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1、无线电通信中的同址干扰问题分析摘要:在现代战争中,战术电台车一般都同时装有多部短波与超短波电台,当众多波长不同的电台在同一个狭小的区域工作时,由于天线之间相隔很近,发出的新电磁波会对周围的接收天线造成很大的电磁干扰,即同址干扰。本文将对减敏损耗与通信距离之间存在的关系进行探索,从而找到同址干扰对通信影响的真正原因。 关键词:同址干扰减敏损耗耦合度 :TN919.4:A:1007-9416(2011)04-0024-02 1、天线间的耦合度测量分析 耦合度是用来判断天线之间的干扰程度与电台之间射频传送的损耗判断的重要参数。在对无线电台的
2、同址干扰分析中,天线间耦合度数值是必要的客观因素。耦合度的计算与天线的近、远场区域的划分有十分密切的关系,近场区(菲涅耳区)天线耦合度的计算比较困难,通常情况下,最准确可靠的方法便是通过实际场景中多次的测量来统计求平均值。如图1,搭建耦合度测试平台,在车载的条件下,使无线电台和功率计与车内部的馈线连接,不断改变无线电频率来完成对各个频率点的天线耦合度测量。 图1中,天线的距离dm为2m,发射机的功率100Hz,扫频范围30MHz到88MHz,步长1MHz,空气腔距离车体天线的距离大于四分之一波长,精度为0.01。通过实际测量与仿真测量的对比结果
3、可以精准地反应天线之间的耦合状况,如图3。 2、同址干扰的影响 一般来说,同址工作电台有两种情况:如图3(a),两部无线电台同处一辆战术电台车上,有固定天线间距;在图3(b)中,两部电台置于间距为dx的两车内,dx可变,距离为d的电台是正常的通信方。 因为同址的无线电台距离比较近,发射信号会对临近接收机产生比较强的干扰信号,进而使接收机阻塞或减敏。通过以下的具体计算模型,进一步判断阻塞干扰: (2)Pim=Pt-L-Pe-Ps其中,Pt为同址的发射机;L是同址干扰信号的传输损耗;Pe是接收机的动态范围;Ps是接收机的灵敏度。通过对Pim的
4、数值正负来判断接收机是否堵塞。传输损耗的表达式如下: (3)L=LtCLr,其中,C是前面所提到的天线的耦合度;Lt是发射机的馈线损耗;Lr是接收机馈线损耗,馈线损耗的计算公式如下: (4)L=lengt响。而所谓的减敏,是由于临近的发射机产生的强信号引起了同址接收机前端输入级进入了非线性状态,进而导致了接收机背景噪声增加,使得输入信噪比降低。所以对减敏影响计算时,需要仔细考虑分析接收机前端的非线性因素。图4所标出的各个数值分别是各部分的损耗、增益噪声等。 接收机的灵敏度计算公式为:(5)Ps=10log(KTa)NF10logB(SNR)
5、,min,其中,K是伯尔曼参数,Ta是实验环境温度,NF是接收机的等效噪声;B是噪声等效宽带;(SNR),min是接收机的输出端所需要的信噪比。通过图4中各个部分的噪声系数进行计算,当(SNR),min取值为6dB时,可以使接收机输出端的信噪比达到10dB,此时灵敏度可看做基准信号电平Pref。由此得到接收机输出的信噪比计算式是: (6)S/N=Pd-Pref(S/N)ref其中,S/N是无线干扰时的信噪比,Pd是期望信号电平,Pref是基准信号电平,(S/N)ref是在基准信号电平之下的信噪比。 对于图4中的射频滤波器对周围干扰信号的衰减,
6、文献[1]通过对一组典型信号选择性数值进行多项式插值,得到不同频率间隔之下的衰减量。根据衰减量与频率的间隔之间的经验计算公式: (7)Af=10log[1275a228*104a4],其中,a=(fa/f0)-(f0/fs),f0是接收机的工作频率,因此,在干扰存在时,信噪比为: (8)(S/N)des=(S/N)-Lsen同址的无线电发射机影响同址的接收机的通信质量,使其信噪比降低,通信距离缩短,误码率上升。根据式(6)和式(8)可以发现,当存在干扰时,接收机信噪比会下降,从而使接收机的系统退化。若想使接收机性能恒定,就必须增加式(6)中期
7、望信号Pd的大小,从而保持稳定的误码率指标。如果Pd1与Pd0分别为干扰存在、不存在时候,想使接收机达到相同的信噪比所需的信号电平,则: (9)Pd1-Pd0=Lsen可以采用损耗最大的和最小的两个传输模型作为上下限,进而得到等价传输距离的范围。假如不存在干扰,保持误码率恒定时通信距离是10km,则当干扰信号存在时候,为了使误码率稳定,接收机的减敏量与实际通信距离变化如图5,具体取值与电台所处实际地理环境有关。 5、结语 一般在现代战术指挥车中均装有HF/VHE等隶属于不同X络的电台,有一定的概率会同时工作,此时必然会对接收机产生影响。本文
8、从对同址电台之间的相互影响进行了分析,并对其中的频率间隔、信噪比、减敏损耗、通信距离等相互关系进行了探索,这对于通信指挥车的设计、预测干
