高频干扰解决方案（精选6篇）
高频干扰解决方案 篇1
甚高频通讯系统是飞机与外界联系的主要方式, 供飞机与地面台站、飞机与飞机之问进行双向话音和数据, 在飞机中起到交通管制和航务管理的作用。近些年人们出行方式选择飞机的数量逐年增多, 飞机航班数量随之增加, 机场附近的无线电台基站不断建设和发展中, 同时甚高频通讯设备和通道也不断增加, 使得相互之间产生严重干扰, 致使无线电通信性能降低、质量恶化, 甚至中断。航空通信作为保障民航顺利飞行的基础设施, 在电磁波干扰日益增多的当下, 必须解决机场甚高频通讯干扰问题, 是民航相关部门的重要任务。
1 甚高频通讯系统
1) 甚高频通信系统工作原理。甚高频通信系统由收发机、控制盒和天线三部分组成。采用调幅工作方式, 其工作的频率范围由11.8000MHz.151.975MHz, 频道间隔的25k Hz。收发机用频率合成器提供稳定的基准频率, 信号调制到载波后, 通过天线发射出去。接收机从天线上收到信号后, 经过放大、检波、静噪处理变成音频信号, 输入驾驶员的耳机。天线一般都安装在机腹和机背上。
2) 甚高频通讯传输特点。由于甚高频通讯传输使用无线电波, 频率较高, 其表面波衰减很快, 传播距离近, 因此它的有效作用范围较短, 只在目视范围之内, 作用距离随高度变化, 在高度为300米时距离为74公里;同时电波受对流层的影响大;受地形, 地物的影响也很大。甚高频通讯一般应用在民航放行、地面滑行管制、机场管制、进近管制方面;管制范围是以机场为中心的150km左右, 高度6000m (含) 。飞机在起飞和降落时属于高密度操作期, 易发生事故, 为了确保甚高频通信的高度可靠性, 飞机一般有一套以上的备用系统。
2 甚高频通讯干扰类型
甚高频通讯干扰按照干扰的性质分为自然干扰和人为干扰两大类, 自然干扰是不可控制的自然界干扰因素, 人为干扰来源于机械或其他装置, 属于可控制的。其中人为干扰包括广播发出的互调干扰、散杂辐射干扰、同频干扰等多种。
1) 同频干扰。同频干扰是多台发射机以相同频率或接近频段范围内同时发射时产生的, 干扰主要表现为接收机接收信号中伴有啸叫声。此类干扰一般是由于无用信号与有用信号频率相似或相同, 使无用信号一同进入接收机造成的干扰。出现同频干扰大多是由于一些滥用频段的通信工具造成, 其信号与民航通信信号频率相同, 落入甚高频接收机后对民航通讯造成干扰。
2) 互调干扰。互调干扰是同一地点若有多台发射机, 两个或以上的频率信号在输入接收机或发信机时产生第三个频率的谐波, 进入其他台站工作频段, 导致第三频段产生的电磁波对该频的干扰。发射机所发射信号通过电磁耦合进入其他发射机内, 使有用和无用信号一同被发射机发射出, 使信号接收机难以区分有用信号, 导致产生这种互调干扰。因此产生互调干扰条件为:有无用的干扰信号进入互调分量的频率与接收机工作频率要相等, 按照互调产生位置不同分为发射机互调、接收机互调和系统无源互调。
3) 副波段干扰。中频干扰和镜像干扰属于副波道干扰中最严重的两种干扰, 其中中频干扰产生的主要原因是外界发生的干扰信号频率与接受机中频频率相等, 从而对中频产生干扰;镜像干扰是由于外来干扰信号频率与本振频率的差与接收机中频频率相等时, 接收机信号频率的镜像位置出现干扰频率, 从而形成镜像干扰。这两种干扰会影响接收机对接收信号的正确判断。
4) 阻塞干扰。阻塞干扰首先具有较强的信号, 即便频段不同或发射机位置不接近, 也会造成阻塞干扰。一般强信号阻塞是由大功率电台和接收机之间距离较近造成的, 出现强阻信号时, 导致混频器中输出有用信号发生减少, 甚至造成无法接收到信号的情况。若机场周边存在较高屏障物, 高屏障物处的民用通讯中继站发出的信号过强或发射功率过高时, 对所处其中的接收机造成一定的阻塞干扰。这种强信号阻塞干扰使接收机收到的数据有偏差, 结果不具参考性。
3 防干扰措施
3.1 增加塔台与进近台距离, 避免相互间电磁干扰
由于当前机场航班次数不断增多, 飞机起飞和降落的密度较高, 为了避免塔台传输信号同时被进近台接收机一并接收, 产生错误的信号传输, 而导致相互间的电磁干扰, 可以在塔台与进近台间加大彼此距离。一般塔台和进近台的工作频段在航空通信中处于甚高频通讯范围内, 因此一个设备在通过接收机接收信号时, 另一个发射机发出的高频信号会对一定范围内的接收机产生电磁干扰。塔台和进近台的接收机都具有抵御一般信号干扰的能力, 但在极强的磁场信号干扰下, 对接收机产生电磁干扰。这种强电磁干扰是可以通过调整塔台和进近台之间的距离规避的。通过增加两者天线间距, 可以避免相互干扰的同时, 又保证两者发射信号的质量,
