广播短波发射机的电磁干扰及消除措施

殷鹏飞

（国家广播电视总局831台，浙江 金华 321100）

0 引 言

短波发射机能够发射短波波段无线电信号，实现电信号的无线传输，是广播通信的主要设备。对广播短波发射机展开研究，具有重要的现实意义。高瑞刚、钢巴根[1]对SW-50B短波发射机水冷却系统的工作原理和常见故障展开研究，SW-50B短波发射机水冷却系统使用超蒸发冷却方式，高末级管采用超蒸发冷却系统能提高该管散热密度，增强了发射机的安全性，增加了发射机能承受的短时间过载能力，降低了设备辅助功率；覃爱香[2]对DF100A短波发射机部分电路的安装调试方法展开研究，介绍DF100A短波发射机部分保护控制电路的工作原理、调试方法以及调谐机构高端限位各部件的初始定位，详细介绍使用网络分析仪调试谐波滤波器的方法及在调试过程中需要注意的一些问题，可以使发射机处于良好的运行状态，降低故障率，为安全播出提供可靠的保障；苏锐生[3]对420C型短波发射机射频末级功放电子管TH-558的工作状态展开分析，介绍了420C型短波发射机高末级电子管TH-558直流馈电的原理以及工作状态的分类和选择，用图解法对高末电子管TH-558的工作状态进行了详细的分析，并结合实际对发射机电子管运行时的工作状态进行了验证；陈泽番[4]对短波发射机高末灯丝电压控制方式展开研究，针对DF-100A型大功率短波发射机高末电子管灯丝供电方式及电压控制原理进行了介绍，指出了存在的不足，并针对发射机在高末电子管升降灯丝控制中存在的问题提出了解决方案。以上研究虽然囊括广播短波发射机的水冷系统、安装调试、射频末级和高末电子管灯丝供电方式，但对广播短波发射机抗电磁干扰的研究尚有欠缺。基于此，文章以大功率PSM短波发射机为研究对象，对电磁干扰下广播短波发射机的现存问题展开分析，以期为类似广播短波发射机的电磁干扰消除工作提供借鉴。

1 大功率PSM短波发射机介绍

大功率PSM短波发射机的工作频率为3.3～26.3 MHz、载波功率为100 kW，主要由控制系统、调谐系统、冷却系统、电源系统、射频系统以及调制控制系统六部分构成[5]。其中，控制系统能够对大功率PSM短波发射机进行启停、发射、接收、故障报警、设备监控等多项功能，调谐系统能够调整发射机的频率，冷却系统能够保证发射机大功率电子器件的连续工作能力；电源系统分为直流电源和交流电源两部分，根据发射机各系统的供电类型进行分类供电；调制控制系统能够实现对信号调制技术的控制；射频系统是发射机的核心系统，能够实现信号变频和高低频置换，射频系统的组成如图1所示。

图1 PSM短波发射机射频系统组成图

2 电磁干扰对大功率PSM短波发射机的影响

2.1 电磁干扰分析

电磁干扰（Electro Magnetic Interference，EMI）是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪声，通常由电磁辐射发生源如马达和机器产生[6]。按照电磁干扰源分类，电磁干扰可以分为自然干扰和人为干扰。其中，自然干扰主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声，自然干扰既是地球电磁环境的基本组成要素，又是对无线电通信和空间技术造成干扰的干扰源；人为干扰是由机电或其他人工装置产生的电磁能量干扰，如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备，称为有意发射干扰源[7]。按照电磁干扰属性分类，电磁干扰可以分为功能性干扰和非功能性干扰。其中，功能性干扰指设备实现功能过程中造成对其他设备的直接干扰；非功能性干扰是指用电装置在实现自身功能的同时伴随产生或附加产生的副作用，如开关闭合或切断产生的电弧放电干扰[8]。电磁干扰作用在大功率PSM短波发射机，短波发射机进行广播时会出现滋滋的电流声，在生活中较为常见，对广播的质量和稳定性具有直接影响[9]。

2.2 电磁干扰类型

大功率PSM短波发射机的电磁干扰类型分为信号干扰、程序干扰、耦合干扰及地面干扰四类。

2.2.1 信号干扰

信号干扰是大功率PSM短波发射机的主要电磁干扰类型，主要是其他信号源对短波发射机造成的信号干扰，原因在于不同电子设备之间传输的数字信号和模拟信号会在传输过程中产生感应。电磁干扰信号分为常态信号和共模信号两种。两种信号之间会相互转变，对广播信号的传输质量影响巨大。

2.2.2 程序干扰

程序干扰产生的主要原因是程序错误或人为操作失误。大功率PSM短波发射机属于成熟的短波发射机设备，设备自带抗干扰性能，能够应对普通的程序干扰，但无法应对复杂程序干扰，并且不具备自适应调整能力。

2.2.3 耦合干扰

耦合干扰主要是线间磁场带来的耦合干扰，一般情况下超过两个线路就会发生线间耦合干扰。两个或多个线间磁场不规则变化，会导致广播信号出现波动，进而影响广播质量。

2.2.4 地面干扰

地面干扰主要是地面设备和地面线路带来的电磁干扰，主要体现在地面发射机设备的部分指标与要求不符或者地面线路布线混乱，另外，短波发射机设备如变频器、高功放等设备的内容设置错误也会引发电磁干扰。

