无线电干扰与干扰处理

  无线电干扰与干扰分析 无线电干扰指在射频（9KHz一3000GHz）频段内，可能对有用信号造成损害的无用信号或电磁骚扰。它可能对无线电通信系统的接收产生影响，如性能下降、误解或信息丢夫。当干扰危害无线电导航或其它安全业务的正常运行，或严重地损、阻碍，或一再阻断按规定正常开展的无线电业开时，这种干扰称为有害干扰。   一、无线电干扰的分类及成因     无线电干犹如按传导形式区分，可分为产导干扰和辐射干扰两大类。但通常按干扰源的性质区分，分为自然干扰和人为干扰两大类。自然干扰来源于自然现象，是不可控制的。主要有天电干扰、太阳干扰、宇宙干扰等。人为干扰来源于机器或其他人工装置。是可控制的。人为干扰又可区分为无线电设备干扰和非无线电设备干扰两类。 非无线电设备干扰包括工业、科研、医疗等电器设备干扰，电力线干扰等。为防止其对无线电业务产生有害干扰，国家际准中已对其使用频率和辐射允许值作出了规定。     无线电设备干扰在无线电干扰中占有较大的比例。主要有：     1．同频干扰。凡由其它信号源发送出来与有用信号的频率相同并以同样的进入收信机中频通带的干扰都称为同频干扰。由于同频干扰信号与有用信号同样被放大、检波，当两个信号出现载频差时，会造成差拍干扰；当两个信号的调不大同时，会引起失真干扰；当两个信号存在相位差时也会引起失真干扰。干扰信号越大，接收机的输出信噪比越小。当干扰信号足够大些，可造成接收机的阻塞干扰。这种干扰，大都是由于同频复用保扩距离太小造成的。一些违章使用电台者，私自使用频率，有意或无意使用与合法电台相同的频率，但因复用距离太小往往对合法无线电台（站）造成同频干扰。当然，也有因无线电管理部门指配频率不当，或相邻地域的无线电管理部门在指配频率时未进行频率协调、或通信网络设计部门在通信网络设计时，对网络电磁兼容性分析计算上疏忽或失误等原因造成同频干扰的。     2．邻频干扰。凡是在收信机射频通带内或通带附近的信号，经变频后落入中频通带内所造成的干扰，称为邻频干扰。这种干扰会使收信机信噪比下降，灵敏度降低；强干扰信号可使收信机出现阻塞干扰。这种干扰，大部分是由于无线电设备的技术指标不产合国家造成的。在发射机方面，如频率稳度太差或调制度过大，造成发射频谱过宽，可造成对他台的邻频干扰、就80系列民用调频电话机而言，国家规定信道间隔为25KNZ，最大频偏为5KHz，最高调制频率为3000Hz．经计算其调制带宽为16KHz。事实上由于传输过程中的非线性．发射机发射所占用的频带比需要的要宽。如不严格控制影响发射机带宽的各因素．很容易产生不必要的带外辐射；在收信机方面，当中频滤波器选择性不良时，便容易形成干扰或使干扰变得严重。 3．带外干扰。 发信机的杂散辐射和接收机的杂散响应产生的干扰，称为带外干扰。 （1） 发信机的杂散辐射干扰     在VHF和UHF的低频段，移动通信设备尤其是基站的发信机大都采用晶体振荡器以获得较高的频率稳定度。主振的频率fo经多次倍频后才得到要求的发射频率f T。由于倍频器和倍频放大器的非线性作用，产生了大量的谐波，其频率为fo的1倍、2倍、3倍……。若倍频回路的滤波特性欠佳，这些谐波就会同fT一起放大并辐射出去，干扰在相应频率上工作的接收机。这种干扰可在发信机占用带宽外附近的一个或多个频点上产生。总之，这种干扰是由于发信机的杂散辐射值过大造成的，为此，各种类型的发信机的杂散辐射值，国家标准中大都有严格的规定。发信机杂散辐射值过大，通常是由于倍频次数多、倍频器输出回路的选择性差、倍频器之间的屏蔽隔离不良等因素造成的。     （2）收信机的杂散响应     接收机除收到有用信号外，还能收到其它频率的无用信号。这种对其它无用信号的“响应”能力，通常称为杂散响应，它与接收机本振的频率纯度有关。超外差或收信机的杂散响应主要有镜频响应和中频响应。镜频响应，即镜像频率响应。如图所示，如 fR为接收频率、fi为中频频率，fL为本振频率，则对应镜像频率fR’为：      fR’=fR一（fR—fL）一fi=fR—fi—fi=fR—Zfi 由于镜像频率与本振频率差拍产生中频，同样可以通过中频回路。因此收信机可以在镜像频率上产生响应。中频响应。当干扰信号频率等于收信机的中频频率，干扰信号从收信机的输入回路漏入而高放回路对其抑制不够时，中信号即可直接进入中频回路而产生中频响应。收信机的杂散响应，通常是由于发信机的杂散辐射造成的当然它也与收信机本身的本振频率纯度输入回路和高放回路选择性有着直接的关系。 