学文网编者按:
这是篇很好的理论指导实践,解决实际问题的文章。“同频干扰”实际上是指卫星接收中各种频率的高次谐波间形成的干扰。
谐波或者说高次谐波是任何一种基本频率信号本身所具有的或者说本身产生出的数量极为它的信数的频率信号,他们之间相逢就会出现干扰。
在卫星接收的实践中,有时会出现“同频谐波干扰”,此时,必须用高档的频率测量仪器才能发现,这在我们一般集体接收单位和个体接收中是具备的,但是你通过如同本文的理论计算与分析便可判断干扰只所在,找到解决干扰的途径和办法。这对于没有测量测量仪的单位或个人来说,其不是事半功倍吗?
情况说明
目前,在清华大学卫星远程教学站设备的安装过程中,个别教学站反映在调试接收卫星信号时非常困难,出现了信号时有时无的现象,即便是更换卫星接收机(盒)也无济于事。为解决这一问题,我们于2009年7月24日到2009年7月28日对该问题反映严重的四川泸州地区内的7个教学站进行了实地测试;于2009年 9月16日至2009年9月20日对云南开远和楚雄两个站进行了测试;于2009年11月7日至2009年11月13日分别对海南三亚和再次干扰出现的云南楚雄站进行了实地测试,于2009年11月14日我们对青海化隆县19个教学站进行了实地测试;我们发现,造成卫星信号接收困难的主要原因是:下行频率和高频头本振差出的中频IF信号,与当地模拟集群基站和移动台的高次谐波,产生了“同频干扰”,使我们的卫星信号不能稳定地接收。
理论依据
根据傅立叶级数公式,若给定一个周期为T的函数x(t),那么它可以表示为无穷级数
(i为虚数单位)
其中,ak可以按下式计算:
注意到是周期为T的函数,故k 取不同值时的周期讯号具有谐波关系(即它们都具有一个共同周期T)。k=0时,(1)式中对应的这一项称为直流分量,时具有基波频率,称为一次谐波或基波,类似的有二次谐波,三次谐波等等。
由于函数中四次以上的谐波分量对函数的影响比较小,在一般的工程分析中,四次以上的谐波分量可以忽略不计,因此,重点分析三次以下谐波的影响。
《中国无线电资源分配―无线电频段划分》
根据《中国无线电资源分配―无线电频段划分》的规定:
G***900/1800 双频段数字蜂窝移动台
……
核准频率范围:
Tx:885～915MHz/1710～1785MHz
Rx:930～960MHz/1805～1880MHz
……
调频收发信机
……
核准频率范围
调频收发信机使用的频率范围为:31～35MHz、138～167MHz、351～358MHz、358～361MHz 、361～368MHz、372～379MHz、379～382MHz 382～389MHz 、403～420MHz、450～470MHz。
……
模拟集群基站和移动台
……
核准频率范围
移动台:351～358MHz、372～379MHz、806～821MHz
基站:361～368MHz、382～389MHz、851～866MHz
……
3G频段划分
825-835MHz/870-880MHz 电信CDMA 上下行各10M带宽
909-915MHz/954-960MHz 联通G*** 上下行各6M带宽
885-909MHz/930-954MHz 移动G*** 上下行各24M带宽
1710-1725MHz/1805-1820MHz 移动DCS 上下行各15M带宽
1745-1755MHz/1840-1850MHz 联通DCS 上下行各10M带宽
1880-1920MHz/2010-2025MHz3G时分双工(TDD)主要频段,即TD-SCDMA
1920-1980MHz/2110-2170MHz3G频分双工(FDD)主要频段,即WCDMA、CDMA2000
1755-1785MHz/1850-1880MHz3G频分双工(FDD)补充频段,即WCDMA、CDMA2000
2300-2400MHz3G时分双工(TDD)补充频段,即TD-SCDMA1900-1920MHz电信、网通PHS
对清华大学卫星接收频道有影响的高次谐波
由亚洲卫星公司分配,并经国家无线电管理委员会核准的清华大学远程教育卫星下行频道主要工作参数如下:
下行频率:12362MHz
符号率:3400极化方式水平、这个下行频率是分配得到的。
在无线电通信中,一般用频域分割的手段,使得各地的频率资源均匀分配。频率资源经过分配,一般就不再变更了;分给你使用哪个频率段,你就仅能使用哪个频率段,否则将影响其它正常的通信。但当人们遵循《中国无线电资源分配―无线电频段划分》的规定使用无线电时,无线电基波的高次谐波就有可能影响到我们正常的卫星信号的接收。下表的备注中就列举了二个频点存在着高次谐波干扰的可能性。
