摘 要:本文主要阐述了调频发射机三类常见干扰产生的原因、解决思路及方法,希望对有类似问题的发射台(站)提供一些借鉴。
关键词:干扰;频谱;寄生振荡;三阶互调;高频辐射
在调频发射台(站)的系统运行过程中,由于发射机射频链路调试不佳、频率规划以及铁塔上天线架设的位置等因素,可能导致干扰现象的产生,以下分别对三类常见的干扰问题进行分析和讨论。
1 调频发射机的干扰
调频发射机由于采用了模块化设计,具有控制系统简单可靠,整机效率较高,电声指标优良和运行稳定等优点得到广泛的应用。
调频机的发射实质上是将较小的射频激励信号经过分配、放大、合成和滤波,最后通过天线向外进行能量辐射。一般的台(站)大多都有好几个频率,在整个系统运行的过程中有时会出现干扰现象,常见的干扰大致有以下三种:
1.寄生振荡产生的干扰,通常干扰飞机导航(导航的频率为118-138MHz)。
2.三阶互调产生的干扰,通常也干扰飞机导航。
3.高频辐射造成的干扰,主要干扰电视信号的接收。
2 干扰的产生和解决
干扰产生以后,首先要分析产生的原因,再采取相应的解决办法。要分析原因就要进行数据的采集,这主要依靠频谱仪来完成。
一).寄生振荡产生的干扰
1.实例描述
某台92.7MHz(5kwFM)产生130.5MHz的干扰频率,增益为-37dB,干扰军机导航。
2.干扰的排查
用频谱仪分别从滤波器、功放到激励器(激励器通常不带滤波器,二次和三次谐波较大,,但经整机的滤波器滤除后二次和三次谐波都符合广播发射设备对谐波抑制的要求)逐一检查,发现此干扰频率是从功放中产生的,功放分为前级和末级,最终锁定是从前级产生的。
3.产生的原因和解决办法
功放前级电路图(图1)如下:
用频谱仪进行监测,对上图中的电容边调整边开功率。发现当将C11 (56p)的电容取掉后,130.5MHz的杂波消失,频谱正常。对激励信号的大小稍作调整,输出功率也正常。(经检测C11正常)。
分析:此功放的输出电路实质是一个阻抗匹配电路,将功放管的输出高阻抗转换为50Ω,但在全频带(87~108MHz)范围内,不同频率点时,匹配电路的电容应作相应调整。当工作频率为92.7MHz时,由于此电容C11设置不当,导致了阻抗变化,产生了130.5MHz的寄生振荡,此振荡信号经末级放大器放大,造成了干扰(发射机的滤波器为滤除高次谐波的低通滤波器,无法滤除此干扰频率)。
● 解决这类寄生振荡的关键是找出振荡源,然后对相应的电路进行调整。
二). 三阶互调产生的干扰
互调干扰分为二阶、三阶及多阶干扰。二阶干扰因其频率较低,不易对基波或其它信号产生干扰。多阶次的互调干扰,由于阶次越高能量越小,也不易对其它信号造成干扰。
三阶互调干扰是指两个信号在一个线性系统中,由于非线性因素的存在,使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍(混频)后出现的寄生信号。由于一个信号是二次谐波(二阶信号),另一个信号是基波(一阶信号),他们合成为三阶信号,也叫三阶互调。它是调频广播发射与接收中最主要的干扰来源,互调产物会干扰其他频率,造成接收质量差,或相关频率不能正常工作。
实例描述
某台在新安装106.1MHz(10kwFM)后,出现了119.5MHz的干扰频率,增益为-48dB,干扰民航导航。其频谱如图2
图2(◇处为119.5MHz的增益)
2. 干扰的排查
①.首先用频谱仪检查台里6部调频机的频谱,在106.1MHz机器的频谱中出现119.5MHz的干扰信号(其余机器无任何杂波,并且二次和三次谐波都符合要求),增益为-48dB。依次关掉其余5部机器,发现当92.7MHz的机器关机后,119.5MHz的干扰信号消失。
②.各频率降功率试验,与①结果相同。只是119.5MHz的增益稍有改变。
③.由①和②知,106.1MHz和92.7MHz是干扰产生的两个相关频率,又因为106.1×2-92.7=119.5,故断定此为三阶互调干扰。
3. 解决办法
为解决此问题,进行了一系列实验:
①.由于92.7MHz和106.1MHz的天线在同一个塔上,考虑到两幅天线的间距较近,可能导致系统中存在非线性因素,故将101.6MHz发射机切换至另一个铁塔的备用天线(全频带)上,119.5MHz的杂波依然存在,只是增益略为减小(-52dB)。
②. 考虑在106.1MHz的机器上加装窄带带通(选频)滤波器,滤除119.5MHz的杂波,但调频用窄带带通滤波器造价昂贵,且由于杂波功率较大,容易发热。
③. 最终,综合考虑台上的其它5个频率及周边电磁环境,通过计算,将106.1MHz改为98.9MHz,报无委会批准,解决了这一问题。
●由以上可知:三阶互调失真干扰有以下三种消除或减小的办法:
利用发射天线的空间隔离来减小发射机之间的耦合。
在发射机的输出端接入窄带带通(选频)滤波器,来减小无用杂波分量的发射。
通过对电磁环境的检测和计算,改变干扰系统内某个发射 频率。
三). 高频辐射造成的干扰
发射机通过天线向外传播,同时,也是一个能量向外辐射的过程。如果天线太低,将会在塔体周边有较强的高频辐射。
实例描述
某台新安装一部10kwFM发射机,由于铁塔上部已装有其它天线,该天线安装后距地面仅15米,开机后出现电视各频道的开路信号受到不同程度的干扰。
高频辐射的确认
①.残波的排除。用频谱仪对台里所有机器进行残波检测,结果无任何杂波信号,且谐波也符合要求,排除了机器残波的问题。
②.带宽过宽的排除。怀疑带宽太宽,导致功率没有有效发射,干扰相关电视频率。检测其带宽在200KHz左右,属正常。再串接一部300KHz的窄带滤波器,开功率,干扰仍存在。证明与机器的带宽没有任何关系。
③. 由于此干扰几乎是对所有的开路电视信号,只是强弱不同。故又做了以下实验:
i).对机器降功率,干扰相对减弱。
ii).减小发射功率,将天线从底层逐层断开,开功率,进行高低层的对比,发现高层比低层时的效果有所改善。
iii).满功率时,在塔底周边测场强远大于110dB,而远处场强较低,收听效果较差。
经过以上试验后,确认由于天线过低,对塔底周围的辐射很强,导致电视信号的接收受到干扰。
3.干扰的解决
基于天线过低的原因,将其架设到另一个100米高的铁塔上后,远处场强明显增加,电视信号的干扰也消失,系统一切正常。
● 在发射台(站),高频辐射是不可避免的,只有合理的进行系统规划和建设,就可以最大限度的降低高频辐射产生的干扰。
3 结束语
上述对调频发射系统常见的三种干扰现象产生的原因、排查方法以及解决方法,是笔者多年来维护调频机的一些心得,不足之处,敬请同仁指正。
参考文献
1.《5kwFM广播发射机762厂
2.《 互调干扰研究》王天顺 《航空电子技术》1997年04期