无线基站中互调干扰的危害性

及治理方法

文/重庆市奥林电子技术公司

一、什么是互调干扰

     在同一个地点，有两台发射机以上，就可能产生互调干扰。发射机A发出的射频信号f_A从空中再通过发射机B的天线，进入发射机B的功放级，与该机发射频率f_B相互调制，产生出第三个频率f_C。反之，同时产生f_D。所以，在该处两台发射机发出四个频点的射频功率信号。其中f_C和f_D是互调产物（见图一）。

    发信机互调的大小取决于两个因素，即发信机之间的耦合衰耗Ac及每部发信机的互调转换衰耗Ai。Ac又称天线隔离度，是指一部发射机所发射的信号功率，与该信号到达另一部可能产生互调产物的发射机输出级的功率比值，以dB计。一般要求≥50dB。

    Ai是外来干扰信号功率和互调产物功率的比值（两者均在发射机输出级测量），单位是dB。一般晶体管发信机的Ai约为5～20 dB。

    在150MHz频段为了达到Ac≥50dB的指标，两根天线垂直放置间距需>6M，水平间距>80米。（见《移动通信工程》人民邮电出版社.P494）

二、互调产物的危害性

    许多人对互调干扰有错误的认识，认为干扰是对别的寻呼台干扰，其实不然，互调干扰大概有以下几种危害，不但害人也害已。

    1、对发射机的危害

    当发信机调试好后，它的工作频率f_O是处在输出电路的最佳谐振点上。这时电路的电流应是最小。反之，电路工作失谐，元件发热严重，大大增加发信机的故障率，减少其寿命。

   2、降低有效功率

     一般来说，发射机的功率测量采用直通式功率计，有一定的带宽（有的带宽达1千MHz）。由于功率是频谱能量的积分，所以，直通式功率计测出来的功率是有效主频功率和无用的互调产物功率总和。如功率计显示100W，有可能实际主频f_O的功率仅有80W。其余20W是互调产物的功率以及杂波分量之功率（见图2）。

     3、畸变主频f_O的频谱

     主频频谱畸变后（见图3），使Bp机收到射频的信号，经解调，数据相位将发生严重的抖动，使BP机产生误码。（标准的抖动应小于1/4t）。结果是大大减少了系统覆盖的范围。

    4、干扰空间电波秩序

    互调产物也是由发射机发出的射频能量信号，该信号与另一台发射机再次互调，还会产生另一个互调产物。所以，在发射机多的基站上空，有许许多多无序频谱能量，有的人称之为背景噪声。这些信号，与其它差转接收机频率或寻呼Bp机频率相同的概率非常之大。因而，治理由互调干扰引起空间电波秩序紊乱是刻不容缓的。

三、解决互调干扰的办法

合理地分配频率资源，发射机与发射机之间拉开距离，是解决互调干扰最有力的方法。但是，由于频率资源紧张，可安放基站的有利制高点也有限，从而使许多发射机拥挤在一块，谁都不愿撤开，势必产生空间污染。

下面对几种抗干扰器件作简单介绍。

    1、单向器

    单向器又称单向滤波器、单向隔离器。它是从微波器件—环行器原理上发展起来的，专门为无线寻呼发射机设计，具有吸收从外界通过天馈系统进入发射机的干扰信号之能量，以及有保护发射机，减少故障率等功能。

    单向滤波器由精密烧结和研磨的旋磁、恒磁为主，配以微带电感、电容、电阻、腔体等组成耦合、谐振、滤波电路。在旋转磁场作用下，电磁波信号具有单向传递的特性。信号旋转120度几乎无损伤地从输出端出去；外界的信号，从输出端进入，同方向旋转120度进入吸收端变为热能散发掉（见图4）。

    单向滤波器的电气特性：要求正向插损非常小，一般小于0.3∽0.5bB；而反向特性要求吸收能量越大，频率带宽越宽越佳，一般要求在20MHz带宽内，能降低能量25dB以上。所以说，单向滤波器是有吸收在发射机主频率左右由外界倒灌进入的干扰信号，以至抑制互调产物的功能。

    单向器的技术指标主要有三项：

    （1）、正向插入损耗

    发射机加上单向器后，将损失功率0.3∽0.5dB（对于100W发射功率来说约7∽10W）

    （2）、反向隔离度和反向隔离带宽

    这项指标是指吸收外界干扰信号的能力，国家无委的Ⅱ类标准为中心频率fo±10MHz带宽之内应优于25dB，fo±5MHz带宽之内优于30dB。

    Ⅲ类单向器一般采用双结方式（即两个单向器复合而成），其该项指标可以做到fo±10MHz带宽之内优于40dB，而fo±5MHz带宽之内优于50 dB。由于插损比较大（两个单向器之插损），一般用户不愿接受。

    （3）、驻波比

    驻波比是评价单向器接口是否匹配地一个重要指标。一般小于1.2∶1，做得好的小于1.1∶1。即在100W发射功率时,反射功率不大于0.8W.