3 大功率PSM短波发射机消除电磁干扰的措施

3.1 应用屏蔽技术和滤波技术

应用屏蔽技术和滤波技术，可以有效消除大功率PSM短波发射机的电磁信号干扰。其中，屏蔽技术分为屏蔽线屏蔽和机房隔离屏蔽两种。屏蔽线屏蔽是将短波发射机的电动机电缆更换为屏蔽电缆，通过屏蔽电缆设立屏蔽层，进而将电磁信号干扰接地消除，同时需要将短波发射机的信号传输线更改为双绞线，双绞线能够设立双层屏蔽层，实现双路模拟信号传输的物理隔离。机房隔离屏蔽则是在机房外围增设高频磁场，进而降低电阻金属内的电流量，实现磁力线和信号源之间的电磁信号干扰消除。需要注意的是，机房隔离屏蔽需要使用屏蔽层接地的方式消除静电影响，避免高频磁场带来的静电破坏机房计算机系统。与屏蔽技术的物理隔离方式不同，滤波技术消除电磁信号干扰主要通过增设变频器和滤波器来实现。大功率PSM短波发射机作业过程中产生的浪涌电压和尖峰电压是产生电磁信号干扰的主要原因。当明确短波发射机主电源情况时，可以通过增设变频器增加电源阻抗、消除不规则谐波；当不明确短波发射机主电源情况时，可以通过增设低通频滤波器，减少主电源传导出的辐射干扰，进而实现消除电磁信号干扰的目的。

3.2 优化发射机射频系统

优化发射机射频系统，可以有效消除大功率PSM短波发射机的电磁程序干扰，能够赋予设备应对程序干扰的自适应调整能力。根据大功率PSM短波发射机的基本组成和工作原理，可以在发射机射频系统中增设激励器、射频增益控制放大器（AGC）、前级放大器、末级放大器、谐波滤波器和平衡转换器。其中，激励器推荐使用ADF4350型激励器，能够实现10种频率的预选，提升程序干扰的稳定性；射频增益控制放大器（AGC）可以在出现程序干扰时控制末前失谐或谐振现象，提高电流的极值稳定性；前级放大器和末级放大器推荐使用4CX3000A型电子管和4CV-100000C型四极电子管，通过电子管组成的栅地电路，确保电容耦合，提升程序的容错性；谐波滤波器推荐使用T网络谐波滤波器，能够对程序设定的信号指令进行滤波，并对入射波和发射波进行监测，通过监测设备保护设备安全；平衡转换器采用短波发射机控制面板上的调谐按钮达到控制调谐的目的，从而使得单边75 Ω输出转变成300 Ω平衡输出，进而实现消除电磁程序干扰的目的。

3.3 升级磁环材料

升级磁环材料，可以有效消除大功率PSM短波发射机的电磁耦合干扰。尽管大功率PSM短波发射机的内部线路已经具有较高的屏蔽性能，但还存在线间磁场带来的电磁耦合干扰问题。升级磁环材料后，可以通过磁环材料的高频特性抑制线间磁场。磁环材料分为镍锌铁氧体和锰锌铁氧体两种。在应用过程中，需要将磁环材料套用固定在电缆和电线上，磁环的内外径差值越大，纵向高度越大，其阻抗也就越大。另外，磁环安装应当紧紧包裹线体，并尽量靠近线间磁场干扰源，最大程度地发挥磁环材料的抗耦合干扰能力。

3.4 应用接地技术和布线技术

应用接地技术和布线技术，可以有效消除大功率PSM短波发射机的电磁地面干扰。其中，接地技术具有处理成本低、电磁干扰抗性高的特点。在处理过程中，需要控制地线数量和地线长度，将所有设备使用较粗的接地线进行接地，并使用束线器将各电缆和电线进行独立处理，尽可能降低地线串扰率。接地方式推荐使用悬浮接地和混合接地方式。接地后应当进行复检，确保接地电阻值符合相关规定，不会影响大功率PSM短波发射机的正常使用。与接地技术不同，布线技术不能完全消除电磁地面干扰，只能有效抑制电磁地面干扰，因为布线技术具有空间性限制，无法完全避免线间干扰。布线技术主要应用在大功率PSM短波发射机的电动机电缆、控制电缆和电源电缆中。其中，电动机电缆的布线应当使用长距离平行走线方式，避免电缆交叉产生电磁干扰；控制电缆的布线需要设立屏蔽层并固定在指定安装板上，避免控制信号出现混乱；电源电缆的布线需要增设磁环，因为电源电缆会同时产生耦合干扰和地面干扰，使用磁环可以有效抑制两种电磁干扰，从电源位置提升大功率PSM短波发射机的电磁干扰抗性。

4 结 语

本文以大功率PSM短波发射机为研究对象，对电磁干扰下广播短波发射机的现存问题展开分析，首先介绍大功率PSM短波发射机，其次说明电磁干扰对大功率PSM短波发射机的影响，最后根据四种电磁干扰类型，提出应用屏蔽技术和滤波技术、优化发射机射频系统、升级磁环材料、应用接地技术和布线技术四项消除大功率PSM短波发射电磁干扰的措施，能够为类似广播短波发射机的电磁干扰消除工作提供借鉴，助力广播信号传输的高质量发展。