超短波通信系统的干扰及其应对措施

刘永生

（河北远东通信系统工程有限公司，河北 石家庄 050200）

0 引 言

随着科学技术的不断发展，电子产品在人们日常生活中的应用范围日益广泛。随着电子产品使用量的增多，相应的信号源随之增加，导致电磁环境复杂，影响无线电的传输。无线电干扰会严重影响短波通信，不仅影响工业的顺利生产，而且影响民众的正常生活。因此，研究短波通信干扰因素与响应优化策略具有重要意义。

1 超短波电台特点

一方面，频段特性。军用超短波电台的频带范围通常为30 Hz～88 MHz，民用超短波电台的频带范围通常为30 Hz～300 MHz。基于视距通信条件，电波缺乏良好的绕射能力。基于固定通信条件，电波信道参数非常稳定。基于移动通信条件，电波存在严重的多径衰落问题。

另一方面，通信距离。按照天线加工、发射功率以及装备形式等，通信距离存在一定差异。例如，机载通信的通信距离可以达到上百千米甚至更远，而车载通信和舰载电台的通信距离仅为几十千米。

2 超短波通信干扰因素

2.1 通信装置性能干扰因素

2.1.1 接收机阻塞

在外界出现强干扰信号时，由于频率无法同频而引起互调干扰等。干扰作用于前端电路时，因为接收机的非线性会影响有用信号的增益，或产生严重的噪声，使得接收机更加迟钝，此种现象即阻塞干扰。

2.1.2 发射机的杂散辐射

若是杂散辐射具有较强能量密度，则会增加相邻接收机的噪声，造成波形失真或是降低接收机的灵敏度，影响设备的稳定运行[1]。杂散辐射主要涵盖互调产物、寄生辐射以及谐波辐射。它由特高频（Ultra High Frequency，UHF）和甚高频（Very High Frequency，VHF）频段引发。发射机一般选择分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）和锁相环（Phase Locked Loop，PLL）电路进行调频。电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）相噪、DCS截止频率、PLL时钟信号倍频等均会引发杂散辐射。虽然低通滤波器能够滤除高次谐波，但是低次谐波频率具有较强分量信号，极易引发干扰。另外，滤波器本身的特性也会影响信号强度。

2.1.3 发射机噪声

因为噪声具有较宽的噪声频谱，所以数兆赫条件下将会干扰邻近接收机。受振荡机倍频次数、纯度以及电源波动等方面影响，随着辐射功率增加，边带噪声也会增加。超短波通信中，远端宽带噪声会严重影响通信性能。例如，VCO噪声等基于载频发射机的噪声，因为具有较宽的频段，极易进入周边接收机频段，影响接收机信号纯度。特别是在不同频率噪声谱出现叠加情况时，将会产生更严重的影响。

2.1.4 接收机的寄生响应

寄生响应是超外差接收机接收组合频率形成的无用信号。此种组合频率干扰通式为

式中：q与p均为正整数，分别为有用信号的频率Fs和本振频率Fo的谐波次数。

当满足Fk≈Fi时，组合频率Fi的干扰信号进入中频放大器中形成干扰。如果接收器的前端电路缺乏良好的选择性，则Fo的谐波信号将与干扰信号出现混频现象，从而产生组合干扰问题。

2.1.5 接收机缺乏良好的选择性

接收机的选择性指接收机在不同干扰与信号中选择信号的能力，单位一般用dB表示。如果前端电路缺乏良好选择性，那么将无法有效抑制邻道干扰。邻道干扰不同于工作频率，是运行于邻近信道超短波信号干扰接收机的有用信号。中频滤波器的阻带衰减特性会严重影响邻道干扰信号。一般借助邻道抑制比表征接收机抑制邻近信道的能力，抑制比为。其中：Es为接收机在有用信号方面的灵敏度；Ei为接收机在邻近干扰信道方面的灵敏度。

2.2 超短波通信中的共址干扰

2.2.1 同频干扰

超短波通信干扰因素中，同频干扰较为常见，指频率一致的波段发生干扰。多台通信系统选择相同波段频率运行，极易在1个接收器中产生多个频率相同的信号[2]。因为设备抗干扰能力不足，在调频过程中会发生相位不相符与偏差等问题，造成同频干扰现象。无用信号源能够监听自身，影响通信质量。开展通信监听工作时，可选择同频干扰。

2.2.2 互调干扰

第一，无源器件的互调干扰。对于传输链路来讲，因为无源器件具有非线性特点，所以会引起互调干扰，如机械开关和天馈系统天线等。因为机械基础虚焊和不可靠等因素，极易形成互调干扰。第二，接收机的互调干扰。在多个强干扰信号进入前端电路时，因为混频器与放大器具有非线性特点，所以导致干扰信号出现相互调制的现象，形成落入通带互调产物。它的大小主要受到干扰信号数量、干扰信号强度、寄生响应以及射频选择性等因素的影响。第三，发射机的互调干扰。因为多个发射机天线距离较近且不同天线具有相互耦合部位，所以周边发射机辐射干扰功率会向发射机天线耦合，导致干扰信号流入放大器末级。一些干扰信号Fb和有用载波信号Fa混合，形成Fm=±mFb±nFa，其中m和n均为正整数，发射有用信号和组合信号，干扰周边接收机。

3 超短波通信干扰优化策略

3.1 通信装置自身干扰优化策略

3.1.1 阻塞干扰优化策略

为了防止发生阻塞干扰，应该重视以下问题。第一，对天线架设的高度和大功率发射装置功率进行限制。第二，频率指配工程中，注意台站频率和地址关系，针对设置于相同地址的电台，防止发射机频率和其他电台接收机的频率接近。第三，不同系统天线尽量保持较远间距，若是间距较短或是设置于相同地点，选择接收滤波器与发射滤波器进行预防。第四，有效设计接收机阻塞指标，如采用动态范围大和线性好的元件用于前端电路器件[3]。

