大功率短波广播的高频干扰分析及解决办法
吕胜杰
（国家新闻出版广电总局2021台，齐齐哈尔161000)
【摘要】恶劣的电磁环境会直接影响到台站内部各种电器设备的正常运行，一些对于电磁场环境要求较高、价格昂贵的高精密仪器，在复杂的电磁场环境下工作是非常不安全的，有可能造成无法挽回的损失，这种现象一直是电台技术人员亟待解决的难题。从不同的角度定性、定量的分析各种干扰产生的原因和造成的危害，寻找抑制高频干扰行之有效的方法，针对不同的电磁场环境，采取不同的办法，把电磁干扰对设备和人们生活的影响降到最低，同时提高发射机的稳定度，为安全播音提供有力保障。
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关键词 电磁环境；高频干扰；安全播音
0引言
短波通信在现代社会的应用非常广泛，除了正常广播以外，还应用于军事、航海、航天、铁路交通、电力等领域，大功率短波发射机的高频干扰，一直是困扰发射台安全播音的重要因素，包括自扰、互扰等一系列干扰，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大大增加，这种低功耗、高灵敏度的电子元件也是受干扰的重灾区，特别是对发射机本身的供电系统、信号传输系统、自动化系统和自台质量监测系统都造成了很大的干扰。
我台拥有目前全国主流机型100kW和500kW短波发射机，10kW调频发射机，台内电磁环境非常复杂，怎样能够行之有效的解决电磁干扰问题已经迫在眉睫。
1高频电磁干扰形成的原因
高频干扰形成的原因很多，也非常复杂，这里简单介绍两种大功率电台经常遇到的干扰，因为只有找到真正的原因才能有效处理干扰带来的危害。
1.1发射机谐波辐射干扰
发射机末级放大电子管普遍采用丙类非线性放大，这类放大模式会产生较强的高次谐波，所以发射机在播音过程中，除了自己的播音频率之外，还会按傅立叶级数分解成各次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统及负载，另外，高次谐波电流还通过电缆或天线向空间辐射，干扰邻近电气设备，但由于该类放大模式会使发射机的工作效率大大提高（PSM调制方式下，整机效率可达到70%以上），远远高于乙类放大的屛调机，所以目前国内主流大功率短波发射机基本上都是采用丙类放大的PSM模式。
根据傅里叶级数的原理，周期函数都可以展开为常数与一组具有共同周期的正弦函数和余弦函数之和：
c1为基波幅度值，cn为n次谐波的幅度值。
谐波的频率必然是基波的频率的整数倍，基波频率3倍的谐波分量称之为三次谐波，基波频率5倍的谐波分量称之为五次谐波，以此类推，不管多少次谐波，他们的波形都是正弦波。
1.2发射机互调干扰
发射机互调干扰是多部发射机在同时播音的时候，天线之间或者天线共用设备的隔离度不够而造成的，比如发射机天线倒换开关和功分器等设备，使多部发射机信号落入另一部发射机，并在末级进行调制，产生不需要的组合频率，对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰，称为发射机互调干扰，这种干扰在大功率短波发射台还是比较常见的，严重危害发射机工作的稳定性，影响安全播出。
2高频电磁干扰造成的危害
2.1高频电磁场对电子设备的危害
由于发射机高次谐波分量的频率非常广，且处于无线广播设备和电视设备的工作范围之内，所以会对在用电气设备及精密仪器造成影响，随着发射功率的增加和距离的接近，其干扰程度逐渐加重，直接的表现为电视节目有雪花或者横纹、电话有串音、音响设备有串音，最主要的是会造成对电磁场要求严格的各类精密仪器的损害，产生不必要的财产损失。
当高次谐波信号串入电源系统时，会对整个电力系统造成不可估量的后果，造成电压和电流的波形发生畸变，进而损坏电路中的用电设备，甚至有可能造成网路谐振的发生。
当有金属物品处在强电磁场环境下时，由于其导电性会在金属物体表面形成感应电动势，此时如果接触或碰撞会对人体产生高温电灼伤，并有可能产生电火花，引起燃烧或者爆炸，造成严重后果。
大功率的电磁干扰还会对军用或民用航空雷达系统产生干扰。
2.2高频电磁场对人体的危害