2、带通滤波器

    在抑制杂波和抵抗外界干扰的作用中，带通滤波器与单向器的作用互补。单向器是带内单向滤波，而滤波器是带外的双向滤波（特性曲线见图5a和图5b）。

     常用的滤波器分为多腔镙旋滤波器和单腔同轴滤波器（俗称炮筒）。前者体积小，热稳定性好，缺点是3dB带宽较宽，后者恰好相反。

    在抑制互调干扰的作用上，由于滤波器有一衰减很小的通带，所以，当两个产生互调干扰的发射机频率相邻很近时，是不能消出互调干扰和互调产物的。

  评价滤波器性能的技术指标也有三项：

    (1)、插入损耗   一般要求0.3∽0.4dB

    (2)、25dB带宽  指的是阻带特性在衰减25dB时带宽越窄越好。

    (3)、驻波比     应小于1.2:1

3、隔离滤波器（即单向器+滤波器）

     隔离滤波器是由单向器和腔体滤波器的组合而成，它集中了两者的优点，使其隔离带宽非常宽，隔离度非常深，对杂波和互调干扰的抑制有很好的功效。隔离滤波器的正向特性曲线相近于滤波器的特性曲线，而反向特性曲线如图6。

它的主要技术指标同单向器一样有三项：

    （1）、正向插入损耗

    国家无委标准为小于1dB，实际上做得好的可小于0.7dB
(在100W发射功率下约15W)。

    （2）、反向隔离度

    带宽大于200MHz，而衰减最差处（中心频率左右）的衰
减也就大于30 dB。好的可达40 dB以上。

    （3）、驻波比  应小于1.2:1

四、在实际应用中抗干扰器件的选用

  1、单向器、滤波器、隔离滤波器之比较

2、承受功率

   器件的正向连续承受功率，应比标称功率要大1dB以上。不连续承受功率应是标称功率的3倍并承受5秒以上。

    在实际使用中，应考虑天线损坏或技术人员操作不当等因素，器件的反向连续承受功率应大于标称功率70%，不连续反向承受功率应大于标称功率并承受5分钟以上，其驻波比不大于1.25:1。

3、可靠性

   由于器件是串接在发射系统中的，其保证系统正常工作的可靠性就非常重要。品质差的器件使通信经常中断，寻呼台由此而产生的检修费用非常之高，这是得不偿失的。所以器件的可靠性在安装好后进入正常使用的阶段，它的平均无故障时间应大于2万小时。一般 来说，达到第2条中承受功率要求标准的，其可靠性均能达到要求。

4、插入损耗、反向隔离、反射功率（驻波比）的测试

   器件在小信号下测试与在大功率信号下测试的指标是截然不一样的。三种关键性的指标的测试应在标称功率下测试。反向隔离的测试方法是在正向加标称功率情况下，同时反向倒灌加干扰信号（一般加20dBm）。

5、二次谐波问题

   一般来说，非线性器件均要产生工作频率的N次谐波，以二次谐波为最严重，工程设计上一般也仅仅考虑二次谐波抑制问题。发射机在加上抗干扰器件后，其二次谐波的增升应小于2dB。

6、热稳定性

   我国南方，发射机房在无空调设备时，其最高温度一般大于40℃。单向器由于元件的温飘，其反向隔离指标有所变化。在大功率工作状态下，其变化应小于30%。

五、结束语

    在解决无线基站互调干扰的问题上，采用单向器和隔离滤波器是行之有效的方法。由于隔离滤波器的插入损耗较大，以及价格较高，所以，采用单向器能解决问题的地点，可不用隔离滤波器。但从工程角度来看，采用隔离滤波器达到的效果是最佳最方便的。

                    <完>                                       返回←