电磁干扰测试仪器 短波电台电磁辐射干扰分析

1导言

短波广播由于其跨越国界和远距离传输信息的经济性和有效性而得到越来越广泛的发展。国内原有短波广播天线大多建于60年代，基本都是同相水平天线。最大功率等级为150kW，相对功率较低，对周围环境影响不大。但是，空中短波频率越来越拥挤，背景场强越来越大。为了保证覆盖效果，必须增加天线的发射功率，外部广播使用500千瓦的发射机。随着发射机功率的增加，短波电台对周围环境的影响，即电磁辐射和电磁干扰的影响，越来越受到人们的重视。

2短波传播特性和电磁干扰

短波发射的频率范围为3-30兆赫，波长约为10-100毫米。短波广播由天波传播，天线借助辐射网和反射网将电磁波辐射到一定仰角的空内，利用电离层在空内的反射，使覆盖范围达到数百至数千公里。由于短波发射的主要电磁波辐射入空，沿地面传播的电磁波少，损耗快，传播距离极短。因此，短波广播周围场强的分布特征表明，电磁辐射的影响程度随着高度的增加而增加，而地面场强不是很大，随着距离的增加而迅速衰减。但是随着短波发射机功率的增加，虽然短波天线在环境敏感区域产生的电磁场场强没有超标，但会对各种电器产品造成一定程度的电磁干扰。尤其是附近居民家中的电视和电话。

3电磁干扰的实际测试

3.1测试仪器

电磁干扰测试用测试仪器采用北京科环公司生产的KH3925 EMI测试接收机，配有ZN30900A环形天线，频率范围为9kHz-300MHz，测量范围为0 ~ 120 dB (PV/m)。

3.2测试对象

为了探讨大功率短波电台的电磁辐射干扰对周围环境的影响，本次试验的对象是一座新建的短波电台。电台内部天线为同相水平天线，单塔辐射功率500KW。具体测试对象是电台招待所和附近村庄居民家中的电视和电话。招待所距离最近的天线150m，选择的附近三个村是A村、B村、C村，距离最近的天线约600m，C村距离最近的天线约1500m。

3.3测试方法

在最近的三个村庄的居民家中选择测量点，用仪器测量电视和电话接口的输入信号，得到接入层信号强度随信号频率变化的曲线。

3.4测试结果

图1至图4所示的结果是通过上述目标的实际测量获得的。具体包括短波电台对有线电视的干扰、不同距离室外天线电视的电磁干扰以及附近居民家中电话的电磁干扰现状。

4测试结果分析

4.1电视电磁干扰分析

电视广播频段可分为两段:一段位于VHF，最低频率为48.5MHz，最高频率为223 mi-iz；一段位于分米波段(简称UHF)，最低频率为470MHz，最高频率为958MHz。同时，电视播出的频道间隔为8 MHz，观众可以通过电视的选频功能选择有线接口或室外天线的接入信号，最终得到自己喜欢的电视节目。

然而，电视节目的观看情况与接入信号的载波噪声比密切相关。在电视信号传入过程中，如果电视图像载体的调制信号淹没在噪声中，图像就会布满雪花。短波电台周围，由于电台功率比较大，短波信号很强，其产生的高次谐波会以噪声的形式被电视接收。当载波噪声比达到一定水平时，噪声信号会影响正常的图像信号，电视变得不清晰。

在有线电视传输过程中，由于系统是串联的，系统噪声是串联链路噪声的叠加。当信号传输线经过电台信号的高场强区域时，高次谐波产生的噪声信号也会进入线路，导致用户终端的噪声积累增加，影响电视的观看质量。图1为台湾地区客房有线电视电磁干扰测试曲线。从曲线可以看出，附近天线的工作频率为17.7兆赫，最大幅度为71.1分贝μ伏..其三次谐波为53.1MHz，幅值为36dBμv，会干扰DS-1频段48.5 MHz ~ 6.5 MHz的电视信号，此时电视信号幅值为54.3dBμv，载波噪声比为18dBμv，对电视信号影响不大。四次谐波为70.8MHz，幅值仅为30dBμv，会对64.5~72.5MHz至72.5MHz的DS-3频段电视信号造成干扰。而此时的电视信号幅度为58.4 dBμv，信噪比为28.4dBμv，对电视信号基本没有影响。由于短波频段为3-30 MHz，低于电视频段，短波电台对有线电视的影响主要是三倍或更多倍倍频形成的谐波千频较低，为9.55MHz，其三次谐波频率只有28.5MHz，但三次谐波信号幅度太低，干扰很小，所以三次谐波是主要影响，干扰主要是48.5-56.5 MHz频段的低频韵电视节目。