3.2 加大对无线电台使用环境的整治力度
随着人们生活水平的不断提高, 现代化人们的生产生活对电子产品的依赖性增强, 从而导致商家或个体肆意无限开发无线电台及其使用, 民用无线电台数量的增多严重干扰航空通讯系统的正常运行。因此国家相关部门和地方部门要相互配合加强对无线电台使用环境的整治, 首先减少机场附近高频率民有无线电台对甚高频通讯系统的干扰, 还航空通讯一个良好的工作和发展空间。另外乘机和机务人员要自觉遵守飞机飞行秩序, 及时关闭身边的各种通讯设备, 避免产生电磁干扰, 影响飞机安全飞行。
3.3 电台频率合理设置
只有合理设置电台频率才能最大程度确保无线通信系统不受干扰, 首先要详细了解机场周边一定范围内无线电信号的使用情况, 根据周边信号环境设置机场甚高频电台的频率, 以确保降低甚高频电台受其他信号干扰的可能。
3.4 接收机加装腔体滤波器
在接收机内加装腔体滤波器, 由于该滤波器是又谐振腔以及调谐螺钉等配件组成的, 具有高Q值, 低插入损耗等优点, 可更好过滤掉无线通信系统产生的干扰信号, 增强了接收机对有用信号的接收, 提高了数据判断的准确性。
参考文献
[1]张朝明, 徐森宝.机场甚高频通讯干扰分析和应对TN911 (A) 2012.
[2]危力青.甚高频设备的抗干扰规划和处理方法, 2012.
[3]邵宇.民航机场通信干扰问题浅析, 2013.
[4]刘志佳.浅析甚高频通信系统中电磁干扰V351 (A) 2014.
高频干扰解决方案 篇2
1 高频电磁干扰产生的原因
1.1 大功率短波发射机的谐波辐射
目前多数大功率短波发射机末端的放大电子管的放大模式都为非线性模式, 这种放大模式可以形成高次谐波[1]。因此在发射机的正常播音过程中, 除去自身的播音频率, 这些高次谐波会按照傅里叶指数进行分解, 形成各层次的谐波, 其中的高次谐波则会影响发射机的供电系统。
1.2 大功率短波发射机的互调干扰
在多台发射机同时播音的过程中, 如果其天线隔离度不够, 就会产生互调干扰;另外, 如果多台发射机天线共用设备的隔离度不够, 也会产生互调干扰[2]。如发射机的天线倒换开关、功分器设置不合理, 就会导致发射信号混乱, 在末级调制时会产生多余的组合频率, 对发射机的信号接收过程产生干扰。
2 高频电磁干扰产生的危害
2.1 对电器设备的危害
发射机高次谐波的频率较广, 由于处在广播设备及电视设备的工作范围, 因此会对其电气设备产生影响。随着高次谐波的频率及距离的增加, 其对电气设备的危害程度会逐渐加重, 电视画面的雪花、横纹、电话串音等都是其影响的结果。如果一些精密电气设备对电磁场的要求较严格, 一旦造成设备损坏, 将会造成重大的经济损失。
2.2 对人体的危害
人体属于导体, 因此人体在强磁场环境下会产生感应电, 导致人体细胞及组织出现不适感。随着磁场电磁强度的增加, 人体的不适感会进一步增加。已有统计数据显示[3], 在强磁场环境下, 人体的神经系统会受到损害, 集中表现为神经衰弱症, 如头晕、头痛、失眠等;个别人还会出现植物神经功能紊乱, 如多汗、食欲减退等。尽管高频电磁干扰会对人体造成危害, 但主要是功能性的危害, 在脱离磁场环境后会自行恢复。由于电磁场对人体的危害具有一定的积累性, 其中也不乏未恢复的案例。
3 高频电磁干扰危害的防治措施
3.1 谐波滤波系统
谐波滤波系统包括两种, 即有源滤波系统、无源滤波系统。有源滤波系统又被称为主动式滤波系统, 这种滤波系统首先检测发射机系统中存在的谐波, 随后生成与之大小相同、相序完全相反的谐波去抵消系统中的谐波。无源滤波系统又被称为被动式滤波系统, 通过电容及电感的组合形成允许特定频率通过的滤波器, 实现多余谐波的过滤。目前广播电台的发射机多采用无源谐波滤波系统, 无源谐波滤波系统设计原理见图1, 发射机的型号为DF100A。从设计原理图中可以看出, 当发射机的工作频率进行改变时, 无源谐波滤波器的其他电气元件也开始进行调整, 由于整个电气元件均是联动的, 因此调整起来相对方便。
3.2 安装屏蔽体
屏蔽措施主要是将电磁能量限定在一定空间内, 这一过程所需的材料则就是屏蔽体, 其材料多采用导电材料。发射机的高频腔体就是一种屏蔽体, 其目的是防止高周信号串到低周。屏蔽体的形状可以是网状, 也可以是板状, 如果采取网状屏蔽体, 则数目愈多、网状金属丝愈粗, 屏蔽效果愈好。如果条件允许, 可以适当扩大屏蔽体与磁场源间的间隔度, 屏蔽效果较好, 又可保证高频设备的正常运行。
3.3 高频接地
