小功率短波发射台天馈线系统间干扰分析

苏玉忠 尼玛曲宗

（作者单位：西藏自治区新闻出版广电局032台）

1 研究背景

西藏自治区多处发射台由于地形复杂、面积狭小等场地条件限制，无法按台站建设规范中的布局要求实施，尤其是天线间距，大部分台站的天线间距低于规范中的50 m要求，部分台站天线间距＜30 m，导致台区内天线之间相互干扰和相互遮挡，造成发射台投入使用后，发射设备效率不高，发射系统存在相互干扰的现象，导致发射系统功率开不足，工作状态不稳定，影响了发射系统的安全播出。为减少发射台发射系统间的相互干扰，有必要以某一现有台站对小功率短波发射台的发射系统间的干扰进行分析为发射台天线布局的确定原则。

2 发射台及发射系统简介

以某一典型发射台A台为例，台区为长方形场地，长约110 m，宽约55 m。A台有5副短波垂直极化笼形天线，设定工作频率为5.9～21.85 MHz，两天线间距为30～90 m不等。

天线由三部分组成：笼形振子体、地网和调配箱。笼形振子体由多根振子线、振子环、横支撑和桅杆组成。

3 发射系统间干扰仿真计算

3.1 电磁场数值计算方法介绍

发射系统干扰主要来自系统的天线接收到其他天线的辐射场强转化为干扰功率进入到发射机，通过电磁仿真来建立多副天线的辐射模型，能够模拟分析出每套发射系统天线上耦合其他天线的发射功率。由于天线间房屋建筑的影响难以定量分析，电磁仿真分析不考虑台内建筑遮挡因素。

将5副天线按照A台的分布运用电磁仿真软件建立仿真模型，该电磁仿真运算分析基于电磁场数值计算的GTD和矩量法。GTD法根据局部场原理，把物体分解为一些典型的几何构形，再以这些典型的几何结构的衍射场为基础进行场计算。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中应用比较广泛，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。

3.2 建模及仿真计算结果

建模时每副天线设置了馈电端口，该模型经过仿真运算最终输出每两副天线间在发射不同频率时的耦合度，耦合度的大小说明相互干扰程度。

按照台区天线位置分布，1号天线座标为A1(0,0)，则其他天线相对坐标分别为 A2(40,0)、A3(40,-40)、A4(-49,-41)、A5(-67,-17)，单位为m。

经过仿真计算，在不同频率下，天线与天线之间的耦合度见图1和图2。

图1是1号天线和2号天线（s12/s21）之间的耦合度图。

图1 1号天线和2号天线相互干扰（s12/s21）

图2是1号天线和3号天线（s13/s31）之间的耦合度图。

根据上述耦合曲线对应的数值，可计算出相应的不同频率不同天线间的感应功率。

经过计算比较1号天线和2号天线间感应功率最大，具体数值如表1所示。

计算所有天线间的感应功率结果如下：

第一，两发射系统天线间距＞50 m时最大串扰功率约30 W，绝大多数频率串扰功率＜20 W。

第二，发射天线40 m间距时，串扰功率最大值约为45 W。

第三，发射天线30 m间距时，串扰功率最大值约50 W。

图2 1#天线和3#天线相互干扰（s13/s31）

表1 1号天线和2号天线间感应功率值

4 干扰分析

仿真计算是各天线之间发射功率为2 kW时的各频点的串扰功率，未考虑场区的建筑遮挡情况，不计馈线和发射机末极谐波滤波的衰减。通过仿真计算各发射系统天线接收到其他发射系统的发射功率情况，总结分析如下。

两系统的相互干扰情况与天线辐射特性、所处位置、天线间距及发射机的带通特性有关。仿真计算分析发射频率越低对其他系统干扰越大，而实际发射系统工作中因发射机自身的反向滤波特性，8～11 MHz对其他发射系统干扰最大；在低端频率理论计算与实测数据的差异说明发射机反向带通特性使天线耦合过来的低端频率有一定的衰减。

每套发射系统在各频段干扰能力有一定差异，但总体上低频发射频率干扰能力强于高频发射频率的干扰能力，16 MHz以下频段对另一发射系统的全频段都有干扰，5.9～13 MHz频率对其他发射系统影响较大，16 MHz以上发射频率干扰能力弱，19 MHz以上发射频率干扰能力可忽略不计。

由上述分析可知，发射系统间相互干扰情况与天线间距直接相关，在30 m距离以下，发射系统将受到较大干扰，通常发射系统由于发射机与天线匹配不够理想系统本身存在50～200 W反射，由于串扰功率的叠加，当叠加后的功率大于200 W时发射机会出现报警，存在安全隐患，因此，有些台站天线间距在较近的情况下发射机不能开机。因此，在台站建设中天线布局合理至关重要，天线间距尽可能大于30 m，如间距较小可通过优化发射系统中天线与发射机的匹配，使发射机接收的总体反射功率降低。