梁朝暉 張延兵

編者按:

這是篇很好的理論指導實踐,解決實際問題的文章?！巴l干擾”實際上是指衛(wèi)星接收中各種頻率的高次諧波間形成的干擾。

諧波或者說高次諧波是任何一種基本頻率信號本身所具有的或者說本身產(chǎn)生出的數(shù)量極為它的信數(shù)的頻率信號,他們之間相逢就會出現(xiàn)干擾。

在衛(wèi)星接收的實踐中,有時會出現(xiàn)“同頻諧波干擾”,此時,必須用高檔的頻率測量儀器才能發(fā)現(xiàn),這在我們一般集體接收單位和個體接收中是具備的,但是你通過如同本文的理論計算與分析便可判斷干擾只所在,找到解決干擾的途徑和辦法。這對于沒有測量測量儀的單位或個人來說,其不是事半功倍嗎?

情況說明

目前,在清華大學衛(wèi)星遠程教學站設備的安裝過程中,個別教學站反映在調(diào)試接收衛(wèi)星信號時非常困難,出現(xiàn)了信號時有時無的現(xiàn)象,即便是更換衛(wèi)星接收機(盒)也無濟于事。為解決這一問題,我們于2009年7月24日到2009年7月28日對該問題反映嚴重的四川瀘州地區(qū)內(nèi)的7個教學站進行了實地測試;于2009年 9月16日至2009年9月20日對云南開遠和楚雄兩個站進行了測試;于2009年11月7日至2009年11月13日分別對海南三亞和再次干擾出現(xiàn)的云南楚雄站進行了實地測試,于2009年11月14日我們對青?；】h19個教學站進行了實地測試;我們發(fā)現(xiàn),造成衛(wèi)星信號接收困難的主要原因是:下行頻率和高頻頭本振差出的中頻IF信號,與當?shù)啬M集群基站和移動臺的高次諧波,產(chǎn)生了“同頻干擾”,使我們的衛(wèi)星信號不能穩(wěn)定地接收。

理論依據(jù)

根據(jù)傅立葉級數(shù)公式,若給定一個周期為T的函數(shù)x(t),那么它可以表示為無窮級數(shù)

(i為虛數(shù)單位)

其中,ak可以按下式計算:

注意到是周期為T的函數(shù),故k 取不同值時的周期訊號具有諧波關(guān)系(即它們都具有一個共同周期T)。k=0時,(1)式中對應的這一項稱為直流分量,時具有基波頻率,稱為一次諧波或基波,類似的有二次諧波,三次諧波等等。

由于函數(shù)中四次以上的諧波分量對函數(shù)的影響比較小,在一般的工程分析中,四次以上的諧波分量可以忽略不計,因此,重點分析三次以下諧波的影響。

《中國無線電資源分配—無線電頻段劃分》

根據(jù)《中國無線電資源分配—無線電頻段劃分》的規(guī)定:

GSM900/1800 雙頻段數(shù)字蜂窩移動臺

……

核準頻率范圍:

Tx:885～915MHz/1710～1785MHz

Rx:930～960MHz/1805～1880MHz

……

調(diào)頻收發(fā)信機

……

核準頻率范圍

調(diào)頻收發(fā)信機使用的頻率范圍為:31～35MHz、138～167MHz、351～358MHz、358～361MHz 、361～368MHz、372～379MHz、379～382MHz 382～389MHz 、403～420MHz、450～470MHz。

……

模擬集群基站和移動臺

……

核準頻率范圍

移動臺:351～358MHz、372～379MHz、806～821MHz

基站:361～368MHz、382～389MHz、851～866MHz

……

3G頻段劃分

825-835MHz/870-880MHz 電信CDMA 上下行各10M帶寬

909-915MHz/954-960MHz 聯(lián)通GSM 上下行各6M帶寬

885-909MHz/930-954MHz 移動GSM 上下行各24M帶寬

1710-1725MHz/1805-1820MHz 移動DCS 上下行各15M帶寬

1745-1755MHz/1840-1850MHz 聯(lián)通DCS 上下行各10M帶寬

1880-1920MHz/2010-2025MHz3G時分雙工(TDD)主要頻段,即TD-SCDMA

1920-1980MHz/2110-2170MHz3G頻分雙工(FDD)主要頻段,即WCDMA、CDMA2000

1755-1785MHz/1850-1880MHz3G頻分雙工(FDD)補充頻段,即WCDMA、CDMA2000

2300-2400MHz3G時分雙工(TDD)補充頻段,即TD-SCDMA1900-1920MHz電信、網(wǎng)通PHS

對清華大學衛(wèi)星接收頻道有影響的高次諧波

由亞洲衛(wèi)星公司分配,并經(jīng)國家無線電管理委員會核準的清華大學遠程教育衛(wèi)星下行頻道主要工作參數(shù)如下:

下行頻率:12362MHz

符號率:3400極化方式水平、這個下行頻率是分配得到的。

在無線電通信中,一般用頻域分割的手段,使得各地的頻率資源均勻分配。頻率資源經(jīng)過分配,一般就不再變更了;分給你使用哪個頻率段,你就僅能使用哪個頻率段,否則將影響其它正常的通信。但當人們遵循《中國無線電資源分配—無線電頻段劃分》的規(guī)定使用無線電時,無線電基波的高次諧波就有可能影響到我們正常的衛(wèi)星信號的接收。下表的備注中就列舉了二個頻點存在著高次諧波干擾的可能性。

