常見的電磁干擾及其抗干擾問題分析

所謂的電磁干擾，廣義來說，一切進(jìn)入信道或通信系統(tǒng)的非有用信號(hào)，均稱之為電磁干擾。按照干擾產(chǎn)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(fā)生源不可控制為特點(diǎn)。例如：大氣噪聲、宇宙噪聲和太陽噪聲等。人為干擾以其發(fā)生源可知并且可控為特點(diǎn)，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(shè)備收、發(fā)信機(jī)產(chǎn)生的各種干擾。如由發(fā)信機(jī)產(chǎn)生的雜散輻射（發(fā)信機(jī)寄生輻射）、邊帶噪聲，由收信機(jī)產(chǎn)生的寄生響應(yīng)，以及由收、發(fā)信機(jī)都可能產(chǎn)生的互調(diào)干擾等。非無線電干擾包括工業(yè)、科研、醫(yī)療及家用電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾，還包括電力線干擾及由各種方式產(chǎn)生的火花干擾等。
　　本文主要探討移動(dòng)通信中常出現(xiàn)的干擾。近幾年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的移動(dòng)通信在技術(shù)上也取得了一系列的突破，并以其容量大，保密性好，通信穩(wěn)定和機(jī)動(dòng)、靈活等特點(diǎn)，在軍事領(lǐng)域及水利、氣象、交通、公安等部門得到了廣泛應(yīng)用。特別是深圳地區(qū)，其應(yīng)用范圍之廣，數(shù)目之多是驚人的，然而，由于空間道路即無線電頻率的緊張和擁擠，移動(dòng)通信網(wǎng)中的無線電干擾問題也顯得日益嚴(yán)重，在利用移動(dòng)網(wǎng)時(shí)，應(yīng)特別注意解決干擾問題，除了要進(jìn)行必要的線路技術(shù)分析以外，還要根據(jù)不同的信道條件。正確選擇通信機(jī)類型及其參數(shù)指標(biāo)。
　　一、移動(dòng)通信網(wǎng)中常見的幾種干擾類型
　　１．鄰道干擾
　?。玻l(fā)信機(jī)噪聲
　?。常l(fā)信機(jī)輻射和收信機(jī)寄生響應(yīng)
　?。矗フ{(diào)干擾
　?。担l干擾（同信道干擾）
　　根據(jù)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(wǎng)前，通過選擇技術(shù)性能優(yōu)良的機(jī)型便可以克服的干擾。如前三種干擾，它反映了設(shè)備的內(nèi)在性能、質(zhì)量即電磁兼容性問題。從源頭上消除干擾源；二是在組網(wǎng)后，通過采取一些技、戰(zhàn)術(shù)措施便可以消除干擾，如后兩種，它在一定程度上反映了設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的管理維護(hù)水平。
　　二、移動(dòng)通信網(wǎng)常見干擾的形成及抑制措施
　?。保彽栏蓴_
　　鄰道干擾是來自相鄰波道信號(hào)。它是由于收信機(jī)選擇性差，或者是鄰道發(fā)信機(jī)頻帶過寬造成的（這種干擾一般來源于２－３Ｋｍ范圍內(nèi)的發(fā)信電臺(tái)）。對(duì)于前者，可以靠提高收信機(jī)的選擇性來消除；而后者只能以限制相鄰頻道發(fā)信機(jī)帶寬的方法加以解決。所有這些，只有通過提高收、發(fā)信機(jī)的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)才能實(shí)現(xiàn)。
　?。玻l(fā)信機(jī)噪聲
　　是以載頻為中心，分布在數(shù)十千赫到數(shù)兆赫范圍之內(nèi)的頻率，對(duì)其它收信機(jī)造成的干擾。發(fā)信機(jī)噪聲的大小，主要由振蕩器的信噪比和串入倍頻器、調(diào)制器的噪聲來決定的。為了降低發(fā)信機(jī)的噪聲，一是要選擇好振蕩器的供電電源（采用穩(wěn)壓電源、加濾波器等），二是要減少倍頻次數(shù)。
