杂音

无线电发展的过程中，无线电工作者们和“杂音”的危害是下过一番功夫苦斗过的。当无线电最初用在通信方面的时候，人们想尽了办法一方面加强发信机的输出电力，一方面增加波长，为的是波长愈长传播中的能量消耗愈小，可以通到更远的地方。但是当时却无法抗拒“杂音”的危害，波长愈长，它的威力愈大，结果用长波向全球进行通信的愿望并没有达到。幸亏科学家们发现了电离层，由于电离层对电波有反射作用，可以不用长波而改用短波，同样可以把信号传到很远，但“杂音”在短波段却比较小了，因此人们毕竟找到了把信号传到世界上任何角落去的门径。

当短波的用途被发现并被利用以后，短波波段有限，全世界的无线电台争先恐后的往这个波段里挤，无法安排，甚至有时还因此而引起国际纷争，无线电工作者们又不得不开辟新的道路，因此就向超短波领域迈进。

一进入到超短波波段，新的问题又接着产生，渐渐地发现所有电子管都不灵了。原来在较低频段工作得很好的放大电子管这时一点放大作用也没有，出来的都是“杂音”！原来可以产生很好的振荡的电子管，这时比用来放大还不中用。有一个相当长的时期，没有方法克服这种由杂音所带来的困难。但无线电工作者们苦心钻研，结果又发明了几种特殊构造的电子管和线路零件，它们都有一个基本的特点，就是杂音都特别小。但到目前为止，所有超短波电子管的平均电力输出还是比较小的，因此到达收信地点的电场强度就小得可怜，如果在那里还存在着任何外部杂音，就会把有用的信号“吞”下去。在目前竭力发展超短波通信、广播和电视的阶段中，外部杂音还是无线电技术上的劲敌。

把我们的敌手做一些分析，了解它们的特征，对我们的工作，会有很大好处。

无线电收听情况的好坏，不仅决定于信号强度，还决定于信号和杂音的比值。如果外部杂音非常大，即使信号非常强，收信机的灵敏度也很高，但由于信号和杂音的比值减低了，收听的质量还是不会好的。

按杂音的特性来讲，主要的有两种类型：平滑式杂音和脉冲式杂音。图1表示它们之间的差别。

平滑式杂音不是很剧烈地变化着的。平滑式杂音的最大值大约是平均值的3倍到5倍。在收信机中发出沙沙的声音。

脉冲式杂音的变化是很剧烈的，在很短的一瞬间，它的电压可能超过平均值的几十倍。在收信机中发生“劈拍”声。

外部杂音的来源可以分为两类：一类是天电干扰，例如雷电干扰，雨、雪、灰沙干扰和宇宙干扰等；另一类是人为干扰，是由于高压或低压电源线、工业电气设备和医疗机械等所造成的。

天电干扰中最主要的是雷电干扰，发生在地球周围的大气层内（图2）。天电干扰是无线电发明家A．C．波波夫所首先发现的，远在1895年就会用他的“雷电指示器”记录过大气放电。地球上年均每秒钟有100次左右的闪电，闪电的发生是大气层内积聚的静电电荷放电的结果，每一次放电好像是一座强力的无线电台在辐射电波一样。会传播到很远的地方。根据分析的结果，一大的闪电所辐射的电力比全世界所有广播电射电力的总合还要大。

全世界有几个雷电活动最强的区城，大都是在赤道地区，例如非洲中部、西藏、印度、南美中部和墨西哥湾地区便是雷电干扰的主要根源地。由于闪电所发生有干扰性的电磁波，包含由长波到40兆周的所有频率，而其中波长愈长，辐射的能量愈大，干扰能力愈强，困此在这些地区用长波无线电通信是很困难的。在夏季里，这些地区的雷雨特别频繁，用长波通信简直是不可能了。

