干擾在電子通信中產生的原因以及相應控制措施研究

張嫻靜

（鄭州工業應用技術學院，河南 新鄭 451150）

電子通信技術在我國廣泛應用于航天航空、生產、科技等方面.在日常生活中，藍牙、WIFI等都屬于電子通信技術，生活中離不開電子通信技術，但是由于計算機硬件、無線信息號等的傳播和使用，也帶來了眾多的干擾因素.

1 電子通信干擾概述

1.1 電子通信干擾的產生原因以及分類

電子通訊干擾按產生的原因可以劃分為有源干擾和無源干擾兩種形式，有源干擾也稱之為積極干擾，通過專門的發射設備發出某種形式的電磁波.無源干擾，也稱之為消極干擾，設備或元件自身不具備發射電磁波的功能，如箔條、角反射器、透鏡發射器、假目標、氣溶膠、煙幕等，通過反射、散射、折射地方電子裝備發射的電磁波而形成的電子干擾[1].

從干擾產生的作用層面可以將干擾分為壓制性干擾和欺騙性干擾.壓制性干擾是利用同頻大功率使敵方電子系統難以檢測出有用信號.欺騙性干擾是使敵方電子裝備或操作人員對所接收的信號真假難辨，短時間內無法正常使用.

1.2 同頻干擾的抑制方法

要解決同頻干擾問題，通過軟件和硬件兩個方向都可以.硬件方面需要從硬件設計的角度，為解決同頻干擾提供方案.

從硬件的角度來看，想要避免同頻干擾，可以增加可用帶寬，增加帶寬意味著在跳頻的時候有著更多的選擇，劃分信道之間的距離更大，從而避免相互干擾，同時也大大降低了軟件設計的難度.以wifi為例，由于頻道較宅，導致頻道復用較為嚴重，在同一區域內最多只能使用三個模塊.

在實際應用中對無線模塊帶寬影響較大的因素有LNA輸入阻抗、PA輸出阻抗、濾波器的阻抗以及天線阻抗.前兩者用戶只能依照原廠給出的參數去匹配，而天線的阻抗則是根據實際應用場景去挑選對應的型號，所以濾波器的阻抗匹配才是電路設計的關鍵.

傳輸功率在阻抗匹配時可以才可以到達最大，但在實際設計中往往只能達到某個頻點的阻抗匹配，這是不符合工程應用的.因為相比于在某一個頻點傳輸功率的最大化，一個頻段范圍內均衡的功率傳輸才是更重要的.信號輸出不集中于某一個頻點而是均衡覆蓋一段較寬的頻率范圍不僅能保證模塊在應用時容錯率更強，還能保證量產時的一致性[2].

現在市面上可用于400-500MHz頻率的濾波器有很多，在這里我們挑選出兩種最典型的濾波器：巴特沃斯和切比雪夫，對比它們的端口阻抗在不同頻率下的變化情況，從而得出該濾波器的使用帶寬，最終選擇在無線通信中最合適的濾波器.

這里可以清楚地看到在史密斯圓環中，兩種濾波器不同頻率下的阻抗并不相同，巴特沃斯濾波器伴隨著頻率的增加，阻抗偏離匹配點；而切比雪夫濾波器因為有諧振電路引起阻抗的突變，所以阻抗會圍繞在匹配點附近小范圍變化，這就導致切比雪夫濾波器的可用頻段比巴特沃斯濾波器更多.

LM400T模塊以切比雪夫濾波拓撲為模型設計了濾波器電路，其信道能夠覆蓋400MHz～525MHz，且輸出功率保持在18dBm以上，足以達到了信道劃分的要求.

當多組模塊同時工作時即可劃分出多個信道，讓不同組的模塊在不同的信道下通信，模塊之間的通信也不會因為劃分信道較多而受到影響，這就達到了避免同頻干擾的效果[3].

2 電子通信技術干擾產生的原因

由于配置的原因，導致了網絡故障發生，包括硬件故障和軟件故障，故障一旦發生，配置干擾就成了主要的干擾源頭.大范圍的情況下，可以歸結為硬件故障配置干擾，如利用網線PING的接入和操作，判斷硬件的故障，在進行一系列的操作之后，實現的是硬件故障的干擾信號的產生.

藍牙因素帶來的干擾因素，主要是由于藍牙與無線網絡處在一個范疇內，在同一地點或者系統內，產生了很大的干擾.干擾頻率較大會導致網絡連接不善個，局域網周邊的設備最容易發生這樣的情況，信號窄帶，在不同的輸出功率上，發生不同的頻率寬帶的條件下的沖擊，干擾信號由此產生，接收的質量會較差.

對于通信設備用交流電源來說，交流輸人電源線使用單股敷設方式.由于交流配電機房與通信設備機房有一定的距離，為其提供的供電線路一般都較長，又由于交流線道中有開關電源、空調、照明等各種供電線，所以供電線路之間的三相交流電流不可能平衡[4].

