常见的电磁干扰及其抗干扰问题分析

所谓的电磁干扰，广义来说，一切进入信道或通信系统的非有用信号，均称之为电磁干扰。按照干扰产生的方式，可分为自然干扰和人为干扰两类。自然干扰以其发生源不可控制为特点。例如：大气噪声、宇宙噪声和太阳噪声等。人为干扰以其发生源可知并且可控为特点，又可分为无线电干扰和非无线电干扰两大类。无线电干扰主要是指通讯设备收、发信机产生的各种干扰。如由发信机产生的杂散辐射（发信机寄生辐射）、边带噪声，由收信机产生的寄生响应，以及由收、发信机都可能产生的互调干扰等。非无线电干扰包括工业、科研、医疗及家用电气设备产生的干扰，还包括电力线干扰及由各种方式产生的火花干扰等。
　　本文主要探讨移动通信中常出现的干扰。近几年来，随着计算机技术和微电子技术的不断发展，传统的移动通信在技术上也取得了一系列的突破，并以其容量大，保密性好，通信稳定和机动、灵活等特点，在军事领域及水利、气象、交通、公安等部门得到了广泛应用。特别是深圳地区，其应用范围之广，数目之多是惊人的，然而，由于空间道路即无线电频率的紧张和拥挤，移动通信网中的无线电干扰问题也显得日益严重，在利用移动网时，应特别注意解决干扰问题，除了要进行必要的线路技术分析以外，还要根据不同的信道条件。正确选择通信机类型及其参数指标。
　　一、移动通信网中常见的几种干扰类型
　　１．邻道干扰
　　２．发信机噪声
　　３．发信机辐射和收信机寄生响应
　　４．互调干扰
　　５．同频干扰（同信道干扰）
　　根据抑制措施的不同，这五种干扰粗略地可分为两类：一类是在组网前，通过选择技术性能优良的机型便可以克服的干扰。如前三种干扰，它反映了设备的内在性能、质量即电磁兼容性问题。从源头上消除干扰源；二是在组网后，通过采取一些技、战术措施便可以消除干扰，如后两种，它在一定程度上反映了设备及网络的管理维护水平。
　　二、移动通信网常见干扰的形成及抑制措施
　　１．邻道干扰
　　邻道干扰是来自相邻波道信号。它是由于收信机选择性差，或者是邻道发信机频带过宽造成的（这种干扰一般来源于２－３Ｋｍ范围内的发信电台）。对于前者，可以靠提高收信机的选择性来消除；而后者只能以限制相邻频道发信机带宽的方法加以解决。所有这些，只有通过提高收、发信机的设计要求和技术指标才能实现。
　　２．发信机噪声
　　是以载频为中心，分布在数十千赫到数兆赫范围之内的频率，对其它收信机造成的干扰。发信机噪声的大小，主要由振荡器的信噪比和串入倍频器、调制器的噪声来决定的。为了降低发信机的噪声，一是要选择好振荡器的供电电源（采用稳压电源、加滤波器等），二是要减少倍频次数。
　　３．发信机寄生辐射和收信机寄生响应
　　（１）发信机寄生辐射：由于发信机多级倍频器的非线性及滤波特性的不完善，在发信机的输出端将产生许多寄生物，称之为寄生辐射，即发信机杂波辐射。因为在移动通信中，ＶＨＦ和ＵＨＦ的频率是通过主振频率ｆ０的几次倍频（ｎ ｆ０）取得的。因为倍频器和倍频放大器都具有很强的非线性特性，所以产生了大量的谐波ｋｆ０? ｋ＝１，２，３……?。当发信机的滤波特性不良时，这些谐波便随载波一同辐射出去，造成谐波干扰。这种干扰可能在发信机所需信号带外的一个或多个频点上产生。谐波越是接近有用信号频率（工作频率），干扰就越大。克服的办法有：使用高性能滤波器，改变倍频顺序和在可能的情况下尽量减少倍频次数，避免发信机后面各级过载等等。
　　（２）收信机寄生响应