　?。常l(fā)信機(jī)寄生輻射和收信機(jī)寄生響應(yīng)
　?。ǎ保┌l(fā)信機(jī)寄生輻射：由于發(fā)信機(jī)多級(jí)倍頻器的非線性及濾波特性的不完善，在發(fā)信機(jī)的輸出端將產(chǎn)生許多寄生物，稱之為寄生輻射，即發(fā)信機(jī)雜波輻射。因?yàn)樵谝苿?dòng)通信中，ＶＨＦ和ＵＨＦ的頻率是通過主振頻率ｆ０的幾次倍頻（ｎ ｆ０）取得的。因?yàn)楸额l器和倍頻放大器都具有很強(qiáng)的非線性特性，所以產(chǎn)生了大量的諧波ｋｆ０? ｋ＝１，２，３……?。當(dāng)發(fā)信機(jī)的濾波特性不良時(shí)，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(fā)信機(jī)所需信號(hào)帶外的一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)上產(chǎn)生。諧波越是接近有用信號(hào)頻率（工作頻率），干擾就越大?？朔霓k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(shù)，避免發(fā)信機(jī)后面各級(jí)過載等等。
　?。ǎ玻┦招艡C(jī)寄生響應(yīng)
　　收信機(jī)接收其它不需要頻率信號(hào)的能力，稱為寄生響應(yīng)。在超外差收信機(jī)中，產(chǎn)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(chǎn)生的寄生諧波分量等。鏡像頻率：對(duì)于超外差收信機(jī)而言，在混頻器之后，如果干擾信號(hào)頻率ｆｎ的ｎ次諧波同本振頻率ｆｌ的ｍ次諧波組合，恰好等于收信機(jī)的中頻ｆｉ，則構(gòu)成干擾，用公式表示為：｜ｍｆｌ－ｎｆｎ｜＝ｆｉ；當(dāng)ｍ＝ｎ＝１時(shí)，干擾頻率ｆｎ＝ｆｌ＋ｆｉ，而接收的有用信號(hào)頻率ｆｓ＝ ｆｌ－ｆｉ，可見，ｆｎ和ｆｓ對(duì)稱地出現(xiàn)在本振ｆｌ的兩邊，因而叫鏡像頻率（即鏡像干擾）；而中頻頻率是對(duì)｜ｍｆｌ－ｎｆｎ｜＝ｆｉ而言，而ｍ＝０，ｎ＝１時(shí)，有ｆｎ＝ｆｉ即干擾頻率可以直接進(jìn)入中頻濾波器。這種情況發(fā)生于收信機(jī)輸入端漏入了中頻干擾頻率ｆｎ，而高放回路又對(duì)其抑制不夠的時(shí)候產(chǎn)生的；倍頻后產(chǎn)生的寄生諧波分量也是因?yàn)楸额l放大器和混頻器很強(qiáng)的非線性特性，產(chǎn)生了大量的諧波造成，為了降低這種影響，應(yīng)提高收信機(jī)的選擇性，減少倍頻次數(shù)。
　?。矗フ{(diào)干擾
　　所謂互調(diào)干擾，是指當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的頻率信號(hào)同時(shí)輸入收、發(fā)信機(jī)時(shí)，由于電路的非線性而產(chǎn)生第三個(gè)頻率稱為互調(diào)頻率ｆ０，若頻率ｆ０恰好落入某個(gè)電臺(tái)的工作頻率上，該臺(tái)將受到干擾，即互調(diào)干擾?；フ{(diào)干擾可分三類：
　?。ǎ保┌l(fā)信機(jī)互調(diào)：在有效的作用距離之內(nèi)，一部或多部發(fā)信機(jī)發(fā)出的信號(hào)，通過天線和某它途徑侵入另一部發(fā)信機(jī)中，并在后者的末級(jí)功率放大器的非線性作用下相互調(diào)制，產(chǎn)生不需要的頻率組合，隨同有用信號(hào)發(fā)射出去，在收信機(jī)內(nèi)反映出干擾。如下圖：
