無線電通信中的電磁兼容研究

肖雨，柏青青，王麗麗

（中國信息通信研究院西部分院（重慶信息通信研究院），重慶 401336）

目前無線電通信設(shè)備已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于人類生產(chǎn)生活中，它極大地改變甚至顛覆了人類的生產(chǎn)生活習(xí)慣與進程。但無線電通信設(shè)備受到外界因素干擾所造成的信號傳輸不穩(wěn)甚至阻斷問題則讓其技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定性有所下降。為此人們提出并深度研究了電磁兼容問題，希望通過這一技術(shù)理念解決無線電通信設(shè)備的信號傳輸問題，最大限度地降低干擾的因素影響，優(yōu)化電磁兼容技術(shù)綜合運用水平。

1 電磁兼容理論概述

無線電通信系統(tǒng)是可將各種科學(xué)合理與集散技術(shù)方式匯聚為一體并進行綜合配置、運行、規(guī)劃和管理的，即它實現(xiàn)了無線電系統(tǒng)與無線電通信設(shè)備之間的相互兼容，可有效消除無線電通信系統(tǒng)中存在的各種干擾因素。在分析系統(tǒng)整個的通信規(guī)范過程中，必須把握無線電通信系統(tǒng)中所涉及的各種合理性規(guī)范內(nèi)容，例如，要保證通信設(shè)備的配置與性能穩(wěn)定性，爭取實現(xiàn)對通信設(shè)備技術(shù)指標(biāo)的有效規(guī)劃，提高設(shè)備技術(shù)應(yīng)用指標(biāo)性能與應(yīng)用質(zhì)量。所以說，大量借鑒應(yīng)用電磁兼容可為設(shè)備配置提供重要的技術(shù)借鑒與參考依據(jù)，要充分結(jié)合設(shè)計階段的參考依據(jù)對電磁干擾處理基礎(chǔ)進行局部調(diào)整，為系統(tǒng)配置提供重要依據(jù)，杜絕各種不利干擾因素的產(chǎn)生，實現(xiàn)對無線通信環(huán)境的有效改善，提高無線電通信整體質(zhì)量，優(yōu)化通信系統(tǒng)穩(wěn)定性與高效率運行能力。

2 電磁兼容與無線電通信系統(tǒng)干擾因素分析

2.1 無線電通信系統(tǒng)干擾的基本分類與分析

根據(jù)干擾因素對無線電通信系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響程度進行分類可大體分為2 類：分別為自然干擾與人為干擾。自然干擾所產(chǎn)生的干擾源是不可控制的，如大氣噪聲干擾、太陽噪聲干擾、宇宙噪聲干擾等；而人為干擾則相對簡單，人類可預(yù)測知曉它的干擾源，同時可控。人為干擾方式還可細(xì)分為兩類：無線電通信系統(tǒng)內(nèi)部相互干擾以及其他系統(tǒng)對無線電通信系統(tǒng)的外來干擾。無線電通信系統(tǒng)內(nèi)部相互干擾又能細(xì)分出4 類干擾，分別為同頻干擾、臨聘干擾、諧波雜散干擾以及互調(diào)干擾。所有可產(chǎn)生電磁波的裝置設(shè)備都能形成電磁波干擾。

2.2 無線電通信系統(tǒng)信號干擾與電磁兼容

一般來說，無線電通信系統(tǒng)處于公共電磁環(huán)境中，所以系統(tǒng)遭受內(nèi)外部電磁干擾也不足為奇，為了降低這種干擾影響，人們研究得出了“電磁兼容”這一概念。目前，無線電通信系統(tǒng)會采用1000MHz 以下頻段，其對通信質(zhì)量影響偏大，在無線電通信系統(tǒng)中容易產(chǎn)生上述的4 類干擾現(xiàn)象，下文將展開逐一解讀分析。