高频接地是高频设备及屏蔽体同时接地, 接地线不宜过长, 其长度应当保持在波长的四分之一左右。限制接地线长的目标是为防止接地线产生驻波, 避免产生高电压, 降低对高频设备及人的危害。一般情况下, 高频接线的材料多为多股合成的软铜线, 以便降低电流及涡流损耗。一般而言, 如果高压设备使用接地装置, 应当保证其接地电阻≤10Ω;如使用共用接地装置, 应保证接地电阻≤4Ω。在降水量少的季节, 应当对接地电阻进行检查, 除满足相应的标准外, 还应与往年的测得值进行对比, 不应有过大的增加。
除上述几种防治措施外, 还可以在发射机电源侧安装低通滤波器, 防止发射机的高频干扰信号影响整个电网的安全运行, 还可以防止电网中的高频信号干扰发射机的运行;为防止电源纹波的串扰, 可以在发射机的各级电路中安装桥式全波整流装置等等。总之, 高频电磁干扰危害的防治措施并不是单一的。
4 结语
现代科技的发展使得电气设备的应用范围不断提高, 这些设备一旦受到高频电磁干扰, 不仅会影响电气设备的正常运行, 还会对人体造成伤害。高频电磁干扰的形成因素相对复杂, 因此其防范措施也不仅限于某一种, 应当根据实际情况, 选择恰当的防治措施, 将高频电磁干扰的损害控制在最低限度。
参考文献
[1]王勇.大功率短波发射机高频谐波滤波器的原理及维护[J].广播电视信息, 2014, 10 (10) :81-84.
[2]吕胜杰.大功率短波广播的高频干扰分析及解决办法[J].科技视界, 2015, 9 (19) :70-70.
民航甚高频无线电通信干扰的探讨 篇3
1 民航甚高频无线电通信干扰
近年来, 随着各种电子工具的出炉, 无线电通信在手机、电视、广播、民航导航中都得到了广泛的应用, 但通信信号与电磁干扰信号是共存的, 在无线通信日益发展的同时, 信号干扰也与之俱兴, 尤其是在民航中, 无信通信干扰的存在严重威胁了飞机飞行的安全性, 甚高频作为民航飞机与机组塔台的联系媒介, 如果受到无用信号的干扰就会出现联络故障, 出现各种噪声或接收到的声音信号嘈杂不清, 致使机组人员无法顺利和指挥站的工作人员联系, 严重者将会导致空难的发生, 所以, 我们需要对民航中无线通讯中信号干扰做深入的了解。
2 无线通信干扰的种类
民航中的无线通信干扰信号主要有邻带干扰、频带外干扰、互调干扰和同频率干扰四种。
2.1 邻带干扰
邻带干扰是干扰信号的邻带能量与所要接收的正常信号的邻带能量同处一个频带上, 导致接收机接收的邻带信号中夹杂有无用信号, 造成了接收信号的不精确和噪声比的下降, 邻带干扰产生的原因是民航飞机设备本身的质量问题, 设备与国家规定的标准有偏颇使得信号接收出现问题。例如, 如果通信系统如果需要在多频道进行信号的接收, 1频道被用户1占用, 2频道被用户2占用, 两个频道之间的频率差为20KHz, 那么从理论上来讲, 1、2两个用户是互相不干扰的, 但假如其中一台仪器出现了故障, 尤其是设备质量导致的故障, 就会导致机器的发射频率的稳定性降低, 发射的信号的频带会加宽, 只是1、2两个频带产生交集。
2.2 频带外干扰
频带外干扰是指信号接收机接收到了正常频带和邻带以外的信号, 指示信号的接受力降低, 主要是发射机的杂辐射和接收机的杂辐射响应两种干扰。发射机的杂辐射产生原理是:在甚高频的低频区域, 一般都是通过晶体振荡器发出基本频率, 然后再经过多次的频率放大, 得到发射波最后经由无线通信设备的信号发射机发射出去, 但是在信号放大过程中, 放大器的非线性特征使得信号中产生了大量的谐波的分量, 在频率放大后如果得不到充分地滤波就会使产生的谐波与信号一起被放大然后发送出去, 使接受对应频率的接收机对信号的判断出错, 这种由接收机辐射产生的干扰信号只能从发射收机一段进行解决, 因此国家对各种信号发射机做了非常明确的规定, 以将其在辐射值控制在合理的范围之内进而减少发射波的杂辐射, 但往往会因为厂家的利欲熏心而是无线通信环境受到污染;收机的杂辐射响应一般是指, 接收机不光会接收到有用信号还会接收到频率之外的信号, 这种能力被称为杂辐射响应, 当接收机所收到的信号刚好是本接收机中频信号, 而且发射机对放大的杂辐射信号过滤不彻底, 接收机就会对此信号发生响应, 于是使得有用信号的受到了干扰。
2.3 互调干扰
互调干扰是民航甚高频干扰信号中最为严重的一类信号, 一般分为外部信号引起的互调干扰、接收机引起的互调干扰和发射机引起的互调干扰三种。
互调的产生需要一定的条件, 即干扰信号需要一定的幅度, 干扰频率与被干扰的接收机的特定接收频率之间存在一定的间隔关系, 特别的, 对于接收机互调干扰而言, 接收机和干扰信号需要同时处在工作状态。
发射机互调干扰是指多部发射机的信号同时施加到一台发射机, 由于功率放大器的非线性特征使得各路信号互调, 将产生的无用信号也发射出去影响接收机的正常信号接收的信号干扰。
