楊宗開，袁宏潤

（1.云南省廣播電視局永仁698 臺，云南 永仁 651400；2.云南省廣播電視局楚雄692 臺，云南 楚雄 675000）

0 引言

廣播電視節(jié)目可以為受眾提供資訊服務?，F階段，電臺和電視仍以無線傳輸的方式播出節(jié)目。廣播事業(yè)采用不同的頻段區(qū)分廣播種類，其中包括中波廣播、短波廣播及調頻廣播[1]。中波發(fā)射臺承擔著無線廣播的重要發(fā)射任務，是目前廣播電視發(fā)射領域最重要的環(huán)節(jié)。由于發(fā)射臺具有覆蓋面積較廣、建設使用周期長等特點，其容易受場地和環(huán)境的限制。中波發(fā)射的覆蓋范圍和信號品質影響受眾的廣播收聽效果。在無線廣播覆蓋領域，需要有效監(jiān)控中波發(fā)射臺的信號傳輸[2]。

隨著近年來我國無線發(fā)射技術的成熟、發(fā)展，中波發(fā)射臺的設計工作取得了重大進步，但仍存在許多技術型難點和問題。其中包括中波發(fā)射臺的高頻干擾信號問題。中波發(fā)射臺的信號包含多個頻率的發(fā)射信號，一個發(fā)射塔在同時段內能夠產生多種電波，當多個覆蓋頻率波段同時傳送，會出現噪聲干擾的問題。一旦干擾信號的電磁波超過常態(tài)運行標準，將導致轉播信號質量降低，并且，長期不受控制的大功率電波會造成線路故障，導致廣播系統的崩潰。因此，相關技術人員需要分析發(fā)射臺的信號干擾原理，統計不同類型干擾產生的原因，設計對應的消除方法。本文以此為基礎，研究中波發(fā)射臺高頻干擾信號產生原理，根據其產生的本質提出相應的消除方案，為避免噪音干擾提供理論支持，保證廣播系統的穩(wěn)定運行。

1 中波發(fā)射臺高頻干擾產生原理

中波發(fā)射臺在信號轉播過程中，受多種因素影響，會產生較多的干擾信號。當信號頻率較高，輸出功率變大，直接影響廣播系統，擾亂整個廣播網絡的正常運行。此時需要分析發(fā)射臺產生高頻干擾信號的原理。以下將按照電路中干擾信號的產生源頭和類型兩個方面闡述相關內容[3]。

轉播信號產生時，發(fā)射臺受到電氣信號的影響，能量富余增加，形成高頻電波，也稱為噪聲干擾。使用時間較長的發(fā)射臺設備容易出現噪聲干擾。噪聲干擾按照源頭可分為外部和內部兩種[4]。外部干擾的類型較多。

在提升中頻發(fā)射臺的使用效果方面，廣播電臺通常會選用穩(wěn)定的中波在不同頻段發(fā)射信號，實現多個頻段（多頻共塔）同時播出。但由于多個發(fā)射臺所發(fā)送的頻率信息由同一座天線承載，導致承載過程中產生交互現象。此時天線內的各種頻段信號相互影響，導致廣播信號轉播效率降低，系統的清晰度出現較大失真，受眾的視聽感受也由此大幅降低。

2 中波發(fā)射臺高頻干擾消除方法

2.1 構建中波發(fā)射臺信號采集模型

為解決不同轉播信號間存在的干擾，減少廣播受到干擾的情況，本文構建中波發(fā)射臺的信號采集模型，以分區(qū)域的形式全方位控制干擾電磁波。此次模型設定主要依靠電源電路，并且根據高頻干擾產生的原理進行分區(qū)處理，按照信號干擾途徑的干擾源設置區(qū)域，統一采集敏感設備的信號[5]。

