无线电通信中的电磁兼容研究

2019-01-16肖雨柏青青王丽丽

中国设备工程 2019年12期

肖雨，柏青青，王丽丽

（中国信息通信研究院西部分院（重庆信息通信研究院），重庆 401336）

目前无线电通信设备已经被广泛应用于人类生产生活中，它极大地改变甚至颠覆了人类的生产生活习惯与进程。但无线电通信设备受到外界因素干扰所造成的信号传输不稳甚至阻断问题则让其技术应用稳定性有所下降。为此人们提出并深度研究了电磁兼容问题，希望通过这一技术理念解决无线电通信设备的信号传输问题，最大限度地降低干扰的因素影响，优化电磁兼容技术综合运用水平。

1 电磁兼容理论概述

无线电通信系统是可将各种科学合理与集散技术方式汇聚为一体并进行综合配置、运行、规划和管理的，即它实现了无线电系统与无线电通信设备之间的相互兼容，可有效消除无线电通信系统中存在的各种干扰因素。在分析系统整个的通信规范过程中，必须把握无线电通信系统中所涉及的各种合理性规范内容，例如，要保证通信设备的配置与性能稳定性，争取实现对通信设备技术指标的有效规划，提高设备技术应用指标性能与应用质量。所以说，大量借鉴应用电磁兼容可为设备配置提供重要的技术借鉴与参考依据，要充分结合设计阶段的参考依据对电磁干扰处理基础进行局部调整，为系统配置提供重要依据，杜绝各种不利干扰因素的产生，实现对无线通信环境的有效改善，提高无线电通信整体质量，优化通信系统稳定性与高效率运行能力。

2 电磁兼容与无线电通信系统干扰因素分析

2.1 无线电通信系统干扰的基本分类与分析

根据干扰因素对无线电通信系统所产生的影响程度进行分类可大体分为2 类：分别为自然干扰与人为干扰。自然干扰所产生的干扰源是不可控制的，如大气噪声干扰、太阳噪声干扰、宇宙噪声干扰等；而人为干扰则相对简单，人类可预测知晓它的干扰源，同时可控。人为干扰方式还可细分为两类：无线电通信系统内部相互干扰以及其他系统对无线电通信系统的外来干扰。无线电通信系统内部相互干扰又能细分出4 类干扰，分别为同频干扰、临聘干扰、谐波杂散干扰以及互调干扰。所有可产生电磁波的装置设备都能形成电磁波干扰。

2.2 无线电通信系统信号干扰与电磁兼容

一般来说，无线电通信系统处于公共电磁环境中，所以系统遭受内外部电磁干扰也不足为奇，为了降低这种干扰影响，人们研究得出了“电磁兼容”这一概念。目前，无线电通信系统会采用1000MHz 以下频段，其对通信质量影响偏大，在无线电通信系统中容易产生上述的4 类干扰现象，下文将展开逐一解读分析。

首先是同频干扰，同频信号是指其他信号源所发出的与目标信号频率相同或接近的信号干扰，这种信号干扰叠加育原有信号源上，形成同频干扰信号。同频干扰信号是可以放大检波的，在信号中就含有包括扩寄生调幅、寄生调频等调幅分量内容，产生干扰信号的部分就是寄生分量部分。由于无线电通信系统通常采用频率空间复用方式实现无线电移动通信，因此，不同无线电通信系统之间产生同频局部区域信号干扰现象非常正常。在同频干扰中需要合理分析无线电移动通信的质量，其干扰的极限值部分应该由射频保护比例决定，换言之，要客观分析信号接收输入端可接受有用信号与无用信号之间的最低比值，结合这一最低比值采用相同或相近信道的最小保护距离，再在同频道复用保护距离可满足通信质量要求。在复用保护距离过程中还要分析无线电移动通信系统的基本调制方式、使用频率与传播特性，以此优化调节信号覆盖半径范围与通信频率，最终提高远程通信质量。