1、當選用本振頻率為11300MHz的高頻頭,它跟工作頻率12362MHz差出

的中頻IF1為:

IF1=12362MHz-11300MHz=1062MHz

若有一個基波為354MHz的頻率存在時,則它的三次諧波為:

f1= 354MHz*3=1062MHz

此時,f1=IF1,于是很容易產(chǎn)生我們通常通信意義上所說的三次諧波“同頻干擾”。使得工作于1062MHz頻率點的信號無法正常穩(wěn)定的接收(如:四川的瀘州地區(qū)、云南楚雄)。

2、當選用本振頻率為10750MHz的高頻頭,它跟工作頻率12362MHz差出的中頻IF2為:

IF2=12362MHz-10750MHz=1612MHz。

若有一個基波為806MHz的頻率存在時,則它的二次諧波為:

f2= 806MHz*2=1612MHz

此時,f2=IF2,于是還容易產(chǎn)生我們通常通信意義上所說的二次諧波“同頻干擾”。使得工作于1612MHz頻率點的信號無法正常穩(wěn)定的接收(如:云南的開遠)。

3、若選用本振頻率為10600MHz的高頻頭,此時,跟12362MHz的工作頻率差出的中頻IF3為:

IF3=12362MHz-10600MHz=1762MHz。

此時, IF3位于(1755-1785MHz/1850-1880MHz3G頻分雙工(FDD)補充頻段)工作頻率范圍內(nèi),即:未來的WCDMA、CDMA2000 工作時,若使用10600MHz高頻頭將可能出現(xiàn)基波的同頻干擾現(xiàn)象,衛(wèi)星接收系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性將受到很大的影響。

4、若選用本振頻率為11250MHz的高頻頭,則它跟工作頻率12362MHz差出的中頻IF4為:

IF4=12362MHz-11250MHz=1112MHz。

當頻率在1104～1116MHz之間時,基波不在受影響的范圍內(nèi);它的二次諧波是2224 MHz,也不在受影響的頻率范圍內(nèi)。因此,它是一個可以使用的“頻率窗口”。但本振頻率為11250MHz的高頻頭目前市場上很少,需要專門定做。

“同頻干擾”的簡易鑒定方法

在“索瑞”接收程序中,點擊“配置”選項,看“衛(wèi)星配置”欄中的“頻點”項,點擊可選框“增加頻點”,在頻率欄中輸入12393 MHz,在符號率欄內(nèi)輸入5000 Kbps,在極性欄中選擇水平,然后點擊可選框“鎖頻點”。此時將出現(xiàn)訊號強度與質(zhì)量顯示條。慢慢轉(zhuǎn)動天線方向,若顯示條由紅變綠是,說明此時已經(jīng)鎖定頻點為12393頻點的衛(wèi)星訊號(如下圖),

在不再轉(zhuǎn)動天線方向的前提下,馬上將頻點選項選到TP2_12362_H_3400,點擊“鎖頻點”;此時,若訊號顯示條為紅色,表示訊號“未鎖定”,這個地理位置存在著三次諧波的同頻干擾。(如,青海省的化隆地區(qū)19個教學站)。

“同頻干擾的解決辦法

以上的“同頻干擾”現(xiàn)象,是從無線電頻率劃分以來就客觀存在的、固有的地域性現(xiàn)象。若已知用何種本振頻率的高頻頭,就可以預知在哪些頻率點,有可能存在“同頻干擾”現(xiàn)象。在我們的工作中,合理的利用現(xiàn)有的、可以找到的高頻頭,想辦法避開那些疑似“同頻干擾”的頻率點是十分重要的。

在衛(wèi)星遠程教學站的安裝過程中,對海南三亞和云南楚雄教學站都進行了2次更換高頻頭的工作,原始安裝的是本振頻率為11300的高頻頭,但始終無法收到衛(wèi)星信號; 第1次更換成本振頻率為10750的高頻頭以后,海南三亞依然收不到信號,云南楚雄在穩(wěn)定接收信號1個月后,突然收不到信號了(高頻頭等設備并沒有損壞,帶回北京后實測都是好的);第2次更換成本振頻率為11250的高頻頭以后,都能穩(wěn)定地接收到衛(wèi)星信號。

將原來使用的本振頻率為11.30GHz的高頻頭更換成11.25GHz的高頻頭,這樣就可以避開模擬集群基站高次諧波的“同頻干擾”:

IF4=12362MHz-11250MHz=1112MHz

達到正常穩(wěn)定接收衛(wèi)星信號的目的。

應用11250GHz的高頻頭時,同時還需要將衛(wèi)星接收軟件“索瑞”的預置參數(shù)進行以下修改:(如附件修改圖例1-10)

1.需將原衛(wèi)星設置中高頻頭本振頻率11300改為11250Mhz

2.刪除IP配置中的12362的頻點信息,然后重新加載并添加PID信息

PID信息為(201.202.203.204.205.206.207.208.209)。

在此對配合測試工作的三亞黨校的商憲庫同志和楚雄婦幼保健院的楊曉紅同志,謹表感謝。

(該分析方法可以適用于解釋:對于C波段衛(wèi)星信號接收過程中,在有些地區(qū)、當衛(wèi)星接收某個特定頻點時,圖像出現(xiàn)的暫時停頓等故障現(xiàn)象。)