中波广播发射台监控系统的设计与干扰处理

革 命张智慧

1.内蒙古新闻出版广电局呼伦贝尔广播发射中心台 内蒙古 呼伦贝尔市 021000 2.内蒙古新闻出版广电局监管中心 内蒙古 呼和浩特市 010050

中波广播发射台监控系统的设计与干扰处理

革 命1张智慧2

1.内蒙古新闻出版广电局呼伦贝尔广播发射中心台 内蒙古 呼伦贝尔市 021000 2.内蒙古新闻出版广电局监管中心 内蒙古 呼和浩特市 010050

中波广播发射台占地面积大，台内安全和设备维护主要靠增加人员来保障。随着无线覆盖任务的增加，对安全播出提出了更高的要求。为了保障发射台站的安全播出，在不增加人员的情况下，亟需建设适合发射台的监控系统。本文介绍了中波广播发射台监控系统的设计和安装过程当中应注意的问题。

设计要求 干扰分析 干扰处理

1 系统设计要求

中波发射台监控系统主要由安防监控、设备运行监控、电力和环境监控组成。

1.1 安防监控系统

天线场地和机房等主要部位应安装视频监控系统和红外报警系统。

1.2 设备运行监控系统

按照原国家广电总局62号令《广播电视安全播出管理规定》及实施细则要求，对发射台播出设备的运行情况和播出节目的信号源及发射信号进行监测，并具备信号异态声光报警功能。采用录音、录像或者保存技术监测信息等方式，对发射台播出节目的信号源和发射信号质量、效果进行记录，异态信息应保存一年以上。并应对信号源系统和发射系统的关键设备进行遥控。

1.3 电力和环境监控系统

应对外电配电设施的电压、电流相位等相关参数进行监测，对机房的温度、湿度、烟雾等环境状态进行监测。

2 系统设计原则

监控系统设计应符合国家和行业技术标准，按照《中、短波广播发射台设计规范》要求，必须要保证系统的可靠性、先进性、安全性。

2.1 可靠性

丢失数据会影响系统稳定运行，应保证系统能够长时间不丢失数据，监测参数准确，信息处理迅速。系统出现问题时，能够进行应急处理。

2.2 先进性

（1）技术层次注重实效，软件界面的设计实用性和操作性强。

（2）采用开放式网络结构和协议模式实现资源共享，能满足未来的监控任务要求。

（3）采用模块化结构。当监控任务和监控点增加时，通过增加相应的系统模块，扩大监控范围。

2.3 安全性

系统具有良好的安全性和保密性，注重信息和数据的保护与隔离，给合法用户合理的权限，防止黑客对系统进行破坏。

3 监控系统受干扰的原因与解决方法

3.1 监控系统受干扰的主要原因

中波广播发射台监控系统与其他监控系统不同，抗干扰要求高。无线电发射天线的辐射功率包含：无功功率和有功功率两部分。无功功率主要分布于发射天线近区（感应区），作用是天线进行能量交换，而不向远处传输。有功功率主要分布于远区（辐射区）中，作用是给无线电波提供能量。对于发射天线来说，这两部分功率同时存在。在r≤0.16λ的区域，感应场大于辐射场；在0.16λ＜r＜5λ的区域，感应场与辐射场大小相当；在r＞5λ的区域，感应场比辐射场小30dB以上。中波发射机发射信号频率范围为535～1605KHz，天线周围感应区的半径大，监控电缆、监控室和发射机房被覆盖在感应区内。感应区内各种电缆由于天线效应，会产生广播干扰信号。干扰导致发射台的监控系统出现误动作或死机现象。

监控的视频信号频率范围为0～6MHz，带宽为6MHz，抗干扰能力差。中波广播频率范围为535～1605KHz，带宽为9KHz，其载波频点在视频信号带宽内。由于视频信号对信噪比的要求较高，因此，一定强度的中波信号很容易对图像信号造成干扰。电视信号行频为15625Hz，当中波调幅广播频率535～1605KHz叠加到图像信号上，显示器画面将出现横纹、竖纹、斜纹或网纹干扰，严重时甚至会淹没整个视频图像。

3.2 监控系统干扰问题的解决方案

监控系统由供电、电缆、信号接收、处理四部分组成。解决监控系统干扰问题的最好的方法是，选择符合要求的电缆，抗干扰能力强且稳定性好的电源和设备。如果电源和设备抗干扰能力差，需要进行技术处理。

3.2.1 电源的选择和干扰的处理

稳压电源分为：线性稳压电源和开关稳压电源。中波发射台监控系统不适合用线性稳压电源。线性稳压电源调整管工作在线性区，与供电设备串联在一起负载相同的电流通过，导致设备升温。变压器体积大，对外电的要求高，且没有保护电路，因而抗干扰能力差。如果设备电源为线性稳压电源时，需考虑高频干扰，在电源输入端要安装滤波器或在线UPS，为监控系统提供电能。