首先是同頻干擾，同頻信號是指其他信號源所發(fā)出的與目標(biāo)信號頻率相同或接近的信號干擾，這種信號干擾疊加育原有信號源上，形成同頻干擾信號。同頻干擾信號是可以放大檢波的，在信號中就含有包括擴寄生調(diào)幅、寄生調(diào)頻等調(diào)幅分量內(nèi)容，產(chǎn)生干擾信號的部分就是寄生分量部分。由于無線電通信系統(tǒng)通常采用頻率空間復(fù)用方式實現(xiàn)無線電移動通信，因此，不同無線電通信系統(tǒng)之間產(chǎn)生同頻局部區(qū)域信號干擾現(xiàn)象非常正常。在同頻干擾中需要合理分析無線電移動通信的質(zhì)量，其干擾的極限值部分應(yīng)該由射頻保護比例決定，換言之，要客觀分析信號接收輸入端可接受有用信號與無用信號之間的最低比值，結(jié)合這一最低比值采用相同或相近信道的最小保護距離，再在同頻道復(fù)用保護距離可滿足通信質(zhì)量要求。在復(fù)用保護距離過程中還要分析無線電移動通信系統(tǒng)的基本調(diào)制方式、使用頻率與傳播特性，以此優(yōu)化調(diào)節(jié)信號覆蓋半徑范圍與通信頻率，最終提高遠程通信質(zhì)量。

其次是鄰頻干擾，當(dāng)系統(tǒng)中接收機中中頻濾波器與發(fā)射機在相鄰頻道帶內(nèi)不合理分布時，他們的頻譜分布也會出現(xiàn)混亂情況，如此情況可能會抑制鄰道系統(tǒng)產(chǎn)生干擾信號。此時，要利用電磁兼容能力提高接收機端的選擇性，最大限度地減少信號場強的變化范圍，確保信道間隔與頻率穩(wěn)定性均合理到位。

再則是互調(diào)干擾，兩個或兩個以上的信號同時傳播作用于同一個非線性元件上會產(chǎn)生多種頻率的信號組合，同時產(chǎn)生互調(diào)干擾，互調(diào)干擾產(chǎn)生的原因主要是發(fā)射機、接收機互調(diào)或者外部效應(yīng)互調(diào)。就以外部效應(yīng)互調(diào)干擾為例，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)射機的天線以及高頻濾波器接觸不良強射頻電場時，檢波作用就會出現(xiàn)，此時必須保證插接件基礎(chǔ)良好，如此可避免信號干擾問題的發(fā)生。具體深入分析，合理抑制互調(diào)干擾的方法可選擇適當(dāng)優(yōu)化頻率組合，特別是要加大頻道間隔，控制發(fā)射機的耦合損耗，同時提高發(fā)射機的發(fā)射功率。

最后還有諧波雜散干擾，當(dāng)發(fā)射機諧波與其寄生輻射對接并形成相互干擾后，無線電干擾源就會逐漸增大，對系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈的諧波雜散干擾。比較常見的伴音載頻干擾，其干擾中的諧波會在900MHz 左右的移動通信信號工作頻帶中，形成系統(tǒng)通信干擾源。一般情況下，要通過提高發(fā)射機的性能指標(biāo)降低雜散輻射強度，同時像無線電通信系統(tǒng)站址合理布局，增加發(fā)射機之間隔離度，也能有效降低諧波雜散的干擾影響。

3 案例分析——軍用艦船中的無線電通信電磁兼容問題

電磁兼容是可應(yīng)用于各種各樣的干擾信號環(huán)境中的，它能夠深度分析周邊自然界中的電磁環(huán)境內(nèi)容，分析電場與磁場在實際環(huán)境中的相互促進關(guān)注與變化過程。一般來說，軍用艦船在海上航行時會受到來自大氣中的無線電噪聲干擾，嚴(yán)重時還要經(jīng)歷電磁暴或雷暴現(xiàn)象，為了有效地解決這種自然界信號干擾問題，軍用艦船應(yīng)該在無線電通信電磁兼容技術(shù)方面實現(xiàn)深度調(diào)整優(yōu)化，結(jié)合以下4 點問題展開分析，合理處理出海航行期間所面臨的各種電磁兼容問題，解決來自自然界的信號強干擾影響。