接收机互调干扰是指多个干扰信号同时被一台接收机接收, 在混频时产生了可以被接收机接受的信号, 这种信号干扰能力大小主要取决于干扰信号的大小。
外部引起的互调干扰是由发射机的滤波器或者外部馈线电路的稳定性降低导致的, 在强射频场中发生互调而形成的干扰信号, 所以这种信号干扰最容易避免。
机场甚高频的频率一般在130MHz左右, 商业广播在88-108MHz左右, 可见两段信号的频率谱比较接近, 如果两系统的距离太小形成交叉区域就会造成信号的互调, 而且商业信号本身的功率就比较大, 经过多个非线性的放大器放大后落在民航信号频率段内就会对民航信号产生干扰, 可以通过物理间隔降低发射机的耦合、在发射极的信号发射端安装单向器或者以上两种方法相结合的办法预防民航甚高频的无线通信干扰。
2.4 同频率干扰
同频率干扰是指干扰信号和有用信号具有相同的频率, 但不是接收机需要的信号。在信号的接受过程中, 有用信号和无用信号都会被处理, 由于信号的载波不同会导致信号失真, 这种信号干扰主要是由同频波的接收机的距离太小导致的, 是干扰信号中相对较容易找到干扰源的一种信号干扰。
3 结束语
民航安全的保障是民航工作的重点, 在充满各种电磁干扰的电子时代, 无信通信干扰尤其是民航甚高频受到无用信号干扰后将会带来非常严重的后果, 所以我们应该首先对各种干扰信号的原理进行了解, 然后在这一基础上确定相应的减少电磁干扰的方案, 是信号干扰最小化, 与此同时, 还可以在机场周边设立通信信号的监控站, 对于各种外来信号进行隔离, 这样也会降低民航受到无用信号带来的安全威胁。
参考文献
[1]斯泰西.航空无线电通信系统与网络[J].北京:电子工业出版社, 2013 (18) .
高频干扰解决方案 篇4
RFID按照工作频率可分为低频、中频、超高频和微波等频段, 其中超高频主要工作范围800~900 MHz附近, 我国为超高频RFID划分的频段是840~845 MHz以及920~925 MHz。RFID系统主要由标签、阅读器和控制软件等组成, 其中产品的身份信息存储在标签中, 阅读器通过无线方式对于进入其工作范围内的标签进行清点、读写等操作, 控制软件主要完成对于识别到的信息进行过滤、存储、应用等操作。本文主要对于标签、阅读器进行多阅读器密集部署时系统间的相互干扰问题进行分析。
2 干扰来源和类型分析
2.1 干扰来源和类型
RFID超高频无线识别系统内可能存在的干扰主要有阅读器间的相互干扰、阅读器对于标签的干扰、标签间的相互干扰。干扰类型主要有同频干扰、邻信道干扰、信号阻塞干扰、互调干扰、杂散干扰。
2.2 自由空间波损耗
在自由空间里传播的电波不产生反射、散射、绕射和吸收等现象, 只存在因扩散而造成的衰减。所以, 其基本传输损耗L可由式 (1) 计算:
式 (1) 中L表示损耗, 单位d B;f表示传输频率, 单位MHz;d表示传输距离, 单位km。
本文在分析时, 对于空间无线信号的衰减采用自由空间波损耗公式进行计算。
3 干扰分析基础
3.1 干扰判断方法
对于是否存在干扰的判断, 主要采用国家正式发布的《800/900 MHz频段射频识别 (RFID) 技术应用规定 (试行) 》中的相关指标要求进行;对于“规定”中没有的指标, 则通过工作经验和具体仿真数据推算给出, 以此作为判断是否干扰的依据。
3.2 阅读器基本射频指标
(1) 发射机 (TX) :
射频口发射功率:20 d Bm~33 d Bm (注:最高发射功率按照射频口极端发射33 d Bm进行分析) ;
信号带宽:250 k Hz;
相邻信道功率:40 d Bc (第一邻道) ;60 d Bc (第二邻道) ;
杂散发射:工作时-36 d Bm (30 MHz~1 GHz) ;待机时-57 d Bm (30 MHz~1 GHz) ;
(2) 接收机 (RX) :
接收灵敏度:-65 d Bm (经验) ;
解调门限:8 d Bc (经验) ;
抗阻塞信号强度:接收机电路中带内阻塞性能主要靠基带放大器之前的LPF滤波器实现, 采用如图1所示的电路仿真。LPF滤波的仿真数据如表1所示。
根据实际电路测试, 在偏离有用信号中心频率1 MHz时, 所要求的阻塞干扰信号强度不能大于-35 d Bm;据此根据仿真的模型可以得到其他信道所对应阻塞信号的要求, 以此作为干扰判断标准。
(3) 邻道抗扰
对于邻信道干扰信号的抑制在电路中主要通过在基带部分通过带通滤波来实现, 在此按照最高速率160 kb/s进行估算分析, 采用如图2所示的仿真电路。