开关稳压电源功率管在截止区和饱和区轮流工作，即工作在开关状态，外电要求低。变压器工作在几十千赫兹到几兆赫兹，体积小。输入端有高频滤波电路，输出整流滤波电路有防止高频噪声对负载的干扰功能，有保护电路。开关电源发生过压、过流时，保护电路使开关电源停止工作，以保护电源本身和负载。开关稳压电源的缺点是成本高、电路复杂，逆变电路中产生的高频电压对周围的设备有一定的干扰，需要良好的屏蔽与接地。

3.2.2 电缆的选择和干扰的处理

监控系统选择电缆时，一定要考虑线损耗和干扰问题，必要时应对电缆进行抽样检测。传输线的特性阻抗、分布参数及屏蔽性能应符合要求。

传输线的特性阻抗不匹配会引起，监视器的画面上产生若干条间距相等的竖条干扰，干扰信号的频率基本上是行频的整数倍。传输线越长干扰越严重。轻微时不会淹没正常图像，严重时图像无法观看。传输线的特性阻抗不匹配可以通过对波形的分析和对视频电缆的定量测量发现。分布参数不符合要求是阻抗失配的原因之一。

屏蔽层对于频率越低的信号其屏蔽效果越差。由于中波广播信号频率比其他广播电视信号频率低，会对传输数据的可靠性和设备的稳定性产生破坏。选择特性阻抗、分布参数符合要求，双层屏蔽性能最好的传输电缆，是解决干扰的最好办法。

由于中波广播频率低，传输线和监控设备都在中波广播较强的辐射区，会对传输线和设备产生干扰。此时，需对前端及中心设备加强屏蔽，以传输线中波广播发射最低频率的1/4λ为标准，多点接地处理或将传输线穿入钢管内，并使钢管有良好接地。

地环路和电源性能不良引起的干扰问题比较相似，处理时要分清是电源的问题，还是地环路的问题。

中波发射台的干扰主要是电磁感应干扰，系统传输线、屏蔽线两端必须同时接地。接地时，有时由于两端接地端的接地阻抗不一样，引起两端接地电位不同。由于电缆外皮电阻的存在，两个接地端之间产生50Hz的地电位差，从而产生干扰信号。系统传输线、屏蔽线一端接地，电磁感应干扰引起传输线产生天线效应，因此，屏蔽线一定要选择相互隔离的双层屏蔽线，外层屏蔽线两头接地，内层屏蔽线一端接地。

3.2.3 监控监测系统和被监控监测设备之间干扰的处理

监控监测系统和被监控监测设备取模拟量、状态量、控制量时，无模拟量、状态量、控制量接口的设备采集，必须考虑设备之间的干扰问题。考虑干扰用光缆和光耦合器状态量输出、控制量输入与被监控监测设备地之间的隔离。设备之间数据传送一般有RS-232、RS-422和RS-485三种接口方式。设备之间数据传送最好用RS-485（平衡传输方式）串行数据接口，RS-485传输距约为1219米，传输速率为10Mb/s，抗干扰能力强。

RS-232是一种在低速率串行通讯中，增加通讯距离的单端标准。RS-232是为收发通讯设备而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。RS-232采取不平衡传输方式，发送端驱动器输出电平在± 5～±15V，接收器的工作电平在±3～±12V。由于发送与接收电平差大，其共模抑制能力差，加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20Kb/s。

RS-422具有平衡数字接口电路的特性，接收器采用高输入阻抗，带载能力比RS232更强，支持点对多点的双向通信，但设备之间不能通信。允许在同一根传输线上连接多个接收节点（最多可接10个节点）。RS-422的最大传输距离为约1219米，最大传输速率为10Mb/s。RS-422是平衡双绞线传输，平衡双绞线长度与传输速率成反比，只有在很短的距离下才能获得最高速率传输，一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。在100Kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。RS-422长距离传输需要终接电阻，其阻值等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时不需终接电阻，一般在300米以下不需终接电阻。

RS-485是在RS-422基础上发展而来。RS-485许多电气特性与RS-422相同。RS-485可以采用二线与四线方式，二线连接方式可实现多点双向通信，四线连接方式只能实现点对多的通信，即只能有一个主设备，其余为从设备。但其总线上可最多接32个设备。

RS-485和RS-422的共模输出电压是不同，RS-485是-7V～+12V之间，RS-422在-7V～+7V之间。RS-485接收器最小输入阻抗为12k，RS-422为4k。RS-485满足所有RS-422的规范，因此，RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。

综上，监控监测系统设计安装过程中会遇到干扰问题，处理的关键在于分析产生的原因，以确保监控监测系统的稳定性和可靠性。

审稿人：严志刚 内蒙古新闻出版广电局包头广播发射中心台 正高级工程师

责任编辑：王学敏

TP39

B

2096-0751（2017）02-0022-03

革 命 内蒙古新闻出版广电局呼伦贝尔广播发射中心台 高级工程师

张智慧 内蒙古新闻出版广电局监管中心 高级工程师