由于人体也属于导电体，所以当人长期处于强电磁场环境下时，感应电就会在人体内部产生，使人体的细胞和组织吸收电磁能而产生不良反应，其反应程度随电磁环境的加强进一步加剧，根据资料统计显示，在强电磁场环境下人体所受伤害主要是中枢神经系统的功能失调。集中表现为神经衰弱等方面的症状：如头晕、头痛、浑身乏力、记忆力持续减退、睡眠严重不好等；还有的表现为植物神经功能紊乱：如多汗、食欲不振、心慌气短等症状。此外有的人还会出现脱发、手指有时会轻微颤抖和视力减退等症状。电磁场对人体的作用大多主要是功能性的改变，具有一定的可恢复性，一般在脱离强磁场环境数周之内就可消失，但也有在高强度、长时间电磁环境的作用下不易恢复健康的例子，并且对人体的危害是具有累积性的。
3高频电磁干扰的防护措施
防止高频电磁干扰的危害主要采用滤除高次谐波、安装屏蔽体和高频接地等方式，即根据电磁场环境的特点，采用不同结构型式和材料的屏蔽装置，同时还可以考虑改善发射机所用高频元器件，以降低电磁场强度。
3.1加装高频滤波系统
图1谐波滤波器原理图
谐波滤波器分为有源滤波和无源滤波两种，两种滤波器的滤波方式是完全不同的，有源滤波又称为主动式的滤波，主要是检测系统中的谐波，然后生成一个大小相等，相序相反的波形去抵消谐波分量；无源滤波又称为被动式的滤波，主要是通过一系列电容和电感的组合，形成只能所需要频率通过的滤波器，把多余分量滤除掉。
大功率短波发射机目前采用的主要滤波设备为无源谐波滤波器，图1为DF100A大功率短波发射机原理图。
DF100A型短波发射机的谐波滤波器是由两节完全相同的90度π网络串连而成，两组网络都是阻抗为75Ω的90度延迟网络，它是一种常K式低通滤波器。其输入阻抗和输出阻抗均为75Ω。谐波滤波器的中间电容C2是一组网络的输入电容（C21）与另一组网络的输出电容（C22）的合并电容。每个滤波电感（L1与L2）在谐振时的感抗都为＋75Ω。输入输出电容器（C1与C3）在谐振时的容抗都为－75Ω。中间电容器C2的容抗为－37.5Ω。当发射机更换工作频率时，为确保滤波器对谐波的滤波度，谐波滤波器的元件参数也要作相应的调整，谐波滤波器的元件都是联动的，便于统调。
3.2加装屏蔽体
屏蔽就是将电磁能量限制在规定的空间内的一种措施，完成这一措施所使用的材料称之为屏蔽体。屏蔽体一般用铜、铝或铁质导电材料制成，如发射机高频腔体，就是为了防止高周信号串到低周而采取的防护措施，必要时可采用双层屏蔽。屏蔽体可以是板状也可以是网状，如制成网状，则目数愈大、金属丝愈粗屏蔽效果愈好。在条件允许的情况下，应适当加大屏蔽体至电磁场源之间的距离，这样既不影响高频设备的正常运行，又可以提高屏蔽效果。采用高频接地、高频设备的外壳和屏蔽体均应接地，这两种接地总称为高频接地。
3.3采用高频接地
高频接地装置的接地线不宜太长，一般应限制在四分之一波长范围之内，这主要是为了防止在接地线上产生驻波而出现较高的电压，这样对人和设备都会有安全隐患，高频接地线采用的是多股软铜线，以减小接地线的电感和其中的涡流损耗，用于高压设备接地装置的接地电阻应不大于10Ω，高低压设备共用的应不大于4Ω，接地电阻每年在最干燥的季节里测量一次，除应符合上述规定外，与以往相同环境下测得的值相比，也不应有过大的增加。对于屏蔽接地，应该在屏蔽体的一点与大地相连接，只要是为了防止有害的不平衡电流。
对于发射台高频设备，为防止干扰，外壳和屏蔽装置也都需要接地。特别是在大功率短波发射台，它对人们的危害也越来越严重，我们应尽可能做好防护，减少它对人体的伤害。
3.4其他抗高频干扰的方法
对电源的高频串扰可以在电源端加入低通滤波器，防止机内高频干扰信号外窜污染电网，同时阻止电网中可能存在的高频干扰信号进入，一般采用RC串联网络；发射机各级整流电路尽量采用桥式全波整流装置，减少电源纹波串扰；对于发射机各取样信号，采用质量可靠的A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号进行传输，以减少干扰。
4结束语
怎样解决大功率短波发射机的高频干扰问题，一直是困扰电台技术人员的一个难题。随着人类文明的不断提高，各类电子设备得到了广发应用，高频干扰情况时有发生，对人身和设备造成极大危害。高频干扰的成因非常复杂，所以解决起来也很棘手，解决高频干扰需要多管齐下，对症治疗，不是某一种方法就能彻底解决的，在这里也只能把它的危害尽量将到最低，不过随着数字化程度的不断提高，我相信在不久的将来高频干扰问题也会得到有效地遏制。
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［责任编辑：邓丽丽］