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无处不在的射频噪音如何影响我们的生活
(日期: 2018-1-8 点击率: 1119 )
 

Roberson 住在伊利诺伊的惠顿学院,每次当他开车接近位于山顶的电子变压器时,车子的调频收音机就会嘟嘟响个不停。当他在芝加哥路过一个高速列车经过的路口时,其正在通话中的手机都会立马断线。有相同遭遇的Matheson 已经开始训练自己习惯这一事实,他每次都要等到播放电视广告时才会使用自己的电动牙刷,因为只要他一打开电动牙刷,卧室中的电视所播放的画面和声音就会受到干扰。

这就是射频噪音污染对于我们生活的干扰,它无处不在。这是一种你看不见、听不到、闻不着也尝不到的污染物。你不能将它召唤出来在闲暇时分好好研究一番,因为它行踪不定,处处都有它的身影。事实上任何一个电子设备都能发出射频噪音,从发电机到汽车引擎,再到你桌上的电脑都无一幸免。那些随处可见的高压霓虹灯和我们屋内的日光灯镇流器一刻不停地在发出高频率的嘟嘟声,你敢说没有听到过?工业机械、电梯、电焊工、继电器、电源开关,甚至是用来调节台灯亮度大小的开关,都加入到了这个射频噪音军团中。(当然了,这种噪音的天然来源也是无处不在,闪电、太阳耀斑都包含其中,但是在本文中我们不会对天然来源进行讨论。)

由射频噪音污染带来的问题可以分为以下四类:首先,它增加了部署无线系统的成本,因为它减少了设备的电池寿命;其次,它在广泛的频率之中带来了多种多样的干扰;同时,现如今还没有针对这一噪音污染的政策干预,因为你受到的干扰越多,就需要在更多的频段中进行转换以将信息发出。因此现实中的无线网络其实并不能达到人们预先设计好的数据传输效率。最后,想要追踪射频污染的源头是非常昂贵的,当你想要去查个究竟的时候,只要电子设备使用者将其停用就难以查出源头。

可想而知,当物联网全面进入生活中时,这种射频噪音污染会更加严重。物联网的普及会使我们身边无数的普通物件都被安装上复杂的射频控制芯片,比如门锁、电灯开关以及所有的电器,连汽车甚至是我们的身体都有可能被装上芯片,这一切都是为了让万物都能连上网。每一个芯片都会变成潜在的射频噪音污染源。虽然有很多技术手段可以用于解决这一问题,但是由于被使用于各种产品中的射频控制芯片数量太过庞大,这也就意味着制造商不会有动力去为他们的产品增加屏蔽噪音的功能,因为这无疑会增加其制造成本。我们常说沉默是金,没错,想要获得一个静谧的环境也是要花钱的。

与射频噪音抗争的拉锯战

是时候让我们公开讨论射频噪音污染这一问题了,关于这一问题的研究在数十年前就已经展开,我们只不过是将这个问题重新带回公众视线中。

不管你是否相信,美国直到上世纪70 年代中期才由电信科学研究所展开了针对射频噪音的系统性研究。而此时,始于商业广播电台的人造电子噪音已经困扰了人们近半个世纪。噪音问题随着电子产品与无线系统使用的增多而不断增长,在这期间很多细节已经随着使用产品的不同而发生了改变。

早在1927 年时就已经出现了可以抑制射频噪音的方法,这种方法能够让人们开车依然正常收听车内收音机。但是直到上世纪30 年代末,全美国也才有20% 的汽车装有内置收音机,这也就意味着有80% 的车主其实并不会想到使用噪音抑制装置。而当电信科学研究所在上世纪60 年代中期至70 年代初期进行广泛的射频噪音评估时,发现绝大部分汽车都没有使用射频噪音抑制装置。这些汽车制造了严重的电子噪音,测量人员甚至可以听到隔了几个街区之外的噪音。

如今每一辆汽车中都装有收音机,但是发出噪音的火花塞问题已经不再是个困扰。这个消音过程仍在持续:在上世纪60 年代,安静的交流电机开始取代了吵个不停的发电机,电子点火器也替代了发出噪音的配电器。与此同时,电子开关取代了闹哄哄的继电器。如今越来越常见的电动汽车将会带来比普通汽车更多的电子噪音干扰,但是它们已经做到了充分抑制噪音以保证手机与车内收音机的工作。同样的改进还出现在办公场所与家居生活中,早期的灯光调节器通常都会发出电子噪音,而今天的同类产品则安静得多。个人电脑也针对静音问题进行了重新设计,在计算机内部与外部的无线数据连接过程中降低了电子噪音。

虽然人们已经为此做出了许多努力,但是射频噪音问题还是日益严重。尽管大多数的电子设备带来的射频噪音污染相比它们的前辈已经有所削减,但是要知道,我们如今日常生活中使用的电子产品也比过去多得多。而另一个使射频噪音污染问题更加严重的原因在于电网已经迅速扩展,风电场与家用太阳能发电也接入其中。当这些设备生成电力并将其传输回流进电网的时候,它们需要大量的60 赫兹功率乃至更高速率的直流电开关。如果在过程中操作不当,它们也将为电网带去大量的射频噪音。那些没有专家维护设备的且使用风电系统和太阳能发电的普通家庭,将因此面临被放大了的射频噪音污染风险。

让事情变得更糟的是如今的电子产品对于射频噪音更加敏感了。很多新的无线系统,包括智能手机所使用的无线网络在内,都被设计成尽可能使用较低功率来保证基本功能的运行。这就意味着只需要一点点的射频噪音干扰就足以减少智能手机无线网络信号的覆盖范围。


 

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