3.1.2 杂散辐射优化策略

为控制杂散辐射的幅度，减小杂散辐射区域，可选择以下措施。第一，满足发射机的规范标准。发射机的发射功率为10 W或15 W的情况下，离散频率实际辐射功率需要低于载波频率70 dB。第二，将滤波器设置在发射机输出端，有效抑制无用分量。第三，保证倍频器输出良好滤波，削弱无用谐波。第四，严格隔离或屏蔽不同的倍频器，结合合理设计，充分降低寄生辐射。第五，前级放大器选择线性放大器，充分减少互调与谐波产物。第六，降低倍频次数，强化输出回路选择性。第七，强化频率稳定度与振荡信号纯度。

3.1.3 发射机噪声优化策略

为了降低噪声干扰，需要有效控制发射机边带噪声。通过提升主振纯度和频率，控制倍频次数来减小振荡器噪声，通过开展电源去耦作业降低调制电路与低电平运行电路的灵敏度。另外，在系统设计方面，选择降低噪声干扰的优化策略，如提高发射机滤波和提高天线隔离力度确保减少噪声。

3.1.4 寄生响应优化策略

为使寄生响应符合相关规范标准，工作频段中偏离标称运行频率±12 Hz的寄生响应，需要低于标称运行频率信号60 dB，低于运行频段外寄生响应70 dB。优化寄生响应方法如下：一是选择增益分配和电路；二是科学确定和使用放大器、混频器以及其他器件;三是强化前端电路滤波特性;四是科学确定中频频率。

3.1.5 优化接收机的选择性

为保证接收机具有良好选择性，解决邻道干扰问题，需要在设计接收机方案时，借助电路设计与器件选型，保证选择性指标符合相关标准要求，使得抑制比指标大于60 dB。

3.2 共址干扰优化策略

3.2.1 同频干扰优化策略

通信组网与通信时钟是造成干扰问题的主要因素。相邻电子设备互调产物或是寄生辐射也会形成干扰[4]。第一，通信组网过程中，借助频谱分析仪或是场强仪检测通信装置附近电磁环境，在分配频率过程中避开存在同频干扰隐患的频率，同时积极监管无线电的电磁频谱，关闭非法干扰源或是降低干扰源信号幅度。第二，强化装置中高速运行时钟电磁兼容性，减小时钟辐射强度。第三，设备自测运行频率，限制使用同频干扰运行信道，并通过说明书予以说明。

3.2.2 互调干扰优化策略

对于无源器件互调干扰，主要通过无源器件有效接地进行优化策略控制。对于发射机互调干扰，可借助空间传输进入相应的接收机。

互调产物损耗L为

式中：Lp为传输损耗；Li为发射机反向的互调抑制；Lc为耦合损耗。

因为开展工作实践时，互调信号与有用信号相同，也存在Lp。对计算互调产物全部损耗的过程中，与有用信号的电平相比，Lp并不会影响L值。不同天线的Li与Lc对于不同发射机互调产物具有较大影响。因此，要想对发射机互调进行有效控制，可以选择提高发射机Lc。通过扩大不同发射机天线之间的距离，降低Lc。选择高Q值的滤波器，将滤波器设置于输出端进行滤波处理，通过合理的频率选择性，为不同发射机提供良好的隔离度，同时降低有用信号Lp。在Q值一定的情况下，随着不同发射机频距的增加，滤波器频率隔离度随之增加，其一般根据6 dB频程速率提升。另外，可通过提高频率管理力度防治互调干扰。分配频率过程中，增加不同发射机运行频率间隔。计算发射机在运行过程中可能出现的互调频率范围，分配频率表编制时避开干扰频率。此外，优化互调指标，科学确定功放电路功率放大工作点。例如，选择推挽末级放大器等以获得正常互调指标，得到较大Li值，有效优化信号失真的问题，降低互调干扰。

3.3 其他优化措施

3.3.1 智能天线技术

在通信环境较差的情况下，将智能天线安装到接收设备，接收相应频段信息，降低电磁波造成的污染，实现抗干扰目的，同时能够有效抑制各方向信号干扰[5]。现阶段，基于不同因素的影响，该技术在应用过程中存在某些问题。例如，在某片区域中，多数用户选择智能天线，导致不同天线相互影响形成耦合干扰。例如，要强化天线抗干扰性能，应收窄天线波段，实现短波定向传播。该技术干扰模型与计算模型应深入优化和完善。相关人员结合该技术应用局限问题研究了多输入多输出（Multi Input Multi Output，MIMO）技术，能够同时开展多发多收作业、MIMO构建多用户共享与复合空间等技术，如图1所示。

图1 智能天线示意

3.3.2 扩频技术

该技术有效拓展了无线通信频谱，在频谱中隐藏稳定性强且有效的信号，实现保密要求与提高抗干扰水平。码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）模式是扩频技术的典型应用。当前较为常用的是扩频技术直接序列，指借助对通信频谱进行扩展，促使传输信号减小功率谱密度，进而提高信号抗干扰能力和信号保密性，在卫星通信与蜂窝通信中应用广泛。

4 结 论

当前无线通信的电磁环境日益复杂，相关人员应积极强化超短波通信的抗干扰能力。针对通信装置性能干扰和共址干扰等因素，通过阻塞干扰优化策略、寄生响应优化策略、发射机互调优化策略、智能天线技术以及扩频技术等进行优化，以提高超短波通信抗干扰水平。