　?。ǎ玻┦招艡C(jī)互調(diào)，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)同時(shí)進(jìn)入收信機(jī)前端電路時(shí)，在非線性電路（例如高頻放大，混頻等）作用下發(fā)生互調(diào)，當(dāng)互調(diào)產(chǎn)物落入收信機(jī)中頻通帶內(nèi)，便產(chǎn)生收信機(jī)互調(diào)干擾。
　?。ǎ常╀P栓效應(yīng)：由于天線、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(diào)制。此種干擾只要在施工中注重質(zhì)量，在運(yùn)行中加強(qiáng)維護(hù)管理，則是可以避免的。
互調(diào)干擾有奇次互調(diào)和偶次互調(diào)之分。由于偶次互調(diào) ｆ０離使用頻段較遠(yuǎn)，故可不予考慮，而主要考慮奇次互調(diào)中的三階互調(diào)。尤其是三階二型互調(diào)，公式為：ｆ０＝２ ｆ１－ｆ２，此互調(diào)幅值大，干擾影響嚴(yán)重。
　　要想從根本上消除互調(diào)干擾是十分困難的，但通過采取一定措施也可減輕其影響。
　　（１）提高設(shè)備的抗互調(diào)干擾能力：一是盡量使各電臺(tái)天線間的距離拉大，以增大電臺(tái)間的耦合損耗；二是凈化發(fā)信機(jī)輸出電波，提高收信機(jī)選擇性，以增大設(shè)備的線性度，壓低互調(diào)分量電平。
　　（２）提高通信網(wǎng)抗互調(diào)能力：一是選擇無互調(diào)頻率序列；二是分區(qū)協(xié)調(diào)使用頻率；三是利用分集接收技術(shù)；四是采用收、發(fā)異頻體制。
　?。担l干擾（同信道干擾）
　　同頻道干擾是指凡載波頻率與有用信號(hào)的載波頻率相同，并以相同的方式進(jìn)入收信機(jī)中頻通帶的非有用信號(hào)所造成的干擾，都稱為同頻干擾。這種干擾，在收信機(jī)中干擾信號(hào)與有用信號(hào)等同地被放大、檢波和輸出。這就降低了收信機(jī)的信噪比。當(dāng)干擾信號(hào)足夠大時(shí)，可造成收信機(jī)的阻塞干擾；當(dāng)兩個(gè)同頻率的調(diào)頻信號(hào)出現(xiàn)載差時(shí)，引起差拍干擾，收信機(jī)的低頻輸出端將出現(xiàn)拍頻或嘯叫聲；當(dāng)調(diào)頻臺(tái)的調(diào)制度和調(diào)制信號(hào)相位差不同時(shí)，收信機(jī)的信納比下降，信號(hào)失真，這里信納比的定義為（Ｓ＋Ｎ＋Ｄ）?（Ｎ＋Ｄ）。單位ｄＢ。其中，Ｓ為有用信號(hào)，Ｎ為噪聲，Ｄ為失真。
　?。ǎ保┹d頻差干擾
　　在同一頻道內(nèi)，當(dāng)兩個(gè)載頻差為△ｆ０的調(diào)頻電臺(tái)信號(hào)同時(shí)進(jìn)入收信機(jī)時(shí)，兩個(gè)信號(hào)將進(jìn)行疊加，合成后的信號(hào)在原來純正的等幅調(diào)頻波基礎(chǔ)上，又增加了一個(gè)頻率為△ｆ０的包絡(luò)，檢波后輸出一個(gè)頻率為△ｆ０的差拍干擾。
　　（２）調(diào)制度差干擾
　　當(dāng)載頻相同，頻偏不同的兩個(gè)調(diào)頻信號(hào)同時(shí)進(jìn)入收信機(jī)以后，輸出端將出現(xiàn)由有用信號(hào)同干擾信號(hào)的合成信號(hào)。該信號(hào)的幅度與兩個(gè)信號(hào)的調(diào)制度之差有關(guān)。
　?。ǎ常┱{(diào)制信號(hào)相位差干擾
　　當(dāng)載頻相同，頻偏一致、接收點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相等的兩個(gè)調(diào)頻信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)以后，輸出端的信納比將隨著二者調(diào)制信號(hào)相位差而變化。為了避免同頻道干擾，在重復(fù)使用頻率的通信網(wǎng)中，分配給相同頻率的兩個(gè)基地臺(tái)之間最小距離應(yīng)是通信距離的４－５倍。