图1台湾地区宾馆有线电视电磁干扰测试曲线

对于带室外天线的电视，电视信号主要通过室外天线接入，电视信号的幅度远低于安装有线电视时的幅度，如图2、图3所示，图2为距离天线600m的B村带室外天线电视的电磁干扰测试曲线。此时测试天线频率为13.85MHz，电平幅度为73.6 dBμv，其二次及以上谐波均在30dBμv以下，对有线电视基本无干扰。而B村使用室外天线，接收信号幅度很低，都在30dBμv以下，受高次谐波影响会导致电视观看质量差。图3为距离天线1500m的c村室外天线电视电磁干扰测试曲线。此时测试频率相对较低，为9.55兆赫兹，三次谐波频率仅为28.5兆赫兹..同时，c村距离天线较远，三次谐波电平幅度只有18dBμv，对电视信号基本没有影响。

图2 B农村户外电视电磁干扰测试曲线

图3 C农村户外天线电视电磁干扰测试曲线

4.2电话电磁干扰分析

电话的电路主要包括振铃电路、拨号电路、通话电路等模块。其中，呼叫电路可分为三部分:发送电路、接收电路和侧音消除电路。当电话受到强电磁辐射干扰时，可能会出现拨错号码的现象，这仅与电话所在位置的电场强度有关。由于测试地点都在居民家中，由于距离衰减和房屋屏蔽的影响，电场强度一般不高，所以基本上没有这种干扰，也不会出现拨错号码的现象。同时，振铃和侧音作用不大。通过对居民家庭的调查发现，对电话的影响主要体现在电话中广播节目的声音上。这主要是因为当无线电短波电磁辐射信号大到一定程度时，电话相当于一个简单的收音机，可以直接接收无线电广播信号。图4为b村电话电磁干扰测试曲线，此时天线工作频率为9.55MHz，通过电话接口输入的电平幅度为98.1dBiJV，因此广播信号的高幅度使电话相当于一个简单的收音机，直接拿起电话就能听到广播声。接听电话时明显受广播音影响。广播信号对电话的干扰强度与电话线的长度和方向以及电话线附近的电场强度有关。当电话线段较长时，如果电话干线穿过高场强区域，干扰可能较大，如果电话干线平行于天线发射方向，干扰可能较小。

图4 B村电话电磁干扰测试曲线

5干扰抑制措施

根据电磁辐射干扰领域的研究现状，抗干扰设计主要通过三种基本方式实现。首先，消除或削弱谐波源[41]，直接消除干扰的原因。为了防止短波发射机产生的高次谐波干扰电视，新型短波发射机已经开始重视滤除谐波的问题。例如，许多中央直属单位安装了低通滤波器，以便广播电台的工作人员和附近的居民可以看电视。二是切断电磁干扰的传输路径，或者提高传输路径对电磁干扰的衰减效果，从而消除噪声源与被干扰设备之间的噪声耦合。例如，电视和电话信号传输电缆可以合理布局，埋在地下，以减少无线电广播信号的干扰。三是加强受扰设备抗电磁干扰的能力，降低其噪声敏感度。可以使用电磁兼容性极好的电话机、电视机，将电磁干扰降到最低。

6结论

短波高次谐波产生的电磁干扰对附近居民家中的电视和电话有一定程度的干扰。电视干扰主要是高次谐波对频带相对较低的电视节目的干扰，导致电视不清晰。电话干扰主要是指当离天线距离比较近时，广播信号通过电话信号传输线传输到电话上，使电话相当于一个简单的收音机，可以直接听到广播声。针对上述问题，干扰抑制主要从干扰源、传输路径和受扰设备三个方向考虑，以将电磁干扰降到最低。