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调频广播互调信号对军队航空通信频段的干扰分析

2019-02-14吴天昊

数字通信世界 2019年1期
关键词:三阶干扰信号调频

牛 侃,董 旭,吴天昊

(1.31007部队,北京 100079;2.战略支援部队信息工程大学,郑州 450001)

1 引言

随着国家经济发展,民用广播行业日益蓬勃,节日数量和覆盖范围不断增加,发射频点、发射功率日趋增多、增大,导致调频广播发射产生更多的互调产物。由于航空频段距离调频广播所用频段较近,容易受到广播信号互调产物的干扰,影响正常航空通信等业务,特别是此类互调干扰同样也威胁到我军用频安全。因此,对于军队频管部门来说,需要一种行之有效的互调干扰应对方法来确保军用航空频率安全。

2 互调干扰概念及分类

互调干扰是指当两个或两个以上的频率信号同时进入传输信道,由于非线性电路的作用,产生很多谐波和一些频率组合分量,与监测目标相近的频率组合分量可以顺利通过接收机,从而造成干扰影响。根据互调干扰产生的位置不同,可分为以下三类:

(1)发射机互调干扰。天线侵入的其它信号与发射信号因发射机末端功率放大器工作的非线性而相互调制,产生新的信号,并与发射信号一起发射出去,对接收机造成干扰。一般情况下,两个或两个以上的发射天线如果距离相近,水平、垂直极化隔离度达不到要求,而发射功率又很大时,较容易形成互调干扰。

该互调明显特征是互调产生的信号在空中真实存在,在接收机前端加衰减器,接收到的信号振幅会根据衰减量降低,而且用不同接收机监测,该互调信号均存在。一般通过加大天线之间的隔离度,防止产生互调干扰。

(2)接收机互调干扰。两个以上的信号同时进入接收机,由于高频放大器、混频器等前端电路的非线性作用而相互调制,产生干扰信号。

该互调的区域性明显、随机性较大,是虚假信号。在接收机前端加衰减器,输出端监测到的信号振幅降低值是衰减量的倍数,降低几倍就是接收机几阶互调失真,实际监测中信号基本消失,而且用其它接收机监测不到该信号。

(3)外部效应产生的互调干扰。天线、发射机内部电路存在馈线的接头或其他接触点,如果接触不良或者金属器件生锈、腐蚀,会产生非线性作用,当此类设备被用于强射频电场中进行检波时,会因非线性而产生互调干扰。

该互调比较复杂,受天气及气候变化影响较大,一般经过改良器件之间的接触,采取防锈手段来避免干扰发生。

3 互调干扰产生原因

由互调干扰定义可知,非线性电路是产生互调干扰的根本原因。一般而言,非线性电路的输出电流i和输入电压u的关系是:

式中,a0为静止输出电流;an(n=1,2,3…)为非线性电路的系数,在非线性的高次谐波项中,随着n的增大,系数an变小,即an>an+1;u为输入电压,假设两个信号同时进入非线性电路,即:u=Acosωat+Bcosωbt。

式(1)可表示为:

将式(2)展开可得:在二阶(n=2)中,会出现远离ωa、ωb的两种频率组合ωa+ωb,ωa-ωb,由于接收机的选择性,这两种频率组合受到抑制,不易形成干扰。同理可得,四阶(n=4)、六阶(n=6)具有相同结论;在三阶(n=3)中,会出现与ωa、ωb相近的频率组合2ωa-ωb,2ωb-ωa,易形成干扰。同理可得,五阶(n=5)、七阶(n=7)具有相同结论。

4 三阶互调干扰

由于非线性系统an随着n增大反而越小,所以高阶互调产生的强度低于低阶互调的强度,并且三阶互调干扰与基波信号相距最近,通常干扰危害最大,所以重点研究三阶互调干扰。

(1)二型三阶互调干扰。二型三阶互调是指两个信号f1、f2同时进入到接收机,由于非线性电路作用,其中一个信号的二次谐波2f1(二阶信号)与另一个信号的基波f2(一阶信号)混频后产生的寄生信号f(三阶信号),即f=2f1-f2。同时互调信号f对原来基带信号f1、f2会形成干扰,称之为二型三阶互调干扰。

(2)三型三阶互调干扰。二型三阶互调是指三个信号f1、f2、f3同时进入到接收机,由于非线性电路作用,其中两个信号的基波f1、f2(两个一阶信号)与另一个信号的基波f3(一阶信号)混频后产生的寄生信号f(三阶信号),即f=f1+f2-f3。同时互调信号f对接收频率和原来基带信号f1、f2、f3会形成干扰,称之为三型三阶互调干扰。

5 互调干扰处置方法

互调干扰不仅影响信号质量,而且会造成信号失真。虽然不同行业间频率已有相关规划,但是航空频段距离调频广播频段较近,易受到互调干扰,已威胁到我军航空通信的用频安全。因此,对于军队频管部门来说,需要准确、快速地判断、消除此类互调干扰,才能最大程度地保障我军用频安全。

一是熟练掌握互调计算公式。计算公式是寻求互调产物和受扰信号对应关系的基本方法,尤其是外出作业时,在不具备软件计算的条件下,监测人员要熟练应用互调计算公式,以便能在相对较短时间内对干扰信号做出判断。

二是排查信号强度、出现时间。由于各频率信号必须同时出现,并且信号强度足够大,才会产生互调干扰。在干扰出现时,设置合适的门限电平,排除低于门限的信号,再根据各频率分量是否同时出现,以缩小干扰查找范围,减少排查时间。

三是解调监听声音。互调信号是由2个以上的频率调制形成,解调监听干扰信号时,音频是由多个声音混合组成,听起来不清晰。当干扰信号解调出清晰、单一的声音时,可排除该信号是由互调而产生的干扰。

四是确定互调干扰类型。调整接收机内部衰减量,如果互调信号振幅成倍减小,以至基本消失,则判断是接收机互调,可通过在接收机前端安装单相器、滤波器或衰减器等设备来消除干扰影响。否则,一般为发射机互调,需采取进一步手段排查。

五是启动军地联合管理机制。军地无线电管理部门之间已有一套成熟的用频秩序管理机制,一旦确定干扰源为调频广播发射机互调类型,立即上报有关部门,通过军地联合执法快速、准确消除干扰影响,保障我军航空频段用频安全。

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