在信號采集源頭處直接分類出兩組控制路徑，分別按照干擾源和干擾途徑管理設備，并且設定兩組途徑模塊。其中，干擾源主要分為自然現象和人為因素。由于人為因素具有可控性，因此此次信號采集只針對由自然現象產生的干擾源進行處理。如雷電和太陽黑子的自然活動產生大量的電磁輻射，易形成干擾源，干擾無線轉播信號。具體信號采集電路模型如圖1 所示。

圖1 電磁干擾信號采集電路模型

圖1 中，電路模型起始位置表示高頻信號的感應電壓，用QA表示；每個分區(qū)內包含發(fā)射信號與線路的耦合程度，分別用WO、WP及WE表示，其中，耦合程度越高表示電容量就越大；線路自身等有線電感用J表示。為減少干擾項的統計，在每個分區(qū)內的有限電感按經驗值進行取值，基本上設置為每米1 μH。

采集過程中，需要對超高電壓進行電阻設置。每個分區(qū)的負載輸入電阻用H來表示，耦合傳輸過程中的總電阻值用H總來表示，對于中波高頻線路，基本設置在100～150 Ω，每個區(qū)域內分別為HO、HP及HE。

當干擾途徑作為干擾源的能量獲取路徑時，不同的設備之間能夠通過耦合方式，受到一定程度的影響。通過不同距離之間的設備產生信號，隔離分類處理信號。具體隔離方法是利用電阻和電容等串聯設備隔離阻斷信號。出現干擾信號時，直接將敏感設備隔離，完成高頻干擾信號的消除。

2.2 隔離處理消除高頻干擾信號

在中波發(fā)射臺發(fā)射多個頻段模式下，消除各頻率波長的干擾信號，是提高廣播信號傳輸質量的基礎。在塔間分段波長距離相同的狀態(tài)下，采用阻塞網線技術控制干擾信號，控制方法主要為隔離處理傳輸路徑的信號[6]。同時，根據具體頻率的搭載環(huán)境，合理配置發(fā)射臺的回波天線，以目標信號接收功率作為隔離分類的判斷標準。利用波形方程進行計算，采用各方面輻射天線的發(fā)射電磁波路徑等，主站雷達接收回波功率的表達式為：

式中：DI表示接收回波的功率，DU表示發(fā)射的信號功率，K表示天線自身的增益數值，CV表示天線有效接收面積，表示目標信號反射區(qū)域面積，B表示與目標發(fā)射點的有效距離。

選擇隔離分類路徑時，路徑需要匹配發(fā)射功率，以合適的濾波網絡消除干擾。在此過程中，需要注意匹配過程應將發(fā)射臺與發(fā)射波作為一個整體看待。

由于阻斷隔離中允許通過的工作頻率信號同樣存在較小阻抗，其對于整體發(fā)射環(huán)境來講，需要同時兼顧安全信號和干擾信號的可用功率[7]。設置回波天線的接受目標信號，在信號發(fā)射臺和回波天線中存在基線距離U，通過目標信號的反射面積，回波天線的接收面積為CV，計算直達波與目標信號的功率比值，表達式為：

式中：DS表示目標信號接收中回波天線產生的功率，DX表示同階段直達波產生的干擾功率，在轉送過程中，目標信號會傳輸一定的距離，用BZ來表示其結束后所處位置與回波天線的距離，BY表示發(fā)射波與信號發(fā)射臺的距離；信號塔臺自身天線增益用KY來表示。另外，目標信號在接收時，回波天線產生了主瓣增益，用KZS來表示；干擾信號產生了旁瓣增益，用KZX來表示。

在隔離目標信號時，如果接收面積與增益效果成正比，表明在信號發(fā)射過程時，中波發(fā)射臺符合安全距離，反之設置的中波發(fā)射臺高度為不符合發(fā)射距離，此時的發(fā)射信號為高頻電磁波干擾信號，需要根據信號分類實現信號干擾阻斷。至此，在中波發(fā)射臺信號采集模型中，分類干擾信號轉播路徑，完成消除方案設計。