其次是邻频干扰，当系统中接收机中中频滤波器与发射机在相邻频道带内不合理分布时，他们的频谱分布也会出现混乱情况，如此情况可能会抑制邻道系统产生干扰信号。此时，要利用电磁兼容能力提高接收机端的选择性，最大限度地减少信号场强的变化范围，确保信道间隔与频率稳定性均合理到位。

再则是互调干扰，两个或两个以上的信号同时传播作用于同一个非线性元件上会产生多种频率的信号组合，同时产生互调干扰，互调干扰产生的原因主要是发射机、接收机互调或者外部效应互调。就以外部效应互调干扰为例，当系统中发射机的天线以及高频滤波器接触不良强射频电场时，检波作用就会出现，此时必须保证插接件基础良好，如此可避免信号干扰问题的发生。具体深入分析，合理抑制互调干扰的方法可选择适当优化频率组合，特别是要加大频道间隔，控制发射机的耦合损耗，同时提高发射机的发射功率。

最后还有谐波杂散干扰，当发射机谐波与其寄生辐射对接并形成相互干扰后，无线电干扰源就会逐渐增大，对系统产生剧烈的谐波杂散干扰。比较常见的伴音载频干扰，其干扰中的谐波会在900MHz 左右的移动通信信号工作频带中，形成系统通信干扰源。一般情况下，要通过提高发射机的性能指标降低杂散辐射强度，同时像无线电通信系统站址合理布局，增加发射机之间隔离度，也能有效降低谐波杂散的干扰影响。

3 案例分析——军用舰船中的无线电通信电磁兼容问题

电磁兼容是可应用于各种各样的干扰信号环境中的，它能够深度分析周边自然界中的电磁环境内容，分析电场与磁场在实际环境中的相互促进关注与变化过程。一般来说，军用舰船在海上航行时会受到来自大气中的无线电噪声干扰，严重时还要经历电磁暴或雷暴现象，为了有效地解决这种自然界信号干扰问题，军用舰船应该在无线电通信电磁兼容技术方面实现深度调整优化，结合以下4 点问题展开分析，合理处理出海航行期间所面临的各种电磁兼容问题，解决来自自然界的信号强干扰影响。

3.1 无线电通信装备增设

首先，军用舰船可考虑在原有基础上继续增设无线电通信装备系统，因为原有装备中天线距离舰船发射机距离太近，且天线的馈线电缆屏蔽层必须良好接地。增设的无线电通信装备系统就能满足这两点，且可设置电阻值在0.5Ω 以内。在该基础上，可不断地提高发射机的输出功率，当发射机输出功率越大时，军用舰船上所增设的无线电通信装备系统接地电阻就会越来越小。

3.2 地线连接线的选择

考虑到军用舰船上的无线电装备主机端必须做到电源效果及接地效果良好，同时电阻值在0.5Ω 以内，所以在地线设计方面则要保证它的连接线不会过长，在实际操作中，可选择铜皮线配合浇足的铜蛇皮线进行连接。当然，考虑到军用舰船作为海上交通工具的特殊性，需要做到地线焊接连接，具体原因就是避免海水潮气导致地线连接处被快速氧化，进而使地线接地电阻增加，降低系统各项通信指标能力，甚至出现系统崩溃情况。通常情况下，对于舰船上的收信机一端来说，系统在信号收听过程中必然受到较大干扰，甚至出现无法正常通信的情况，因此必须做到对发信机工作频率与谐波的有效调整，合理归纳各种寄生频率辐射源和杂散辐射源，深入分析辐射源的具体辐射情况与辐射数值，减少它们对军用舰船无线电通信过程的影响。

3.3 供电线路负荷量的分析

分析军用舰船各个供电线路的负荷量，看其是否满足临时加装通信电台负荷的要求。为此军用舰船上的供电电源供电线路应提供两种供电环境，即交流电环境与直流电环境，结合两种供电环境分析供电线路负荷量，查处可能存在的各种技术故障原因，必要时要快速修改电源供电方案，有效确保无线电通信装备可实现持续、安全稳定的通信联络功能，保证海上舰船运行始终处于安全状态。