常見的電磁干擾及其抗干擾問題分析

名稱:常見的電磁干擾及其抗干擾問題分析
--------------------------------------------------------------------------------
■深圳市無線電監測站李兆宏
所謂的電磁干擾，廣義來說，一切進入通道或通信系統的非有用信號，均稱之為電磁干擾。按照干擾產生的方式，可分為自然干擾和人為干擾兩類。自然干擾以其發生源不可控制為特點。例如：大氣雜訊、宇宙雜訊和太陽雜訊等。人為干擾以其發生源可知並且可控為特點，又可分為無線電干擾和非無線電干擾兩大類。無線電干擾主要是指通訊設備收、發信機產生的各種干擾。如由發信機產生的雜散輻射（發信機寄生輻射）、邊帶雜訊，由收信機產生的寄生響應，以及由收、發信機都可能產生的互調干擾等。非無線電干擾包括工業、科研、醫療及家用電氣設備產生的干擾，還包括電力線干擾及由各種方式產生的火花干擾等。
本文主要探討移動通信中常出現的干擾。近幾年來，隨著計算機技術和微電子技術的不斷發展，傳統的移動通信在技術上也取得了一系列的突破，並以其容量大，保密性好，通信穩定和機動、靈活等特點，在軍事領域及水利、氣象、交通、公安等部門得到了廣泛應用。特別是深圳地區，其應用範圍之廣，數目之多是驚人的，然而，由於空間道路即無線電頻率的緊張和擁擠，移動通信網中的無線電干擾問題也顯得日益嚴重，在利用移動網時，應特別注意解決干擾問題，除了要進行必要的線路技術分析以外，還要根據不同的通道條件。正確選擇通信機類型及其參數指標。
一、移動通信網中常見的幾種干擾類型
１．鄰道干擾
２．發信機雜訊
３．發信機輻射和收信機寄生響應
４．互調干擾
５．同頻干擾（同通道干擾）
根據抑制措施的不同，這五種干擾粗略地可分為兩類：一類是在組網前，通過選擇技術性能優良的機型便可以克服的干擾。如前三種干擾，它反映了設備的內在性能、質量即電磁兼容性問題。從源頭上消除干擾源；二是在組網后，通過採取一些技、戰術措施便可以消除干擾，如后兩種，它在一定程度上反映了設備及網路的管理維護水平。
二、移動通信網常見干擾的形成及抑制措施
１．鄰道干擾
鄰道干擾是來自相鄰波道信號。它是由於收信機選擇性差，或者是鄰道發信機頻帶過寬造成的（這種干擾一般來源於２－３??範圍內的發信電台）。對於前者，可以靠提高收信機的選擇性來消除；而後者只能以限制相鄰頻道發信機帶寬的方法加以解決。所有這些，只有通過提高收、發信機的設計要求和技術指標才能實現。
２．發信機雜訊
是以載頻為中心，分佈在數十千赫到數兆赫範圍之內的頻率，對其它收信機造成的干擾。發信機雜訊的大小，主要由振蕩器的信噪比和串入倍頻器、調製器的雜訊來決定的。為了降低發信機的雜訊，一是要選擇好振蕩器的供電電源（採用穩壓電源、加濾波器等），二是要減少倍頻次數。
３．發信機寄生輻射和收信機寄生響應
（１）發信機寄生輻射：由於發信機多級倍頻器的非線性及濾波特性的不完善，在發信機的輸出端將產生許多寄生物，稱之為寄生輻射，即發信機雜波輻射。因為在移動通信中，???和???的頻率是通過主振頻率?０的幾次倍頻（??０）取得的。因為倍頻器和倍頻放大器都具有很強的非線性特性，所以產生了大量的諧波??０??＝１，２，３……?。當發信機的濾波特性不良時，這些諧波便隨載波一同輻射出去，造成諧波干擾。這種干擾可能在發信機所需信號帶外的一個或多個頻點上產生。諧波越是接近有用信號頻率（工作頻率），干擾就越大。克服的辦法有：使用高性能濾波器，改變倍頻順序和在可能的情況下盡量減少倍頻次數，避免發信機後面各級過載等等。
（２）收信機寄生響應