根据仿真结果, 在反向信号速率160 kb/s时, 在其邻信道250 k Hz处衰减为9.12 d Bc;
据此, 邻道抗扰性能:第一邻道信号 (偏移250 k Hz) 经过带通滤波器后干扰信号将衰减9.12 d Bc。
(4) 天线:阅读器天线按照10 d Bi增益进行计算。
3.3 标签的基本射频指标
(1) 发射部分 (TX) :
天线的反射效率:按照20%考虑 (相当于-7 d B) ;
标签芯片接收最大允许功率:20 d Bm。
(2) 接收部分 (RX) :
启动门限:-18 d Bm;
解调门限:10 d B。
(3) 天线:标签天线按照-1 d Bi增益进行计算。
4 干扰分析
4.1 阅读器间相互干扰-同频干扰
分析条件: (1) 阅读器A和B工作在同一频率上 (922.5 MHz) (B作为干扰源) ;
(2) 阅读器A在阅读器B的天线主要辐射方向上, 二者极化方式相同。
判断方法:考察由阅读器B的泄露到A的功率是否大于-73 d Bm (-65 dbm-8 d Bc) 。
分析结果见表2 (表格中数据按照自由空间波衰减再加上发射和接收天线增益得出) 。
分析结论:
(1) 阅读器间在天线辐射方向上存在同频干扰;
(2) 两阅读器若要同频共存时, 需要考虑天线间的隔离度, 如在EIRP为32 d Bm (发射功率20 d Bm) , 阅读器间距为9 m时, 天线的隔离度要大于64.38 d Bc。
4.2 阅读器间相互干扰-信号阻塞干扰
分析条件: (1) 阅读器B工作在阅读器A (工作频率922.5 MHz) 相距1 MHz的频率上 (B作为干扰源) ;
(2) 阅读器A在阅读器B的天线主要辐射方向上, 二者极化方式相同。分析结果见表3 (表格中数据按照自由空间波衰减再加上发射和接收天线增益得出) 。
分析结论:
(1) 两阅读器在工作频带内 (间隔4的频点) , 在天线辐射方向上会产生阻塞干扰;
(2) 两阅读器在架设时需要考虑天线间的隔离度, 如在EIRP为32 d Bm (发射功率20 d Bm) , 阅读器间距为9 m时, 天线的隔离度要大于26.38d Bc;
(3) 根据仿真结果, 当两阅读器在工作频带内 (间隔10个频点) , 在阅读器间隔5 m以上时, 无阻塞干扰。
4.3 阅读器间相互干扰-邻信道干扰
分析条件: (1) 阅读器B工作在阅读器A (工作频率922.5 MHz) 的相邻频率上 (B作为干扰源) ;
(2) 阅读器A在阅读器B的天线主要辐射方向上, 二者极化方式相同。
判断方法:考察阅读器A对于B的邻道抑制能力是否超过:-60.88 d Bm (-65 dbm+3 d B-8 d Bc+9.12d Bc) @250 k Hz。
分析结果见表4 (表格中数据干扰信号经过自由空间波衰减后, 将衰减后的干扰信号折算到有用信号的相邻信道上, 再加上阅读器发射和接收天线增益后得出) 。
分析结论:
(1) 两阅读器工作在第一、第二相邻信道上时, 在天线辐射方向上无法共存;
(2) 两阅读器工作在间隔2个信道上时, 基本可以共存 (具体见上表中绿色部分) 。
4.4 阅读器间相互干扰-杂散干扰
分析条件: (1) 阅读器B工作在922.5 MHz频率上 (B作为干扰源) ;
(2) 阅读器A在阅读器B的天线主要辐射方向上, 二者极化方式相同。
判断方法:考察阅读器B的杂散信号对于A的影响是否超过:-70 d Bm (-65 d Bm+3 d B-8 d Bc) 。
分析结果见表5 (表中数据主要考虑干扰源的杂散信号按照自由空间波衰减再加上阅读器发射和接收天线增益后得出) 。
分析结论:
(1) 阅读在发射状态时, 间距超过13.3 m以上阅读器的杂散信号不会对其他阅读器产生干扰;
(2) 阅读器在待机状态时, 间距超过1.2 m其杂散信号不会对其他阅读器产生干扰。
4.5 阅读器对标签的干扰-同频干扰
分析条件: (1) 阅读器A和B工作在同一频率上 (922.5MHz) , 发射相同的功率 (B作为干扰源) , A与标签通讯;
(2) 标签在阅读器A和阅读器B的天线主要辐射方向上, 二者极化方式相同。
判断方法:考察由阅读器B对于标签接受能力的影响:功率是否大于-25 d Bm (-18 d Bm+3 d B-10 d Bc) 。
分析结果见表6 (表格中数据按照自由空间波衰减再加上阅读器和标签天线增益后得出) 。
分析结论:
阅读器同频对标签的干扰, 在天线辐射方向上, 至少需要超过15 m以上才会无干扰 (此时干扰阅读器的EIRP为30 d Bm (20 d Bm+10 d Bi) 。
4.6 阅读器对标签的干扰-阻塞干扰
