Roberson 住在伊利諾伊的惠頓學院,每次當他開車接近位于山頂的電子變壓器時,車子的調頻收音機就會嘟嘟響個不停。當他在芝加哥路過一個高速列車經過的路口時,其正在通話中的手機都會立馬斷線。有相同遭遇的Matheson 已經開始訓練自己習慣這一事實,他每次都要等到播放電視廣告時才會使用自己的電動牙刷,因為只要他一打開電動牙刷,臥室中的電視所播放的畫面和聲音就會受到干擾。
這就是射頻噪音污染對于我們生活的干擾,它無處不在。這是一種你看不見、聽不到、聞不著也嘗不到的污染物。你不能將它召喚出來在閑暇時分好好研究一番,因為它行蹤不定,處處都有它的身影。事實上任何一個電子設備都能發出射頻噪音,從發電機到汽車引擎,再到你桌上的電腦都無一幸免。那些看隨處可見的高壓霓虹燈和我們屋內的日光燈鎮流器一刻不停地在發出高頻率的嘟嘟聲,你敢說沒有聽到過?工業機械、電梯、電焊工、繼電器、電源開關,甚至是用來調節臺燈亮度大小的開關,都加入到了這個射頻噪音軍團中。(當然了,這種噪音的天然來源也是無處不在,閃電、太陽耀斑都包含其中,但是在本文中我們不會對天然來源進行討論。)
由射頻噪音污染帶來的問題可以分為以下四類:首先,它增加了部署無線系統的成本,因為它減少了設備的電池壽命;其次,它在廣泛的頻率之中帶來了多種多樣的干擾;同時,現如今還沒有針對這一噪音污染的政策干預,因為你受到的干擾越多,就需要在更多的頻段中進行轉換以將信息發出。因此現實中的無線網絡其實并不能達到人們預先設計好的數據傳輸效率。最后,想要追蹤射頻污染的源頭是非常昂貴的,當你想要去查個究竟的時候,只要電子設備使用者將其停用就難以查出源頭。
可想而知,當物聯網全面進入生活中時,這種射頻噪音污染會更加嚴重。物聯網的普及會使我們身邊無數的普通物件都被安裝上復雜的射頻控制芯片,比如門鎖、電燈開關以及所有的電器,連汽車甚至是我們的身體都有可能被裝上芯片,這一切都是為了讓萬物都能連上網。每一個芯片都會變成潛在的射頻噪音污染源。雖然有很多技術手段可以用于解決這一問題,但是由于被使用于各種產品中的射頻控制芯片數量太過龐大,這也就意味著制造商不會有動力去為他們的產品增加屏蔽噪音的功能,因為這無疑會增加其制造成本。我們常說沉默是金,沒錯,想要獲得一個靜謐的環境也是要花錢的。
與射頻噪音抗爭的拉鋸戰
是時候讓我們公開討論射頻噪音污染這一問題了,關于這一問題的研究在數十年前就已經展開,我們只不過是將這個問題重新帶回公眾視線中。
不管你是否相信,美國直到上世紀70 年代中期才由電信科學研究所展開了針對射頻噪音的系統性研究。而此時,始于商業廣播電臺的人造電子噪音已經困擾了人們近半個世紀。噪音問題隨著電子產品與無線系統使用的增多而不斷增長,在這期間很多細節已經隨著使用產品的不同而發生了改變。
早在1927 年時就已經出現了可以抑制射頻噪音的方法,這種方法能夠讓人們開車依然正常收聽車內收音機。但是直到上世紀30 年代末,全美國也才有20% 的汽車裝有內置收音機,這也就意味著有80% 的車主其實并不會想到使用噪音抑制裝置。而當電信科學研究所在上世紀60 年代中期至70 年代初期進行廣泛的射頻噪音評估時,發現絕大部分汽車都沒有使用射頻噪音抑制裝置。這些汽車制造了嚴重的電子噪音,測量人員甚至可以聽到隔了幾個街區之外的噪音。
如今每一輛汽車中都裝有收音機,但是發出噪音的火花塞問題已經不再是個困擾。這個消音過程仍在持續:在上世紀60 年代,安靜的交流電機開始取代了吵個不停的發電機,電子點火器也替代了發出噪音的配電器。與此同時,電子開關取代了鬧哄哄的繼電器。如今越來越常見的電動汽車將會帶來比普通汽車更多的電子噪音干擾,但是它們已經做到了充分抑制噪音以保證手機與車內收音機的工作。同樣的改進還出現在辦公場所與家居生活中,早期的燈光調節器通常都會發出電子噪音,而今天的同類產品則安靜得多。個人電腦也針對靜音問題進行了重新設計,在計算機內部與外部的無線數據連接過程中降低了電子噪音。
雖然人們已經為此做出了許多努力,但是射頻噪音問題還是日益嚴重。盡管大多數的電子設備帶來的射頻噪音污染相比它們的前輩已經有所削減,但是要知道,我們如今日常生活中使用的電子產品也比過去多得多。而另一個使射頻噪音污染問題更加嚴重的原因在于電網已經迅速擴展,風電場與家用太陽能發電也接入其中。當這些設備生成電力并將其傳輸回流進電網的時候,它們需要大量的60 赫茲功率乃至更高速率的直流電開關。如果在過程中操作不當,它們也將為電網帶去大量的射頻噪音。那些沒有專家維護設備的且使用風電系統和太陽能發電的普通家庭,將因此面臨被放大了的射頻噪音污染風險。
讓事情變得更糟的是如今的電子產品對于射頻噪音更加敏感了。很多新的無線系統,包括智能手機所使用的無線網絡在內,都被設計成盡可能使用較低功率來保證基本功能的運行。這就意味著只需要一點點的射頻噪音干擾就足以減少智能手機無線網絡信號的覆蓋范圍。
有一些日常電子設備的固有功能中就包含了不必要的能量傳輸,比如說微波爐,它用于烹飪食物的射頻能量中同樣包含了大量的射頻噪音。當微波爐的射頻屏蔽裝置不完善時,就會使得這種射頻能量泄露并且影響到其他電子設備的運作。射頻噪音還有可能來源于設備的缺陷,比如說一個在高壓電力傳輸系統絕緣罩上出現的小小缺口。這一類疏忽會出現在意想不到的時間與地點,制造出頻率難以被預測的噪音。
射頻噪音污染問題到底有多嚴重?