中波调幅广播信号干扰问题分析及策略探究

高 敏

（作者单位：浙江省中波发射管理中心仙居广播转播台）

中波调幅广播是省级电台、边远地区、应急救援、航空导航等常用的广播形式之一。然而，中波调幅广播也存在一些短板，其中最突出的就是信号抗干扰能力差。由于中波调幅广播频率较低，很容易受到各种内外部信号干扰源的影响，导致信号质量下降，甚至出现噪声、失真、串音等现象，影响广播的正常接收和传播。因此，分析中波调幅广播信号受干扰的原因和原理，探究有效的处理和预防策略，对于提高广播事业的服务质量具有重要的意义。

1 中波调幅广播受干扰的技术原理

1.1 中波调幅广播的特征

调制是一种将低频信号（如声音、数据等）加载到高频无线电波上的技术，可以实现对信息的传输和接收。无线电波具有三个独立的物理特征变量：频率、振幅和相位，分别对应了调频、调幅和调相三种调制方式。其中，调幅（Amplitude Modulation, AM）广播是最常见的广播方式。调幅是一种让载波的振幅随着低频信号而改变的调制方式，其优点是技术简单、成本低廉、传输距离远；其缺点是抗干扰能力弱、音质差、带宽窄。在广播系统中，根据载波频率的不同，又分为长波（LW）、中波（MW）和短波（SW）几个频段。其中，中波广播发射机的频率范围为300 Hz ～3 MHz 之间，具有被大气电离层反射的特性，因此传播距离非常远。

1.2 中波调幅广播信号受干扰的类型

由于中波调幅广播只需要一个频率的载波来传输信号，并且依赖载波振幅来携带信息，所以很容易受到各种类型的信号干扰，主要可以分为以下四种：一是邻频干扰，指与目标信号频率相近但不相同的其他无线电信号对目标信号造成的干扰。这与二者之间频率差值和接收器选择性有关，当二者之间频率差值较小时，接收器会同时接收到两个信号，并将其放大输出，当差值较大时，则需要接收器具有较高的选择性来滤除不需要的信号[1]。二是镜频干扰，指与目标信号在接收器中心频率两侧对称位置上存在的相同或相近频率无线电信号对目标信号造成的干扰。这与接收器镜像抑制比有关，当镜像抑制比较低时，则会导致镜像频率信号也被接收器放大输出。三是同频干扰，即与目标信号完全相同或非常接近的无线电信号对目标信号造成影响。这与二者之间功率大小和空间位置有关，当二者之间功率相差较大时，则会导致强势方压制弱势方；当功率相差较小时，则会导致二者混合产生拍动现象。四是中频干扰，指与接收器设置或自动选择的中心频率相同或相近的无线电信号对目标信号造成的干扰。这取决于接收器的屏蔽效果和滤波单元品质，屏蔽效果较差或滤波单元品质较低时，中心频率附近的无线电信号会直接进入接收器被放大输出，形成干扰。

1.3 中波调幅广播信号受干扰的原理

根据不同因素造成的不同程度和形式的影响，将中波调幅广播信号受干扰原理分为以下几种：一是电磁场感应。由于中波调幅广播使用的发射设备和接收设备都会产生较强的电磁场，若无有效的屏蔽措施，就会导致电磁场相互感应，产生射频电流，通过半导体元件或金属物体对信号造成干扰。这种干扰通常表现为杂音或嗡嗡声。二是大气电离层反射。由于中波调幅广播使用的载波频率较低，具有可以被大气电离层反射的特性，这使得中波调幅广播可以传播得非常远，但也带来了一些问题：首先，大气电离层的状态会随着时间和地点而变化，导致信号的反射效果不稳定，从而影响信号的强度和质量；其次，大气电离层的反射会使得同一信号从不同路径到达接收器，导致信号的相位差异，从而影响信号还原；最后，大气电离层的反射会使得不同地区的同频信号相互干扰，导致信号的混乱失真。三是载波信号幅度变化。中波调幅广播依赖载波振幅携带信息，所以任何可能会对载波振幅造成变化的因素都会对信号造成干扰，如发射设备和接收设备的工作状态、传输线路的损耗、环境噪声、其他无线电信号等，这些不稳定因素可能会导致载波振幅增大或减小。

2 中波调幅广播信号受干扰的主要因素

2.1 内部因素

2.1.1 设备质量

设备质量是影响中波调幅广播信号质量的重要因素，发射设备和接收设备的质量对传输效果有很大影响，低质量设备对信号的具体影响表现为以下几点：第一、发射功率不足导致信号覆盖范围缩小，传输距离达不到预期；第二、信号频率漂移，与其他无线电信号发生冲突或混淆；第三、杂散辐射过大，导致信号幅度变化，影响信息还原；第四、接收设备灵敏度低，信号接收强度不足，无法还原信息；第五、设备选择性差，信号接收范围过宽，无法滤除其他无线电信号；第六、镜像抑制比低，信号接收范围过窄，无法有效区分目标信号和镜像信号等[2]。