分析条件: (1) 阅读器A和B工作在同一频率上 (922.5 MHz) , 发射相同的功率, (B作为干扰源) , A与标签通讯;
(2) 标签在阅读器A和阅读器B的天线主要辐射方向上, 二者极化方式相同。
判断方法:考察阅读器是否超过标签能够接受的最大信号功率:20 d Bm。
分析结果见表7 (表格中数据按照自由空间波衰减再加上阅读器和标签的天线增益后得出) 。
分析结论:阅读器不会对标签产生阻塞干扰。
4.7 阅读器对标签的干扰-邻道干扰
分析条件: (1) 阅读器B工作在阅读器A (工作频率922.5 MHz) 的相邻频率上 (B作为干扰源) , A与标签通讯;
(2) 标签在阅读器A和阅读器B的天线主要辐射方向上, 二者极化方式相同。
判断方法:考察阅读器B的邻道功率对于标签的影响能力:是否大于-25 d Bm (-18 dbm+3 d B-10 d Bc) 。
分析结果见表8 (表格中数据时阅读器的相邻邻道信号经过空中自由波衰减再加上阅读器和标签的天线增益后得出) 。
分析结论:阅读器不会对标签产生邻信道干扰。
4.8 阅读器对标签的干扰-杂散干扰
分析条件: (1) 阅读器B工作在阅读器A (工作频率922.5 MHz) 的频率上 (B作为干扰源) , A与标签通讯;
(2) 标签在阅读器A和阅读器B的天线主要辐射方向上, 二者极化方式相同。
判断方法:考察阅读器B的杂散信号对于A的影响是否超过:-25 d Bm (-18 dbm+3 d B-10 d Bc) 。
分析结果见表9 (表格中数据主要考虑阅读器的杂散信号按照自由空间波衰减再加上阅读器发射和接收天线增益后得出) 。
分析结论:阅读器不会对标签产生杂散干扰。
4.9 标签间的相互干扰
标签间的相互干扰主要体现在标签散射或者反射阅读器的信号时对于和工作阅读器通讯的其他标签的影响。
此时, 在系统工作频率为922.5 MHz时, 可以分为两种情况:
(1) 对于标签相距很近, 小于1 m, 此时需要用近场模型计算, 可参见高频场分析方法, 本文在此不作分析, 其结论是无影响;
(2) 对于标签间距1m以上时, 标签大于1 m的情况, 此时可将标签散射的能量当作干扰阅读器的发射功率, 利用上文阅读器对于标签的干扰方法, 可知对于其他标签无影响。
分析结论:通过分析, 标签间不会产生相互干扰。
5 干扰分析结果
对于RFID系统内部对于干扰的分析情况汇总如表10。
由表10分析可知, RFID超高频系统内的主要干扰来源于阅读器相互间的干扰, 这要求我们在进行工程施工时, 在空间安放上、工作频率设置上注意进行避让。多阅读器密集部署时, 阅读器间的间距最好大于1.2 m, 同时在天线和整体系统上进行统一考虑, 建议以下方式:
(1) 阅读器采用定向天线, 在辐射方向上相互错开;
(2) 阅读器器天线通过在垂直方向上拉开距离, 以增加天线间的隔离度;
(3) 在阅读器工作频率上进行设置, 通过频率规划以降低阅读器间的相互干扰;
(4) 系统统一时钟, 使得各阅读器保持同步, 通过相邻阅读器分配不同工作时隙来避免干扰;
(5) 调整相邻阅读器的基带速率, 如分别工作在40 kb/s、80 kb/s或160 kb/s等, 通过基带带通滤波器来降低相互的干扰;
(6) 通过调整阅读器的发射功率, 以此来调整阅读器的覆盖范围, 通过优化区分不同阅读器的功率来减少交叉覆盖的几率, 以此降低相互间的干扰;
(7) 提前探测冲突阅读器的情况, 从而调整发射时间、频率等以此来避免干扰。
6 结语
本文通过理论分析和数据仿真, 从无线干扰的角度分析出阅读器间、阅读器和标签之间以及标签间的相关干扰情况, 得出可能存在的干扰, 同时根据分析结果给出了在多阅读器进行密集部署时需要注意的地方, 给系统部署和工程部署提供理论基础。
高频干扰解决方案 篇5
随着我国经济社会的发展, 调频广播业务和民航业务也在高速的发展。特别是近几年新建机场和新增航线越来越多, 调频广播台站数量庞大, 分布较为密集, 而调频广播频段邻近航空无线电专用频段, 导致调频广播业务[1]对航空导航和民航通信的干扰日益凸显, 这两种业务的干扰分析和研究已经引起民航、广电和一些科研机构的重视。以往的研究多限于FM广播业务对航空导航的仪表着陆系统 (ILS, Instrument Landing System) 和甚高频全向信标 (VOR, Very High Frequency Omnidirectional Range) [2]的干扰分析, 就FM广播业务对甚高频地空通信COM (VHF air-ground communication) 的干扰分析[3]研究较少, 本文就FM广播业务对甚高频地空通信COM的干扰分析[3]做了初步的研究。