1、当选用本振频率为11300MHz的高频头,它跟工作频率12362MHz差出
的中频IF1为:
IF1=12362MHz-11300MHz=1062MHz
若有一个基波为354MHz的频率存在时,则它的三次谐波为:
f1= 354MHz*3=1062MHz
此时,f1=IF1,于是很容易产生我们通常通信意义上所说的三次谐波“同频干扰”。使得工作于1062MHz频率点的信号无法正常稳定的接收(如:四川的泸州地区、云南楚雄)。
2、当选用本振频率为10750MHz的高频头,它跟工作频率12362MHz差出的中频IF2为:
IF2=12362MHz-10750MHz=1612MHz。
若有一个基波为806MHz的频率存在时,则它的二次谐波为:
f2= 806MHz*2=1612MHz
此时,f2=IF2,于是还容易产生我们通常通信意义上所说的二次谐波“同频干扰”。使得工作于1612MHz频率点的信号无法正常稳定的接收(如:云南的开远)。
3、若选用本振频率为10600MHz的高频头,此时,跟12362MHz的工作频率差出的中频IF3为:
IF3=12362MHz-10600MHz=1762MHz。
此时, IF3位于(1755-1785MHz/1850-1880MHz3G频分双工(FDD)补充频段)工作频率范围内,即:未来的WCDMA、CDMA2000 工作时,若使用10600MHz高频头将可能出现基波的同频干扰现象,卫星接收系统的工作稳定性将受到很大的影响。
4、若选用本振频率为11250MHz的高频头,则它跟工作频率12362MHz差出的中频IF4为:
IF4=12362MHz-11250MHz=1112MHz。
当频率在1104～1116MHz之间时,基波不在受影响的范围内;它的二次谐波是2224 MHz,也不在受影响的频率范围内。因此,它是一个可以使用的“频率窗口”。但本振频率为11250MHz的高频头目前市场上很少,需要专门定做。
“同频干扰”的简易鉴定方法
在“索瑞”接收程序中,点击“配置”选项,看“卫星配置”栏中的“频点”项,点击可选框“增加频点”,在频率栏中输入12393 MHz,在符号率栏内输入5000 Kbps,在极性栏中选择水平,然后点击可选框“锁频点”。此时将出现讯号强度与质量显示条。慢慢转动天线方向,若显示条由红变绿是,说明此时已经锁定频点为12393频点的卫星讯号(如下***),
在不再转动天线方向的前提下,马上将频点选项选到TP2_12362_H_3400,点击“锁频点”;此时,若讯号显示条为红色,表示讯号“未锁定”,这个地理位置存在着三次谐波的同频干扰。(如,青海省的化隆地区19个教学站)。
“同频干扰的解决办法
以上的“同频干扰”现象,是从无线电频率划分以来就客观存在的、固有的地域性现象。若已知用何种本振频率的高频头,就可以预知在哪些频率点,有可能存在“同频干扰”现象。在我们的工作中,合理的利用现有的、可以找到的高频头,想办法避开那些疑似“同频干扰”的频率点是十分重要的。
在卫星远程教学站的安装过程中,对海南三亚和云南楚雄教学站都进行了2次更换高频头的工作,原始安装的是本振频率为11300的高频头,但始终无法收到卫星信号; 第1次更换成本振频率为10750的高频头以后,海南三亚依然收不到信号,云南楚雄在稳定接收信号1个月后,突然收不到信号了(高频头等设备并没有损坏,带回北京后实测都是好的);第2次更换成本振频率为11250的高频头以后,都能稳定地接收到卫星信号。
将原来使用的本振频率为11.30GHz的高频头更换成11.25GHz的高频头,这样就可以避开模拟集群基站高次谐波的“同频干扰”:
IF4=12362MHz-11250MHz=1112MHz
达到正常稳定接收卫星信号的目的。
应用11250GHz的高频头时,同时还需要将卫星接收软件“索瑞”的预置参数进行以下修改:(如附件修改***例1-10)
1.需将原卫星设置中高频头本振频率11300改为11250Mhz
2.删除IP配置中的12362的频点信息,然后重新加载并添加PID信息
PID信息为(201.202.203.204.205.206.207.208.209)。
在此对配合测试工作的三亚***校的商宪库同志和楚雄妇幼保健院的杨晓红同志,谨表感谢。
(该分析方法可以适用于解释:对于C波段卫星信号接收过程中,在有些地区、当卫星接收某个特定频点时,***像出现的暂时停顿等故障现象。)
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