以上情況部會在通信設備造成計算機和數據設備的誤啟動和誤關機.還可能引發控制信號的誤動作供電端零地之間產生零地電壓問題.但兩交流屏的零線沒有并聯;不過，若能把零地電壓控制在一定范圍之內，單相UPS輸入末接地線;若電力機房為了供電的安全性，兩交流屏并聯使用，引起硬件故障，燒毀計算機接口設備;就不會對通信系統和設備造成危害，將引起計算機串口硬件直接損壞，否則將造成通信設備損壞，引發控制信號的誤動作;影響數據傳輸質量.零地電壓過高時會引起硬件損壞，一般情況下，零地電壓值不能超過2V.零地電壓對通信設備的影響，主要表現在提高有用信號、增大有用信號與干擾的時頻域重合損耗三部分.

3 降低干擾信號的措施

3.1 降低干擾信號

對于移動通信來說，降低輸入擾信比的途徑又可以分為降低干擾信號、干擾分為網內干擾和外干擾，網外干擾除了進行掃頻排查外干擾信號源外，我們對PTj、GTj、Lj、GRj無法隨意改變.至于網內干擾的控制，各種制式的移動通信系統采取手段基本相同，有以下手段：降低GTj/GRj：使用定向天線對小區扇區化，把旁瓣對準不希望覆蓋的區域，相當于降低了干擾/被干擾方向的增益；TDSCDMA和TDD-LTE系統還用到了智能天線（波束賦形），效果更佳.降低PTj：使用功率控制及DTX不連續發射等.功率控制是控制網內干擾最重要的手段之一，對于GSM系統，功率控制命令通過SACCH下發，控制周期為3個測量報告的時間，約1.5秒一次.3G和4G的功率控制類似，分為開環功控和閉環功控兩種，簡單地說，開環功控就是無反饋的功率控制，一般用在初始接入階段，而閉環功控根據反饋值的類型和反饋單元，又分為內環和外環.不同系統的功率控制速度不一樣，WCDMA的功率控制速度是1500HZ，CDMA2000的功控速度是800HZ，LTE功率控制速度是200HZ.需要說明的是，由于遠近效應的存在，上行更容易受干擾，因此移動通信中的功率控制主要指上行功控.

3.2 提高有用信號

提高有用信號的手段有以下幾種：提高發射功率PTs發射功率的提升受限于硬件設備，而且對于移動通信而言，每個用戶不但是己方的信號源，同時又是其他用戶的干擾源，因此單純提高發射功率在改善了己方的通信效果的同時，會增加網內其他用戶的干擾，整體來看不一定有好處.故，移動通信中采用功率控制的手段來調整功率，保證每個用戶的功率剛剛夠用就行.

分集接收提高接收功率Psi

所謂分集接收，是指接收端對它收到的多個互相獨立（攜帶同一信息）的衰落特性信號進行特定的合并處理，以降低信號電平起伏的辦法.包括接收和合并處理兩部分.

接收方式常用的有三種：空間分集、極化分集、時間分集.

空間分集：采用空間上相對獨立的多付接收天線來接收信號，然后進行合并，為保證接收信號的不相關性，這就要求天線之間的距離足夠大，這樣做的目的是保證了接收到的多徑信號的衰落特性不同，接收天線之間的距離至少大于10個波長.是最常用的一種分集方式.極化分集：采用不同極化方式的多付接收天線來接收信號，然后進行合并.移動通信中常見的為正負45度極化天線.

時間分集：時間分集的代表是Rake接收技術.RAKE接收技術是CDMA移動通信系統中的一項重要技術，可以在時間上分辨出細微的多徑信號，對這些分辨出來的多徑信號分別進行加權調整、使之復合成加強的信號.

合并方式有三種：最大比值合并、選擇式合并、等增益合并.最常用的是最大比合并，該方案在接收端只需對接收信號做線性處理，簡單易實現，在接收端由多個分集支路，經過相位調整后，按照適當的增益系數，同相相加，再送入檢測器進行檢測，合并產生的增益與分集支路數N成正比.除了早期工程建設遺留下個別單極化天線外，所有制式的移動通信均使用了極化分集和空間分集，而Rake接收僅用于CDMA系統.

3.3 增大Lf/Lp/Lt

這三種方法的原理分別是：

Lf：從頻域將干擾和有用信號錯開，由于民用移動通信的頻段不能自主確定，因此限制了此種抗干擾方式的使用.

Lp：在極化方向上跟干擾隔離，但由于移動通信中電波在傳播過程中極化方向頻繁變化，因此無法用增加Lp的方式來減少干擾.

Lt：從時域上隔離干擾，一般用于軍用，比如猝發傳輸技術，將數據壓縮在一個突發脈沖中傳輸，讓敵方來不及干擾.另外，從某種意義上來說，各系統的多址技術也算是這類抗干擾技術，比如GSM的時分多址，其實就是從時間上把各用戶的信號隔離，避免相互干擾.

4 結語

為保證通信質量,,導致各類干擾問題,譜帶范圍越寬干擾越嚴重,應用無線寬帶技術.通信頻譜有限,從影響整個通信系統.必須加大對通信技術中心抗干擾技術研究.在通信系統中，采用現代數字化移動通信高通信速率、高吞吐量等方法，重視基于無線頻譜開放性特點,糾正不規范使用行為,起到很好的抗干擾作用.