无线电干扰与干扰分析无线电干扰指在射频(9KHz — 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,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标准造成 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) — 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书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 表示,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。