2.1.2 屏蔽效果

屏蔽效果是指设备对外界电磁场的隔绝能力。如果屏蔽效果好，则可以有效防止外界电磁场对设备造成影响，防止周围其他无线电设备对发射设备造成干扰；如果屏蔽效果差，则会导致外界电磁场进入设备内部，产生射频电流或其他形式的干扰，或导致发射设备产生辐射泄漏，影响周围其他无线电设备的正常工作。屏蔽效果与设备结构、材料、接地等因素有关。

2.1.3 频率选择

频率选择是指发射设备和接收设备选择合适的载波频率和中心频率，以保证信号传输和接收的顺畅。如果频率选择不当，则会导致目标信号与其他无线电信号发生冲突或混淆，产生邻频、镜频、同频或中频等类型的干扰。频率分配遵循无线电频谱资源的高效利用原则，不同的频段有不同的传播特性，在选择频率时要综合考虑天线大小、功率大小、覆盖范围等因素。频率选择取决于国家规定、地区情况和发射信号的时间段等。

2.2 外部因素

2.2.1 其他无线电设备干扰

这里所说的其他无线电设备是指除中波调幅广播外使用无线电波进行通信或广播的设备，如手机、无线电话、无线网卡、卫星电视或其他广播电台等。这些设备会产生各种频率和功率的无线电信号，并且可能与中波调幅广播信号存在重叠或相近的情况，从而产生干扰。其中，手机、无线电话、无线网卡等个人通信或网络设备，通常使用高频段，如特高频（Ultra High Frequency, UHF）或超高频（Super High Frequency, SHF）进行通信或网络连接，这些设备在使用过程中会产生大量杂散辐射，当与中波调幅广播载波或中心频率存在倍数关系时，就会造成严重的中频干扰[3]。其他通常使用长波、中波或短波进行通信的广播电台等公共通信设备在运行时也同样会产生大量杂散辐射，可能与中波调幅广播的载波存在相同或相近的情况，从而造成同频或邻频干扰。

2.2.2 自然因素

自然因素即天气、气候、地形、地貌等自然条件对无线电波传输产生影响的因素。这些因素会改变无线电波在空间中传播的速度、方向等，从而影响信号的强度和质量。例如，大气电离层的状态会随着白天和黑夜、太阳活动、地磁场等因素而变化，影响中波无线电波的反射效果；雨、雪、雾、云等会影响无线电波的折射效果，从而影响信号的强度和质量；雷电会产生强烈的电磁脉冲，影响信号的载波振幅；地形和地貌会影响无线电波的绕射和反射效果，建筑物、桥梁、隧道等因素会影响无线电波的遮挡和散射效果，从而造成信号的衰减、失真或变形。

2.2.3 环境噪声

环境噪声是指在工业设备、汽车、飞机等设备的无线电波传输过程中产生的各种随机或非随机的干扰信号，主要有热噪声、短波噪声、工频噪声、脉冲噪声等。这些干扰信号会对中波调幅广播信号的载波振幅产生影响，如工业设备等人造噪声源会产生非周期性的电磁辐射，在高功率下对中波调幅广播信号产生严重的干扰，通常表现为嗡嗡声或啸叫声；汽车、飞机等移动噪声源，会产生不断变化的电磁辐射，且变化速度较快，因而其干扰声通常表现为沙沙声。热噪声随着介质的热运动产生，功率密度随频率呈负斜性关系。短波噪声的功率在无线电波段较高。工频噪声的频率集中在工频（50 ～60 Hz）附近。脉冲噪声由启动或断流产生的瞬时高功率脉冲信号构成。这些噪声类型会对中波调幅广播信号的载波产生不同程度的干扰，需要采取屏蔽、调整天线方向、减少天线增益等措施进行抑制。环境噪声的强度与时间和地点有关，白天时分环境噪声强度较大，深夜时分相对较小；城市地区环境噪声强度较大，乡村地区较小。在中波调幅广播信号发射覆盖设计中要综合考虑各种因素，选择适当的发射功率和天线参数。

