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，一切進入信道或通信系統(tǒng)的非有用信號，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。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，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)信機產(chǎn)生的各種干擾。如由發(fā)信機產(chǎn)生的雜散輻射（發(fā)信機寄生輻射）、邊帶噪聲，由收信機產(chǎn)生的寄生響應(yīng)，以及由收、發(fā)信機都可能產(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。
　　本文主要探討移動通信中常出現(xiàn)的干擾。近幾年來，隨著計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的移動通信在技術(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)定和機動、靈活等特點，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，在利用移動網(wǎng)時，應(yīng)特別注意解決干擾問題，除了要進行必要的線路技術(shù)分析以外，還要根據(jù)不同的信道條件。正確選擇通信機類型及其參數(shù)指標(biāo)。
　　一、移動通信網(wǎng)中常見的幾種干擾類型
　　１．鄰道干擾
　?。玻l(fā)信機噪聲
　?。常l(fā)信機輻射和收信機寄生響應(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)的管理維護水平。
　　二、移動通信網(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。它是由于收信機選擇性差，或者是鄰道發(fā)信機頻帶過寬造成的（這種干擾一般來源于２－３Ｋｍ范圍內(nèi)的發(fā)信電臺）。對于前者，可以靠提高收信機的選擇性來消除；而后者只能以限制相鄰頻道發(fā)信機帶寬的方法加以解決。所有這些，只有通過提高收、發(fā)信機的設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo)才能實現(xiàn)。
　　２．發(fā)信機噪聲
　　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，對其它收信機造成的干擾。發(fā)信機噪聲的大小，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)信機寄生輻射和收信機寄生響應(yīng)
　　（１）發(fā)信機寄生輻射：由于發(fā)信機多級倍頻器的非線性及濾波特性的不完善，在發(fā)信機的輸出端將產(chǎn)生許多寄生物，稱之為寄生輻射，即發(fā)信機雜波輻射。因為在移動通信中，ＶＨＦ和ＵＨＦ的頻率是通過主振頻率ｆ０的幾次倍頻（ｎ ｆ０）取得的。因為倍頻器和倍頻放大器都具有很強的非線性特性，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(fā)信機所需信號帶外的一個或多個頻點上產(chǎn)生。諧波越是接近有用信號頻率（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)信機后面各級過載等等。
　　（２）收信機寄生響應(yīng)
　　收信機接收其它不需要頻率信號的能力，稱為寄生響應(yīng)。在超外差收信機中，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：對于超外差收信機而言，在混頻器之后，如果干擾信號頻率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，干擾頻率ｆｎ＝ｆｌ＋ｆｉ，而接收的有用信號頻率ｆｓ＝ ｆｌ－ｆｉ，可見，ｆｎ和ｆｓ對稱地出現(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｜ｍｆｌ－ｎｆｎ｜＝ｆｉ而言，而ｍ＝０，ｎ＝１時，有ｆｎ＝ｆｉ即干擾頻率可以直接進入中頻濾波器。這種情況發(fā)生于收信機輸入端漏入了中頻干擾頻率ｆｎ，而高放回路又對其抑制不夠的時候產(chǎn)生的；倍頻后產(chǎn)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(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)兩個或兩個以上的頻率信號同時輸入收、發(fā)信機時，由于電路的非線性而產(chǎn)生第三個頻率稱為互調(diào)頻率ｆ０，若頻率ｆ０恰好落入某個電臺的工作頻率上，該臺將受到干擾，即互調(diào)干擾。互調(diào)干擾可分三類：
　?。ǎ保┌l(fā)信機互調(diào)：在有效的作用距離之內(nèi)，一部或多部發(fā)信機發(fā)出的信號，通過天線和某它途徑侵入另一部發(fā)信機中，并在后者的末級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，隨同有用信號發(fā)射出去，在收信機內(nèi)反映出干擾。如下圖：
　?。ǎ玻┦招艡C互調(diào)，當(dāng)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(fā)生互調(diào)，當(dāng)互調(diào)產(chǎn)物落入收信機中頻通帶內(nèi)，便產(chǎn)生收信機互調(diào)干擾。
　　（３）銹栓效應(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，在運行中加強維護管理，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。
　?。ǎ保┨岣咴O(shè)備的抗互調(diào)干擾能力：一是盡量使各電臺天線間的距離拉大，以增大電臺間的耦合損耗；二是凈化發(fā)信機輸出電波，提高收信機選擇性，以增大設(shè)備的線性度，壓低互調(diào)分量電平。
　?。ǎ玻┨岣咄ㄐ啪W(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的載波頻率相同，并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(dāng)干擾信號足夠大時，可造成收信機的阻塞干擾；當(dāng)兩個同頻率的調(diào)頻信號出現(xiàn)載差時，引起差拍干擾，收信機的低頻輸出端將出現(xiàn)拍頻或嘯叫聲；當(dāng)調(diào)頻臺的調(diào)制度和調(diào)制信號相位差不同時，收信機的信納比下降，信號失真，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，Ｎ為噪聲，Ｄ為失真。
　?。ǎ保┹d頻差干擾
　　在同一頻道內(nèi)，當(dāng)兩個載頻差為△ｆ０的調(diào)頻電臺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(diào)頻波基礎(chǔ)上，又增加了一個頻率為△ｆ０的包絡(luò)，檢波后輸出一個頻率為△ｆ０的差拍干擾。
　　（２）調(diào)制度差干擾
　　當(dāng)載頻相同，頻偏不同的兩個調(diào)頻信號同時進入收信機以后，輸出端將出現(xiàn)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(diào)制度之差有關(guān)。
　?。ǎ常┱{(diào)制信號相位差干擾
　　當(dāng)載頻相同，頻偏一致、接收點電場強度相等的兩個調(diào)頻信號進入接收機以后，輸出端的信納比將隨著二者調(diào)制信號相位差而變化。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基地臺之間最小距離應(yīng)是通信距離的４－５倍。