天电干扰的强度和地区的关系在雷电活动中心地区，干扰电平最强，离开中心地区愈远，干扰电平逐渐减弱。苏联的科学家们，搜集了全世界各处现测天电干扰的统计资料，做出一种“天电干扰分布图”来表明不同的季节里，天电干扰在地球上各个地带的分布情况（请参看林为干译苏联M．多卢哈诺夫著“电波传播”一书）图3便是一个例子。这一幅图是表示5月至9月的天电干扰分布图，在这图上把地球分成五个地带，第五个地带天电干扰最强，而第一个地带最弱。可以看出在赤道地区天电干扰最强；到了中纬度和高纬度，天电干扰是逐渐减弱了。

天电干扰在任何地带的变化情形根据分析实测天电干扰的统计资料所绘成的图，还可以看出任何地区所受天电干扰的强度，和频率有关，并且还有一昼夜和一年的周期性。图4便是一个例子，这幅图表示本地雷电、白天和夜间的天电干扰场强的相对值。从图上可以看出：本地的雷电干扰强度是随着频率的增加而减弱的。从远地传来的天电干扰和各波段电波的传播情形有关。长波段的干扰最大，长波段和中波段，夜间的干扰电场比白天高。中波段的电波传播，白天受到强烈的电离层吸收作用，因此在图上看到白天的干扰电场比夜间特别低一些。在短波段里，由10兆周到30兆周这一波段，在白天的传播情况较好，因而从远处传到接收地点的天电干扰强度也较高，在短波通信或广播中无法避免。频率高到30兆周以上的电波，差不多是和光波一样成直线的传播，因此工作在30兆周以上的收信机，只受当地的雷电干扰，远地雷电干扰由于遭到地球曲度的阻碍，就不起什么作用了。

由于长波的天电严重，只有在纬度较高的地带如苏联，干扰场强较低，方可以利用长波进行无线电广播。

一年中夏季的雷雨较多，冬季的雷雨很少，因此天电干扰的强度夏季要比冬季高得多。

雨、雪、灰沙的干扰 雨点、雪花、灰尘和沙子，由于本身相互摩擦，都成了带电的物质。当它们以相当速度通过收信天线时，便把部分电荷给予了天线的导线，不仅天线上的电荷愈聚愈多，电位增加，可能对地产生急剧放电现象；在集聚电荷过程中，由于天线电位的变化，引起了很不规则的电流变化，形成对收信的干扰。工作在内蒙、新疆等地区的小型无线电台的同志们，由于当地风沙较多，大多都有这种经验。这种现象，可以反过来用在上空飞行的飞机上无线电收信机的收听情况来证明，当飞机在雨、雪、灰沙中飞行的时候，飞机上的收信机往往遭受到一些干扰，有时很严重，甚至收听不到外来的信号。因为这时飞机和它周围介质的电位不平衡，随着飞机的飞行，便一直发生着电荷互换现象，有时飞机上电荷的集聚量很大，和它周围介质之间的电位差别可能达到10000伏。虽然飞机不会对地产生火花放电现象，但是在这样的高压下，飞机尖端就去有尖端放电现象，机身上有了电流。当放电很强时，收信机的耳机中听到强烈的叫啸声。当放电弱时，也能听到喀喀声。

宇宙干扰 当频率高于30兆周时，无线电收信就可以不受雷电干扰的影响。这时宇宙间银河系无线电辐射和太阳无线电辐射是外部杂音的主要来源。

银河系干扰发源于银河系中心的天蝎宫——人马宫星座区城。在18到160兆周的波段里，银河系干扰电场的强度是和频率的立方成反比例的。

太阳的干扰只有当方向性很强的天线正对着太阳，接收30兆周以上频率的信号时，才发生干扰。

这种干扰的电场强度虽很小，但由于这一频带无线电台辐射的电力也很小，所以影响信号杂音比往往相当大，已经引起了人们的注意。

人为干扰的来源有下列几种（图5绘出其中的一部分）：

1．高压和低压电源线；

2．高频医疗设备和高频电炉等；

3．电车、汽车和飞机等；

4．马达、电器开关和电报电话机械等。

高压和低压电源线的干扰 高压电源线干扰的发生是由于启闭高压开关时接触点的火花，绝缘子损坏，电晕现象和断线等所引起的。高压火花的干扰很大，在收信机里发生噼拍的声音，沿着电线可以传到12公里远，从两旁可以传出一公里。绝缘子损坏或是由于积聚灰尘而漏电便会产生干扰，在潮湿的气候，杂音要高些。电晕现象是由于高压线周围的空气受电场的作用所产生的离子群迅速运动的结果。在收信机里发出沙沙声，但强度并不太大。低压电源线本身的杂音并不大，但可把附近的杂音传到很远的地方。