　　收信机接收其它不需要频率信号的能力，称为寄生响应。在超外差收信机中，产生寄生影响的因素主要有镜像频率、中频频率以及倍频后产生的寄生谐波分量等。镜像频率：对于超外差收信机而言，在混频器之后，如果干扰信号频率ｆｎ的ｎ次谐波同本振频率ｆｌ的ｍ次谐波组合，恰好等于收信机的中频ｆｉ，则构成干扰，用公式表示为：｜ｍｆｌ－ｎｆｎ｜＝ｆｉ；当ｍ＝ｎ＝１时，干扰频率ｆｎ＝ｆｌ＋ｆｉ，而接收的有用信号频率ｆｓ＝ ｆｌ－ｆｉ，可见，ｆｎ和ｆｓ对称地出现在本振ｆｌ的两边，因而叫镜像频率（即镜像干扰）；而中频频率是对｜ｍｆｌ－ｎｆｎ｜＝ｆｉ而言，而ｍ＝０，ｎ＝１时，有ｆｎ＝ｆｉ即干扰频率可以直接进入中频滤波器。这种情况发生于收信机输入端漏入了中频干扰频率ｆｎ，而高放回路又对其抑制不够的时候产生的；倍频后产生的寄生谐波分量也是因为倍频放大器和混频器很强的非线性特性，产生了大量的谐波造成，为了降低这种影响，应提高收信机的选择性，减少倍频次数。
　　４．互调干扰
　　所谓互调干扰，是指当两个或两个以上的频率信号同时输入收、发信机时，由于电路的非线性而产生第三个频率称为互调频率ｆ０，若频率ｆ０恰好落入某个电台的工作频率上，该台将受到干扰，即互调干扰。互调干扰可分三类：
　　（１）发信机互调：在有效的作用距离之内，一部或多部发信机发出的信号，通过天线和某它途径侵入另一部发信机中，并在后者的末级功率放大器的非线性作用下相互调制，产生不需要的频率组合，随同有用信号发射出去，在收信机内反映出干扰。如下图：
　　（２）收信机互调，当两个或多个信号同时进入收信机前端电路时，在非线性电路（例如高频放大，混频等）作用下发生互调，当互调产物落入收信机中频通带内，便产生收信机互调干扰。
　　（３）锈栓效应：由于天线、馈线、高频滤波器接触不良或不同金属相接触等非线性因素造成的相互调制。此种干扰只要在施工中注重质量，在运行中加强维护管理，则是可以避免的。
互调干扰有奇次互调和偶次互调之分。由于偶次互调 ｆ０离使用频段较远，故可不予考虑，而主要考虑奇次互调中的三阶互调。尤其是三阶二型互调，公式为：ｆ０＝２ ｆ１－ｆ２，此互调幅值大，干扰影响严重。
　　要想从根本上消除互调干扰是十分困难的，但通过采取一定措施也可减轻其影响。
　　（１）提高设备的抗互调干扰能力：一是尽量使各电台天线间的距离拉大，以增大电台间的耦合损耗；二是净化发信机输出电波，提高收信机选择性，以增大设备的线性度，压低互调分量电平。
　　（２）提高通信网抗互调能力：一是选择无互调频率序列；二是分区协调使用频率；三是利用分集接收技术；四是采用收、发异频体制。
　　５．同频干扰（同信道干扰）
　　同频道干扰是指凡载波频率与有用信号的载波频率相同，并以相同的方式进入收信机中频通带的非有用信号所造成的干扰，都称为同频干扰。这种干扰，在收信机中干扰信号与有用信号等同地被放大、检波和输出。这就降低了收信机的信噪比。当干扰信号足够大时，可造成收信机的阻塞干扰；当两个同频率的调频信号出现载差时，引起差拍干扰，收信机的低频输出端将出现拍频或啸叫声；当调频台的调制度和调制信号相位差不同时，收信机的信纳比下降，信号失真，这里信纳比的定义为（Ｓ＋Ｎ＋Ｄ）?（Ｎ＋Ｄ）。单位ｄＢ。其中，Ｓ为有用信号，Ｎ为噪声，Ｄ为失真。
　　（１）载频差干扰
　　在同一频道内，当两个载频差为△ｆ０的调频电台信号同时进入收信机时，两个信号将进行叠加，合成后的信号在原来纯正的等幅调频波基础上，又增加了一个频率为△ｆ０的包络，检波后输出一个频率为△ｆ０的差拍干扰。
　　（２）调制度差干扰
　　当载频相同，频偏不同的两个调频信号同时进入收信机以后，输出端将出现由有用信号同干扰信号的合成信号。该信号的幅度与两个信号的调制度之差有关。
　　（３）调制信号相位差干扰
　　当载频相同，频偏一致、接收点电场强度相等的两个调频信号进入接收机以后，输出端的信纳比将随着二者调制信号相位差而变化。为了避免同频道干扰，在重复使用频率的通信网中，分配给相同频率的两个基地台之间最小距离应是通信距离的４－５倍。