3.1 無線電通信裝備增設(shè)

首先，軍用艦船可考慮在原有基礎(chǔ)上繼續(xù)增設(shè)無線電通信裝備系統(tǒng)，因為原有裝備中天線距離艦船發(fā)射機距離太近，且天線的饋線電纜屏蔽層必須良好接地。增設(shè)的無線電通信裝備系統(tǒng)就能滿足這兩點，且可設(shè)置電阻值在0.5Ω 以內(nèi)。在該基礎(chǔ)上，可不斷地提高發(fā)射機的輸出功率，當(dāng)發(fā)射機輸出功率越大時，軍用艦船上所增設(shè)的無線電通信裝備系統(tǒng)接地電阻就會越來越小。

3.2 地線連接線的選擇

考慮到軍用艦船上的無線電裝備主機端必須做到電源效果及接地效果良好，同時電阻值在0.5Ω 以內(nèi)，所以在地線設(shè)計方面則要保證它的連接線不會過長，在實際操作中，可選擇銅皮線配合澆足的銅蛇皮線進行連接。當(dāng)然，考慮到軍用艦船作為海上交通工具的特殊性，需要做到地線焊接連接，具體原因就是避免海水潮氣導(dǎo)致地線連接處被快速氧化，進而使地線接地電阻增加，降低系統(tǒng)各項通信指標(biāo)能力，甚至出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰情況。通常情況下，對于艦船上的收信機一端來說，系統(tǒng)在信號收聽過程中必然受到較大干擾，甚至出現(xiàn)無法正常通信的情況，因此必須做到對發(fā)信機工作頻率與諧波的有效調(diào)整，合理歸納各種寄生頻率輻射源和雜散輻射源，深入分析輻射源的具體輻射情況與輻射數(shù)值，減少它們對軍用艦船無線電通信過程的影響。

3.3 供電線路負(fù)荷量的分析

分析軍用艦船各個供電線路的負(fù)荷量，看其是否滿足臨時加裝通信電臺負(fù)荷的要求。為此軍用艦船上的供電電源供電線路應(yīng)提供兩種供電環(huán)境，即交流電環(huán)境與直流電環(huán)境，結(jié)合兩種供電環(huán)境分析供電線路負(fù)荷量，查處可能存在的各種技術(shù)故障原因，必要時要快速修改電源供電方案，有效確保無線電通信裝備可實現(xiàn)持續(xù)、安全穩(wěn)定的通信聯(lián)絡(luò)功能，保證海上艦船運行始終處于安全狀態(tài)。

3.4 平衡傳輸方式的調(diào)整

要合理地調(diào)整軍用艦船的無線電通信信號傳輸方式，確保海上信號傳輸始終處于一種相對平衡與穩(wěn)定的傳輸狀態(tài)下，盡可能達到理想防干擾效果。該技術(shù)可與隔離技術(shù)相互匹配使用，主要應(yīng)用于軍用艦船上的某些隱蔽性的環(huán)路干擾設(shè)計中，從整體上提高艦船的抗干擾性能。

4 結(jié)語

在無線電通信體系中，電磁兼容問題不容忽視，它影響了無線電通信系統(tǒng)的整體運作穩(wěn)定性。本文分析了存在于系統(tǒng)中的諸多不同干擾因素，希望在科學(xué)解決這些干擾因素問題的基礎(chǔ)上實現(xiàn)系統(tǒng)運行優(yōu)化調(diào)整，強化系統(tǒng)的電磁兼容分析合理性，調(diào)整其技術(shù)應(yīng)用水平。