高频医疗设备的基波和谐波所发生的杂音是连续不断而强度十分稳定带有折裂声的杂音。短波收信机要离开500公尺以外，长波收信机要离开一公里以外才能避免它的直接干扰。但附近如有架空线，可由架空线传到很远的地方。

X光透视机 整流器的电压非常高，常用电容器的作用作为倍压。在这一部分产生很多的谐波。谐波的巅峰值非常大，产生的杂音是非常高的。离开机器30公尺的地方杂音场强可达到每公尺800微伏。估计收信机要离开它三公里外才能够没有什么影响。

工业上的高频电炉和电焊机等因为电力很大，所产生的杂音也是相当大的。可以经由附近的电线传送到很远的地方。

电车走动时在滑臂和电线接触部分产生电弧和火花。在长波范围沿导线可传播几公里。在空间可达到50公尺至200公尺。

汽车的杂音是由发火系统所引起的。如果不加屏蔽，它的杂音可传到300公尺。飞机上的杂音可以达到二公里以外。

马达、电器开关、电铃、自动电话机械和电报机械也是干扰的来源，如果采取适当方法加以屏蔽及滤波，对收信机引起的干扰就不大，否则在100公尺以外也能对收信机发生干扰。

人为干扰可以直接干扰收信机，也可以间接干扰收信机。直接干扰是由发生干扰的设备把干扰直接辐射到收信机，或是由电源电路里传到收信机。间接干扰是经由另外的媒介间接把干扰传到收信机。例如一条带有干扰的导线和收信机的天线很相近，就会发生耦合而把干扰电流送到收信机。

耦合有两种情况：一种是电容耦合，另一种是电感耦合。电容耦合示如图6。天线是一根水平天线，带有干扰的导线和天线之间成为电容耦合。干扰便像图上箭头那样传到收信机。如果两根线越靠近而且平行，则耦合越紧，干扰越大。如果离开远些或是两根线相互垂直，那么耦合就很小，干扰也就小了。

电感耦合如图7所示。有许多用户的广播收音机是用环形天线的，当它和一根干扰导线很近而且平行时，这时最主要的便是电感耦合。干扰导线上的磁力线穿过环形天线的线圈，发生电磁感应，把干扰电流传到收音机。受环形天线和干扰导线平行时，干扰最大，和干扰导线垂直时。干扰最小。因此环形天线也可以用来寻找干扰来源的方向。

人为干扰的电场，目前在离城市较远的农村是比较小的，在城市里相当大，城市愈发展，用电愈多，干扰电场愈大；农村逐步繁荣，输电和用电设备也会逐渐增多，因此人为干扰也不可避免。一般地说，人为干扰的危害性，比天电干扰严重，而它的频带恰好是在中、短波段，所以对中波广播和短波通信的影响都比较严重。尽管这样，在许多情形下，我们根据具体情况，采取适当措施，便可以避免或消灭各种人为干扰。到了超短波带，特别是在数百兆周以上的频率，人为干扰就完全没有了，人们说超短波带是“寂静”的，就是指各种干扰都十分小的意思。

当无线电工作者们寻找最理想的收信台址的时候，往往不辞劳苦，带着干扰场强测定仪，到离城数十公里的地方，进行实地勘测，他们主要的是为了解决将来设台后通信时，能否得到足够的信号杂音比的问题；广播电台的同志们，不断的提高发射电力，增加架天线所用铁塔的高度，在地下敷设四面八方伸张出去的地网，他们的目的也是解决使用户收听时要有足够的信号杂音比的问题。杂音，诚然是无线电发展中主要的劲敌，但无线电工作者们掌握了它们的各种特性，已经基本上有了“对症下药”的本领，使无线电发展的前途日益光明。 （汤国权）