二、干扰分析几点心得 用频谱分析仪分析干扰的来源 1 、　根据干扰信号的频率确定干扰源 　　在解决电磁干扰问题时，最重要的一个问题是判断干扰的来源，只有准确将干扰源定位后，才能够提出解决干扰的措施。根据信号的频率来确定干扰源是最简单的方法，因为在信号的所有特征中，频率特征是最稳定的，并且电路设计人员往往对电路中各个部位的信号频率都十分清楚。因此，只要知道了干扰信号的频率，就能够推测出干扰是哪个部位产生的。 　　对于电磁干扰信号，由于其幅度往往远小于正常工作信号，因此用示波器很难测量到干扰信号的频率。特别是当较小的干扰信号叠加在较大的工作信号上时，示波器无法与干扰信号同步，因此不可能得到准确的干扰信号频率。 　　而用频谱分析仪做这种测量是十分简单的。由于频谱分析仪的中频带宽较窄，因此能够将与干扰信号频率不同的信号滤除掉，精确地测量出干扰信号频率，从而判断产生干扰信号的电路。 　2.　根据干扰信号的带宽确定干扰源 　　判断干扰信号的带宽也是判断干扰源的有效方法。例如，在一个宽带源的发射中可能存在一个单个高强度信号，如果能够判断这个高强度信号是窄带信号，则它不可能是从宽带发射源产生的。干扰源可能是电源中的振荡器，或工作不稳定的电路，或谐振电路。当在仪器的通频带中只有一根谱线时，就可以断定这个信号是窄带信号。 　　根据傅立叶变换，单根的谱线所对应的信号是周期信号。因此，当遇到单根谱线时，就要将注意力集中到电路中的周期信号电路上。 3．用近场测试方法确定辐射源 　　除了上述的根据信号特征判断干扰源的方法以外，在近场区查找辐射源可以直接发现干扰源。在近场区查找辐射源的工具有近场探头和电流卡钳。检查电缆上的发射源要使用电流卡钳，检查机箱缝隙的泄漏要使用近场探头。 3.1 电流卡钳与近场探头 　　电流探头是利用变压器原理制造的能够检测导线上电流的传感器。当电流探头卡在被测导线上时，导线相当于变压器的初级，探头中的线圈相当于变压器的次级。导线上的信号电流在电流探头的线圈上感应出电流，在仪器的输入端产生电压。于是频谱分析仪的屏幕上就可以看到干扰信号的频谱。仪器上读到的电压值与导线中的电流值通过传输阻抗换算。传输阻抗定义为：仪器50? 输入阻抗上感应的电压与导线中的电流之比。对于一个具体的探头，可以从厂家提供的探头说明中查到它的转移阻抗ZT。因此，导线中的电流等于： I = V / ZT 　　如果公式中的所有物理量都用dB示，则直接相减。 　　对于机箱的泄漏，要用近场探头进行探测。近场探头可以看成是很小的环形天线。由于它很小，因此灵敏度很低，仅能对近场的辐射源进行探测。这样有利于对辐射源进行精确定位。由于近场探头的灵敏度较低，因此在使用时要与前置放大器配套使用。 3.2 　用电流卡钳检测共模电流 　　设备产生辐射的主要原因之一是电缆上有共模电流。因此当设备或系统有超标发射时，首先应该怀疑的就是设备上外拖的各种电缆。这些电缆包括电源线电缆和设备之间的互连电缆。 　　将电流探头卡在电缆上，这时由于探头同时卡住了信号线和回流线，因此差模电流不会感应出电压，仪器上读出的电压仅代表共模电流。 　　测量共模电流时，最好在屏蔽室中进行。如果不在屏蔽室中，周围环境中的电磁场会在电缆上感应出电流，造成误判断。因此应首先将设备的电源断开，在设备没有加电的状态下测量电缆上的背景电流，并记录下来，以便与设备加电后测量的结果进行比较，排除背景的影响。 　　如果在用天线进行测量时将频谱分析仪的扫描频率局限感兴趣的频率周围很小的范围内，则可以排除环境中的干扰。 3.3 　用近场探头检测机箱的泄漏 　　如果设备上外拖电缆上没有较强的共模电流，就要检查设备机箱上是否有电磁泄漏。检查机箱泄漏的工具是近场探头。将近场探头靠近机箱上的接缝和开口处，观察频谱分析仪上是否有感兴趣的信号出现。一般由于探头的灵敏度较低，即使用了放大器，很弱的信号在探头中感应的电压也很低，因此在测量时要将频谱分析仪的灵敏度调得尽量高。根据前面的讨论，减小频谱分析仪的分辨带宽能够提高仪器的灵敏度。但是要注意的是，当分辨带宽很窄时，扫描时间会变得很长。为了缩短扫描时间，提高检测效率，应该使频谱分析仪的扫描频率范围尽量小。因此一般在用近场探头检测机箱泄漏时，都是首先用天线测出泄漏信号的精确频率，然后使仪器用尽量小的扫描频率范围覆盖住这个干扰频率。这样做的另一个好处是不会将背景干扰误判为泄漏信号。 　　对于机箱而言，靠近滤波器安装位置的缝隙是最容易产生电磁泄漏的。因为滤波器将信号线上的干扰信号旁路到机箱上，在机箱上形成较强的干扰电流，这些电流流过缝隙时，就会在缝隙处产生电磁泄漏。