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移动通信中的干扰分析及防护措施

2007-11-20 17:18阅读:
来源[中国无线电管理]

对存在于通信系统内和系统间,由于无线电发射、辐射、感应或组合所产生的相互干扰(同频干扰、邻道干扰、发信机互调、谐波和杂散干扰、阻塞干扰等)进行了归纳、分析和研究,并给出了防护措施。
移动通信的质量,除与本身的电气和机械性能有关外,还要受到外部噪声和干扰的影响。当噪声和干扰超过一定数量后,通信质量将明显下降,甚至无法正常工作。因此,研究各种干扰和噪声对移动通信系统的设计来说,具有十分重要的意义。
无线电干扰的分类、成因和分级
无线电干扰是指在无线电通信过程中发生的,导致有用信号接收质量下降、损害或阻碍通信。无线电干扰信号是指通过直接耦合或间接耦合方式进入接收设备信道或系统的电磁能量,它可以对无线电通信所需接收信号的接收产生影响,导致性能下降、质量恶化、信息误差或丢失,甚至阻断了通信的进行。无线电干扰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及电力线干扰等。为防止其对无线电业务产生有害干扰,国家标准中已对其使用频率和辐射的允许值作出了规定。无线电设备干扰在无线电干扰中占有较大的比例。主要有以下几类。
1.1 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方法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;当两个信号的调制度不大同时,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,便可造成接收机的阻塞干扰。这种干扰,大都是由于同频复用距离太小造成的。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,在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

1.2 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符合国家标准造成的。对发射机来说,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。如不严格控制影响发射机带宽因素。很容易产生不必要的带外辐射;对收信机来说,当中频滤波器选择性不良时,也容易形成干扰或使干扰变得严重。
1.3 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。这种干扰是由于发信机的杂散辐射值过大造成的,为此,国家标准中大都对各种类型的发信机的杂散辐射值进行了严格的规定。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。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。
1.4 互调干扰
互调干扰是指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上,产生同有用信号频率相近的频率,从而对通信系统构成干扰的现象。在移动通信系统中产生的互调干扰主要有三种:发射机互调、接收机互调及外部效应引起的互调。
(1)发射机互调
发射互调是由于两个发信机天线距离较近(几米至十几米),频率也相近,一台发信机的功率通过天线耦合到另一台发信机内,而互相在另一台发信机的功放级产生互调,其互调频率为:f=mf1±nf2,然后再发射出去。
常见的发射互调分两种:1.f0=2f1-f2,称为三阶一型发射互调;2.f0=f1+f2-f3,称为三阶二型发射互调。
(2)接收机互调
在接受机天线上,接头、触点等锈蚀后,都有半导体的单项导电性,在强信号下就能产生混频f=mf1±nf2。
常见的接收互调分两种:1.f0=2f1-f2,称为三阶一型接收互调;2.f0=f1+f2-f3,称为三阶二型接收互调。
按干扰程度来分级,干扰的分级一般有以下几种:
(1)允许的干扰。在给定条件下,引起接收质量降低尚不明显,但在系统规划时应加以考虑。允许干扰的程度通常在CCIR的建议或其它国际协议中规定。
(2)可接受的干扰。在给定的条件下,具有较高程度的干扰,它使接收质量有中等程度的降低,由有关主管部门来认定它是可接受的。
(3)有害干扰。它使无线电通信业务质量严重降低,引起阻塞或反复阻断。
对无线电干扰的防护措施
(1) 消除发射互调的方法主要有:a.加大发射天线间的空间隔离,在超短波波段垂直隔离9米,水平隔离270米,就可以认为无发射互调。b.加装单项隔离器,不让其他天线的发射进入本发射系统。c.采用高Q值谐振腔。
(2)减少接收机互调的措施:a.提高接收机的射频互调抗拒比,一般要求高于70dB。b.移动台发射机采用平方律特性器件,不出现或出现幅度很小的三次项。c.在系统设计时,选用无三阶互调信道组。
(3)同频干扰的消除方法:a.严格按照无委审批的频率开展工作,不私自乱用频率,若发现有与自己使用的频率相同的电台,及时向当地无委投诉,请求解决。b.各级无线电管理机构要科学管理,积极组织各设台单位开展频率的协调工作,严防同频干扰的发生。
(4)邻频干扰的防护措施:消除邻频干扰的主要措施是控制发射机的最大发射频偏,对一般调频台,为保证不超过16 kHz的带宽,要求最大发射频偏不大于±5 kHz即可,而对于数字信号而言仍用±5 kHz,带宽肯定超宽,就会产生邻频干扰,所以一般要求其最大频偏不大于±3 kHz,而不是±5 kHz。
(5)带外干扰的减少方法:带外干扰主要是由于设备运行时间较长、元器件老化、性能指标下降引起的。要减少此干扰,就必须严格按照国家有关标准,时常对发射设备进行检测,对不符合标准的设备进行检修或关停。
(6)充分做好台站审批前的电磁兼容分析工作,改善台站周围的电磁环境。在“三高”地点设台时,审批设台的无线电管理机构应进行全面的电磁兼容分析,在不会产生有害干扰的前提下,方可批准设台,并根据批准的服务范围确定其发射功率。
(7)无线电管理机构应该加强对台站发射频率的日常监测和对发射机的检测工作,加强对无线电频谱的日常监测分析工作,掌握在不发生干扰的正常情况下,各频段的场强分布状况,及时发现由于雷击、器件老化等原因引发的各式干扰。对发射机进行年度检测,对存在或潜在问题要及时调整、修理解决。
(8)选择合理的无线电台台址。无线电台(站)选址时应考虑的主要因素有:
a.电磁环境要求。任何一类无线电台(站)都应该离开人为无线电噪声源(如变电站、电气化铁路、机场、车站、电焊机、热合机、X光机等)足够远的距离。
b.无线电干扰防护。在同一地点多台设置的情况下,要考虑无线电辐射信号相互间可能会直接或间接构成干扰。要满足电台间防护距离要求,尤其是共用频段的微波站与地球站以及采用频率复用的电台,必须进行干扰测试和干扰分析。
c.城市设台应符合规划要求。城市设台应符合城市总体规划,对电台布局有要求的城市,应在要求区内设台。如大功率短波电台收发信台要分区设台,大中型地球站不准建设在市区内。另外,天线塔的设置、微波电路的空中通道保护等都应征得有关主管部门同意。
d.电磁辐射污染防护。大功率无线电发射台可能造成电磁环境污染形成危害,因此大功率无线电台(站)不应建在人口稠密的居民区。尤其应对雷达、卫星地球站等进行必要的电磁辐射污染分析,空间电磁场强度应符合环保和卫生部门的规定。
e.天线环境要求。同一地点设置的发射基站,各发射天线之间要有一定的空间隔离距离,或加装单项隔离器。超短波电台附近的建筑物的高度不应超过天线的高度,微波站和地球站天线主波束方向应无任何阻挡物。
f.台(站)环境安全选择。电台(站)应有一个安全可靠的工作环境,要避开有害气体、粉尘、腐蚀性排放物及易燃易爆的厂矿或仓库。

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