通过分析其干扰机理, 有利于找到干扰源, 防范此类干扰。
1 甚高频地空通信业务与FM广播业务
我国FM广播的调频频率规定范围为87MHz~108MHz。从87.0MHz开始至107.9MHz按0.1MHz的频率间隔设置电台, 射频主载波的调制方式为频率调制, 对应于100%调制时的频偏为±75k Hz。
COM业务用于空中交通管制、航空管理及对空广播通信, 主要由甚高频发射机、甚高频收信机、天线等组成, 调制方式为调幅 (AM) 。COM工作频段在118MHz~137MHz, 可能使用的频率有:118.0, 118.00833, 118.01667, 118.025, 118.0333, 118.04167, 118.050, …, 136.975MHz, 信道间隔25k Hz。
COM的频段高于我国FM广播所使用频段, 且调制方式完全不同, 正如前言所说, 干扰依然存在。FM对COM的干扰有A1、B1、B2三类, 其中一类是由多部同台址广播发射机产生的互调产物落入航空业务频段造成的干扰, 这种情况称之为A1类干扰, 一类是航空频段以外的广播信号使接收机变为非线性状态, 可能会使航空接收机产生互调, 这种情况称之为B1类干扰。
FM产生三阶互调产物形式为:
式中:
fintermod:互调产物频率 (MHz) 。
f1, f2, f3:广播频率 (MHz) 且f1≥f2>f3。
例如:f1=106.9 MHz f2=101.7 MHz f3=89.5 MHz
三阶互调信号fintermod为119.1MHz>118.0MHz, 落在COM工作频段。
A1类或B1类互调信号频谱图很复杂, 波形和带宽都发生了变化, 但本质上还是调频信号。地对空通信COM经常能收能听到FM广播声音, 原因可能是调制混杂引起的干扰和频率调制引起干扰。
2 由调制混杂引起干扰
由于调制混杂引起的干扰, 机理主要有以下三类:
1.发射机的老化或者本身发射机的线性度不好 (输出压缩点低) , 导致线性度减低, 使AM-PM (幅度相位调制) 的影响变大, 交调指标变差, 在发出的FM信号中夹杂了很多幅度调制的信息。使得该幅度信息被高灵敏度的AM接收机接收。
系统由于线性度不好, 对不同频率分量具有不同的增益幅值。例如, 输入信号为:
频率响应为:
幅度为:
输出响应的傅里叶变换:
所以输出信号为:
由图1可见, 输出波形发生了幅度失真。
2.调制设备的质量差, 对音频信号没有做很好的隔离, 导致音频幅度信息叠加到电源系统, 进而使输出的信号带有幅度调制信息, 或者音频幅度信息被叠加到本振系统, 使本振输出有音频幅度波动, 继而使最终的输出信号在幅度上带有调制信号。
3.解调器的使用问题, 在AM解调中, 一般使用包络和同步 (相干解调) 两种解调方法, 当使用同步解调的时候, 更容易将FM信号的音频信息解调出来。如图2的AM同步解调和图3的FM相干解调, 其电路原理非常相似, 而在具体的电路实现上更加相似, 使得AM同步解调电路具备在一定条件下解调FM音频信号的可能性。
3 由频率调制引起干扰
由因频率调制引起干扰, 主要有以下2类:
1.部分FM调制设备输出, 没有通过无线电设备管理的相关测试和核准。本身对谐波的处理就不好, 这些设备的二次谐波很容易落到航空频段, 加上调制不纯净, 导致航空接收机收到并解调出音频信息。
2.部分频率的空间调制, 导致一些新生成的频率落到航空频段, 多发生在原始信号功率较大的情况。
空间调制指的是用空间而不是电路来实现的幅度调制[4], 由调幅波数学表达式,
等号右边第一项包含载波, 第二项为上边带, 第三项为下边带。如果发射机分别产生满足一定关系的载波、上边带和下边带信号, 并由不同的天线分别辐射, 接收机收到这3组信号, 就等同于收到一个调幅波, 也就是实现了空间调制。当频率满足一定关系时, 可能新生成落在航空频段的频率信号, 从而干扰COM通信。
4 小结
本文详细分析了FM广播对甚高频地空通信COM干扰的机理, 给出的干扰机理对于防范此类干扰具有重要意义, 防范此类干扰可在分析干扰机理的基础上改进相应的硬件设备指标, 比如改进发射机的线性特性、良好的音频信号隔离、在干扰强烈时使用包络解调、良好的谐波抑制等。
但由于现今还缺乏统一和确切的干扰计算标准, 使得无法对防范此类干扰的硬件设备指标进行参数化, 广播和民航部门可采用类似频谱感知设备来进行信号监测, 在此基础上对产生干扰的广播信号进行合理管控。
参考文献
[1]GB/T 4311-2000.米波调频广播技术规范[S].