3 中波调幅广播针对各类信号干扰的处理策略

3.1 邻频干扰的处理方法

为了减少或消除邻频干扰，通常采取提高接收器选择性和改变发射或接收频率等方式。接收器选择性是指接收器对不同频率信号的响应能力。如果接收器选择性高，则可以只接收目标信号，而滤除其他信号；如果接收器选择性低，则会同时接收多个信号形成干扰。提高接收器选择性的方法包括使用更高品质的滤波器、增加滤波器阶数、缩小滤波器带宽等。例如，如果目标信号的频率为1 000 kHz，邻频干扰源的频率为1 005 kHz，就可以使用一个带宽为4 kHz 的滤波器来定向接收目标信号，进而滤除邻频干扰源。但因为滤波器的频率响应不是理想的矩形，有一定的过渡带和衰减率，如果邻频干扰源的功率很大，它仍然可能会在滤波器的过渡带内通过一部分功率，进入解调器，造成干扰。此时为了更好地定向接收目标信号，滤除邻频干扰源，可以增加目标信号和邻频干扰源之间的频率间隔，使其超过滤波器的过渡带宽，使用更陡峭的滤波器提高衰减率，在过渡带内更快地降低邻频干扰源的功率，也可以配合使用非线性滤波器，如非线性微分限幅器（Nonlinear Differential Limiter, NDL）来抑制邻频干扰源的脉冲噪声。另一种方法是改变发射或接收频率，调整发射设备或接收设备的载波频率，使其与干扰源的频率差值增大，从而减少干扰，发射或接收的频率可以通过使用可调节或可切换的晶体振荡器、合成频率器来改变。例如，如果目标信号的频率为1 000 kHz，而邻频干扰源的频率为1 005 kHz，那么可以将发射或接收频率改为995 kHz 或1 010 kHz，以避开邻频干扰源[4]。

3.2 镜像干扰的处理方法

针对镜像干扰，可以采用提高接收器镜像抑制比的方式，也可以采取调整发射设备或接收设备的载波频率的方式，使其与镜像频率差值增大，从而减少干扰。接收器镜像抑制比是指接收器对目标信号和镜像信号的响应能力之比。如果镜像抑制比高，则可以只放大目标信号，而抑制镜像信号；如果镜像抑制比低，则会同时放大两个信号，造成干扰。接收器镜像抑制比可以通过使用更高品质的混频器、增加混频前级滤波器阶数、缩小混频前级滤波器带宽、提高中频频率或采用上变频等方式来提高。例如，目标信号频率为1 000 kHz，接收器中心频率为1 500 kHz，则镜像信号的频率为2 000 kHz，若将接收器镜像抑制比调整为40 dB，则表示接收器对目标信号和镜像信号的响应能力之比为10 000 ∶1，即可有效抑制镜像信号。此外，镜像频率干扰的产生也与接收天线的方向有关，定向天线具有良好的方向性，在特定方向的增益较大，而在其他方向的增益较小，采用定向天线可以减弱镜像信号的接收能力，从而有效减少镜像频率干扰。

3.3 同频干扰的处理方法

针对轻微同频干扰问题，采用提高发射、接收功率或改变发射接收位置来解决。改变功率即增加发射设备或接收设备的输出电压或电流，使其产生更强的无线电信号，从而压制弱势方。例如，当目标信号的功率为10 W，而同频干扰源的功率为5 W，就可以将目标信号的功率提高到20 W，以压制同频干扰源。同时，为了提高发射和接收功率，需要使用更高品质的放大器，以提高放大器增益，提高天线效率。调整发射设备或接收设备的空间位置可以使其与干扰源之间的距离增大，从而减少干扰，具体可以采取移动设备位置、调整天线方向或增加天线高度的方法。除了以上两种常见方法，还可以考虑以下几种方式：使用不同极化方式，相邻发射台可以采用垂直极化和水平极化的天线，以减少二者之间的干扰；使用跳频技术，使发射机和接收机在一定范围内随机地改变工作频率，以避开干扰源所在频率；使用分集技术，在发射端或接收端使用多个天线或多个信道，以提高通信质量和可靠性。

3.4 中频干扰的处理方法

针对中频干扰，可以通过提高接收器屏蔽效果来阻止中心频率附近的无线电信号进入接收器内部，因而需要更换使用更好的屏蔽材料和结构、增加屏蔽层厚度、改善接地方式等增强接收器对外界电磁场的隔绝能力，或者通过改变接收器中心频率来避开干扰源。同时，也可以使用双变频技术，将接收到的信号经过两次混频和滤波，得到两个不同的中频信号，以提高对镜像信号的抑制能力[5]；或安装自适应滤波器，该元件可以根据输入信号的特征和输出信号的要求，自动调整滤波器的参数，以达到最佳的滤波效果。此外，一种逐渐普及的新型抗干扰方式是使用数字信号处理技术[5]，将模拟信号转换为数字信号，然后利用计算机进行各种算法的编码、压缩、加密处理，以检测、识别和消除干扰信号，数字化改造可以有效降低噪声、失真、串音等现象，实现多模式传输和智能化管理。

4 结语

受限于当前的技术水平，中波调幅广播信号受干扰的问题将是一个长期存在但又亟待解决的问题，涉及无线电技术、通信原理、电磁场理论等多个领域，不仅影响了中波调幅广播的传播效果和接收质量，而且限制了中波调幅广播的发展潜力和应用前景。因而需要积极引入先进的技术理念，对中波调幅广播进行数字化改造、多模式传输、智能化管理等创新性改进，采取有效的策略提高中波调幅广播信号的传输效率和传播质量，保障广播节目正常播出，更好地服务于听众。