有：1）按设计要求重新敷设好中波天线地网系统，提高中波天线辐射效率，降低地面感应电流；同时做好电视发射塔和发射机房的接地屏蔽，同时将暖气管道与发射机房工作接地系统并接，排除中波广播发射信号对电视信号视频通道的干扰；2）中波广播发射与电视发射机房分建两地。

在电视播出中心方面采取的措施有：1）电视放像机机壳和AV切换器与控制桌隔离，使放像机、切换器相对于控制桌悬浮，同时布设一根控制桌至机房高频接地点的接地专线；2）在电视放像机机壳外部增加一套屏蔽罩，放像机机壳与屏蔽罩相互不连接，屏蔽罩与控制桌连接一个地；3）将电视播出系统与电视发射机之间的连线进行更换，更换成双屏蔽或四屏蔽等屏蔽效果更好的视频线；4）将音视频信号传输线的布置尽量与中波广播电磁波传播方向一致，以减少电磁波对线路的辐射干扰；5）最大限度地减小AV连接线长度，减少信号地线与实际地线的所形成的面积，从而减少辐射干扰量；6）使播出系统的AV信号线与播出系统的电源供电线远离，减少导线之间的相互干扰。

电视发射系统方面采取的措施有：1）进一步做好电视发射机房高频接地系统，做好发射机接地；2）将发射机机械调压器更换为净化电源稳压器，对电源干扰进行隔离；3）使输入的AV信号与发射机电源供电线远离。

[1]林国荣.电磁干扰及控制[M].北京：电子工业出版社，2003.

[2]冯锡增.广播电视技术手册 第11分册 有线电视[M].北京：国防工业出版社，1996.