收信機接收其它不需要頻率信號的能力，稱為寄生響應。在超外差收信機中，產生寄生影響的因素主要有鏡像頻率、中頻頻率以及倍頻后產生的寄生諧波分量等。鏡像頻率：對於超外差收信機而言，在混頻器之後，如果幹擾信號頻率??的?次諧波同本振頻率??的?次諧波組合，恰好等於收信機的中頻??，則構成干擾，用公式表示為：????－????＝??；當?＝?＝１時，干擾頻率??＝??＋??，而接收的有用信號頻率??＝??－??，可見，??和??對稱地出現在本振??的兩邊，因而叫鏡像頻率（即鏡像干擾）；而中頻頻率是對????－????＝??而言，而?＝０，?＝１時，有??＝??即干擾頻率可以直接進入中頻濾波器。這種情況發生於收信機輸入端漏入了中頻干擾頻率??，而高放迴路又對其抑制不夠的時候產生的；倍頻后產生的寄生諧波分量也是因為倍頻放大器和混頻器很強的非線性特性，產生了大量的諧波造成，為了降低這種影響，應提高收信機的選擇性，減少倍頻次數。
４．互調干擾
所謂互調干擾，是指當兩個或兩個以上的頻率信號同時輸入收、發信機時，由於電路的非線性而產生第三個頻率稱為互調頻率?０，若頻率?０恰好落入某個電台的工作頻率上，該台將受到干擾，即互調干擾。互調干擾可分三類：
（１）發信機互調：在有效的作用距離之內，一部或多部發信機發出的信號，通過天線和某它途徑侵入另一部發信機中，並在後者的末級功率放大器的非線性作用下相互調製，產生不需要的頻率組合，隨同有用信號發射出去，在收信機內反映出干擾。如下圖：
（２）收信機互調，當兩個或多個信號同時進入收信機前端電路時，在非線性電路（例如高頻放大，混頻等）作用下發生互調，當互調產物落入收信機中頻通帶內，便產生收信機互調干擾。
（３）銹栓效應：由於天線、饋線、高頻濾波器接觸不良或不同金屬相接觸等非線性因素造成的相互調製。此種干擾只要在施工中注重質量，在運行中加強維護管理，則是可以避免的。
互調干擾有奇次互調和偶次互調之分。由於偶次互調?０離使用頻段較遠，故可不予考慮，而主要考慮奇次互調中的三階互調。尤其是三階二型互調，公式為：?０＝２?１－?２，此互調幅值大，干擾影響嚴重。
要想從根本上消除互調干擾是十分困難的，但通過採取一定措施也可減輕其影響。
（１）提高設備的抗互調干擾能力：一是盡量使各電台天線間的距離拉大，以增大電台間的耦合損耗；二是凈化發信機輸出電波，提高收信機選擇性，以增大設備的線性度，壓低互調分量電平。
（２）提高通信網抗互調能力：一是選擇無互調頻率序列；二是分區協調使用頻率；三是利用分集接收技術；四是採用收、發異頻體制。
５．同頻干擾（同通道干擾）
同頻道干擾是指凡載波頻率與有用信號的載波頻率相同，並以相同的方式進入收信機中頻通帶的非有用信號所造成的干擾，都稱為同頻干擾。這種干擾，在收信機中干擾信號與有用信號等同地被放大、檢波和輸出。這就降低了收信機的信噪比。當干擾信號足夠大時，可造成收信機的阻塞干擾；當兩個同頻率的調頻信號出現載差時，引起差拍干擾，收信機的低頻輸出端將出現拍頻或嘯叫聲；當調頻台的調製度和調製信號相位差不同時，收信機的信納比下降，信號失真，這裡信納比的定義為（?＋?＋?）?（?＋?）。單位??。其中，?為有用信號，?為雜訊，?為失真。
（１）載頻差干擾
在同一頻道內，當兩個載頻差為△?０的調頻電台信號同時進入收信機時，兩個信號將進行疊加，合成后的信號在原來純正的等幅調頻波基礎上，又增加了一個頻率為△?０的包絡，檢波后輸出一個頻率為△?０的差拍干擾。
（２）調製度差干擾
當載頻相同，頻偏不同的兩個調頻信號同時進入收信機以後，輸出端將出現由有用信號同干擾信號的合成信號。該信號的幅度與兩個信號的調製度之差有關。
（３）調製信號相位差干擾
當載頻相同，頻偏一致、接收點電場強度相等的兩個調頻信號進入接收機以後，輸出端的信納比將隨著二者調製信號相位差而變化。為了避免同頻道干擾，在重複使用頻率的通信網中，分配給相同頻率的兩個基地台之間最小距離應是通信距離的４－５倍。
來源：《通信世界報》2004年2月2日第3期總第533期
列印此頁關閉窗口