3 實驗分析

為驗證設計的方法具有實際應用效果，能夠消除中波發(fā)射臺產生的高頻干擾，采用實驗測試的方法進行論證分析。此次實驗的主要測試目的為：對中波發(fā)射臺運行期間產生的高頻干擾信號進行有效攔截和消除，并消除中波發(fā)射臺機房內音視頻監(jiān)控網絡設備的高頻干擾，以保證中波發(fā)射臺發(fā)射機房內電氣設備的正常使用。實驗選擇某運行中的發(fā)射臺為測試對象，主要針對其中云南省廣播電視局某中波臺多頻共塔發(fā)射機房音視頻監(jiān)控網絡設備的的干擾問題。統計設備近半年的安全播出運行數據，根據數據模擬發(fā)射機房各種電氣設備和傳輸網絡出現高頻干擾現象，并抑制機房內音視頻監(jiān)控網絡設備高頻干擾，驗證該解決策略的有效性。

將選擇好的數據上傳至Matlab 測試平臺，按高頻信號數據的大小進行順序排列，出現干擾信號后，數據不再發(fā)生變化，具體樣本如表1 所示。

表1 中波發(fā)射臺高頻信號樣本數據（單位：kW）

根據表1 中的數據，在選擇的該月歷史數據中出現三次信號干擾（分別是12 月05 日，12 月18日及12 月30 日），按照高頻干擾信號的特征，電磁波輻射強度越大，產生的信號輸出功率就越高，可以判斷在電磁波輻射超過10 kW 時，發(fā)射臺機房內音視頻監(jiān)控網絡設備受到干擾。為保證干擾信號不會對機房內音視頻監(jiān)控網絡設備產生影響，將本文設計的方法應用在發(fā)射臺機房內音視頻監(jiān)控網絡設備中，同時在測試平臺引入文獻[6]方法，對比這兩種方法的性能，比較不同干擾信號消除方法的應用效果。

在干擾信號發(fā)出階段出現瞬時電壓，在消除干擾時，整體消除時間在2 s 內即可認為具有一定的干擾消除效果，能夠在一定程度內減壓，平緩其輸出電磁波的功率。但超過額定期限時，就會對中波發(fā)射臺機房內音視頻監(jiān)控網絡設備的正常通信造成影響。實驗中分別測試兩組方法，消除中波發(fā)射臺機房內音視頻監(jiān)控網絡設備中的干擾，效果如圖2 所示。

圖2 干擾信號消除效果對比

根據圖2 所示，應用兩組消除方法，消除方法均對機房內音視頻監(jiān)控網絡設備干擾信號產生一定的抑制作用，但是效果不同。本文方法在高頻干擾信號產生時，能夠同步進行消除處理，將超高功率控制在標準范圍內，保證機房內音視頻監(jiān)控網絡設備的穩(wěn)定運行。而兩組方法對鄰近高頻干擾的信號的功率能夠進行消除，當電磁波功率超過滿功率10 kW 時，消除時間超過額定標準2 s 的設定，且在15 kW 功率時無法有效判斷干擾信號。

綜合實驗結果可知，本文設計的方法能夠阻斷高頻干擾信號，在設定的時間內及時消除干擾信號。該方法減少了機房內音視頻監(jiān)控網絡設備故障產生次數，具有實際應用效果。

4 結語

本文以中波發(fā)射臺發(fā)射的高頻信號源頭和類型為基礎，解析高頻信號產生高頻干擾的原理，并對此提出解決方案。從構建高頻信號采集模型出發(fā)，分類不同信號的傳輸路徑，有效隔離正常信號，完成高頻干擾信號消除。實驗結果證明，應用本文方法，可以有效管理實際運行的中波發(fā)射臺，該方法在設備發(fā)出高頻干擾信號時能夠直接消除干擾信號，具有實際應用意義。在測試該方法的過程中，只測定了單一方面，信號的消除效果沒有具體評估，所得結論存在一定偏差。后續(xù)研究中，將針對不同干擾信號進行多方面的測試，深層次地剖析高頻信號的消除效果，為廣播電視系統的穩(wěn)定運行提供理論支持。