[2]ITU-R SM.1009-1-1995.Compatibility between the soundbroadcasting service in the band of about 87-108 MHz and the aeronautical services in the band 108~137 MHz[S].
[3]甚高频地空通信地面设备通用规范第1部分:甚高频设备技术要求[S].
[4]郭慧泉, 林冬梅.空间调制的讨论[J].中国民航飞行学院学报, 2000 (3) .
高频干扰解决方案 篇6
随着民航事业的迅速发展,空管频率资源的紧张现象日益严重,日趋复杂的电磁环境也为甚高频通信带来了严峻的挑战。本文结合工作实践,针对石家庄国际机场空管局的甚高频干扰问题进行理论分析,总结带阻滤波器在对抗甚高频互调干扰时的应用,探讨带阻滤波器在甚高频通信中可能的应用方向。
1互调干扰和带阻滤波器
1.1互调干扰的形成
互调干扰是指当多个频率信号同时输入收、发信机时,由于非线性作用,多个频率叠加后产生新的频率,这个频率有时会恰好等于或接近有用信号频率而顺利通过接收机,这就是互调干扰,其中三阶互调在实际工作中影响最严重。一般而言的两个频率的三阶互调干扰的计算公式为:
式中fC和fD为fA和fB两个频率叠加产生的三阶互调干扰。而如果三个频率fA、fB和fC相互叠加,情况就会更加复杂,除了上述三阶互调信号外,还有诸如fA+fB-fC,fA-fB+fC,-fA+fB+fC等新的三阶互调干扰。
1.2带阻滤波器
带阻滤波器(BSF)是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。其中点阻滤波器是一种特殊的带阻滤波器,它的阻带范围极小,有着很高的Q值。理想带阻滤波器在阻带内的增益为零。带阻滤波器的中心频率f0和抑制带宽BW之间的关系为:
式中,Q为品质因数,fH为带阻滤波器的上限频率,fL为带阻滤波器的下限频率,其中fH>fL。带宽BW越窄,品质因数Q越高。带阻滤波器作为滤波器的一种,适用于抑制高功率发射机、非线性功放的杂散频谱等。
二、带阻滤波器应用实例
石家庄国际机场进近管制区需新增一个单机信道。信道由R&S公司的GB409单机遥控盒和XU4200电台组成。单机遥控盒使用频率为进近主频/进近备频,未加装滤波器。在安装及调试完成后发现,单机遥控盒会收到地面席管制员的通话声,影响进近管制员的使用。为了这一干扰,工作人员采用了多种方法。首先,对甚高频电台的净噪门限进行了调节,将净噪门限S/N值调整到了20d B,而RSSI值调整到了35u V,未能消除干扰。其次,调整地面频率的发射天线与单机遥控盒的天线之间的距离,增大距离后干扰降低,但仍未消除。最后,尝试使用带阻滤波器针对地面频率进行陷波。所用带阻滤波器调整后的参数如下:
然后在单机遥控盒至天线之间加装带阻滤波器,监听单机遥控盒接收信号发现地面频率的干扰已经消除,而进近主频/进近备频的正常使用不受影响。管制员使用时未发现异常,问题得到解决。由三阶互调干扰的公式,结合石家庄机场甚高频通信频率,有可能产生接近进近主频的三阶互调信号的频率组合是地面频率+塔台备频-进近备频≈进近主频。在加装带阻滤波器后,使得产生三阶互调的一个基波频率被抑制,此次干扰被有效抑制。这一应用实例表明,在甚高频通信中,带阻滤波器具有阻隔的无用信号作用。当实际工作中出现了互调干扰的现象且无法采用常规手段对其进行有效抑制时,带阻滤波器就会成为一种有效的手段。
三、甚高频通信中互调干扰的分析
甚高频无线通信过程中,通信系统可能受到许多因素的干扰,而互调干扰是影响最为严重的干扰。在实际工作中,同样使用甚高频通信的广播电台经常会干扰到民航通信,本文通过实例总结出一个方法,通过分析接收的干扰信号,判定基波频率,然后在接收机前端加装带阻滤波器的方式,来有效抑制互调干扰,从而克服广播电台对民航通信的干扰。
结论:随着经济的发展,甚高频频段日渐拥挤,互调干扰已成为民航通信中最严重的干扰。广播电台导致的互调干扰、民航通信系统内部频段之间的互调干扰都对民航通信系统造成严重影响。分析互调信号的频率组成并合理使用中心频率为基波频率的带阻滤波器对于克服民航通信中的互调干扰有实用价值。
摘要：民航地空通信中,电磁环境的日益恶化导致各种干扰现象逐渐增多,其中,互调干扰是其中的主要干扰类型。本文通过对石家庄机场在增设甚高频信道时使用带阻滤波器克服互调干扰这一实例的研究,总结通过使用带阻滤波器抑制互调干扰的基波频率来达到克服互调干扰的方法。
关键词：带阻滤波器,互调干扰,基波频率,甚高频地空通信
参考文献
[1]约翰·克劳斯.天线[M].北京:电子工业出版社,2006.
[2]陈邦媛.射频通信电路[M].北京:科学出版社,2006.
[3]钟锋.民航甚高频电台常见干扰分析[J].中国无线电管理,2000(6)