接收機(jī)中的電磁干擾計(jì)算

摘 要：電磁干擾是干擾電纜信號并降低信號完好性的電子噪音，接收機(jī)中會存在大量干擾。本文對接收機(jī)中的干擾形成與計(jì)算進(jìn)行了比較詳盡的闡述。

關(guān)鍵詞：接收機(jī)；電磁干擾；增益

電磁干擾是干擾電纜信號并降低信號完好性的電子噪音，通常由電磁輻射發(fā)生源如馬達(dá)和機(jī)器產(chǎn)生的。面臨復(fù)雜多變的信號環(huán)境，到達(dá)接收機(jī)天線的信號，除了需要的信號外，還有大量非所需信號，其中有一部分會進(jìn)入接收機(jī)，在接收機(jī)中形成干擾。接收機(jī)中的干擾主要有以下幾種：

1 中頻干擾

外來干擾信號頻率等于（或近似等于）接收機(jī)的中頻時，經(jīng)輸入電路、射頻放大而不經(jīng)過混頻級的混頻作用直接泄漏進(jìn)入中放，在中放放大后，再經(jīng)解調(diào)、低放輸出，形成干擾。

中頻干擾在輸入電路和射放級受到一定程度抑制，在中放級則被充分放大。由于一般接收機(jī)中放級增益很大，而輸入電路與射放選頻電路的選擇性較差，所以，中頻干擾一旦進(jìn)入中放級就會形成嚴(yán)重的干擾。

接收機(jī)對中頻干擾的抑制能力是用中頻抗拒比（或稱中頻抑制比）來表示的，它是指在監(jiān)測接收機(jī)的輸入端分別輸入信號（信號按接收機(jī)靈敏度電平輸入）和中頻干擾，當(dāng)接收機(jī)輸出端得到相同的額定輸出時，接收機(jī)輸入端的中頻干擾電壓UI與信號電壓US之比，通常用分貝數(shù)表示，即為：

一般要求監(jiān)測接收機(jī)鏡象抗拒比大于80db。

2 鏡象干擾（又稱象頻干擾）

設(shè)一次變頻超外差接收機(jī)的頻率關(guān)系為：fi=fL-fS

式中，fi為中頻頻率；fL為本振頻率；fS為信號頻率。

如果某一干擾信號頻率為fJ=fS+2fi，則此干擾信號在接收機(jī)混頻器中與本振信號相混頻后，得到的差頻信號頻率也為中頻，即fJ-fL=fS+2fS-fL=fi，則此干擾信號稱鏡象干擾或象頻干擾。

鏡象干擾是靠接收機(jī)的輸入電路和射放選頻電路抑制的。接收機(jī)對鏡象干擾的抑制能力用鏡象抗拒比（或鏡象抑制比）表示。鏡象抗拒比的含義是：在接收機(jī)輸入端分別輸入信號（按靈敏度電平）和鏡象干擾，當(dāng)輸出端得到相同的額定輸出時，輸入端的鏡象干擾電壓UJ與信號電壓US之比，用分貝表示為：

一般要求監(jiān)測接收機(jī)鏡象抗拒比大于80db。

3 鄰道干擾（又稱鄰近干擾）。

當(dāng)干擾頻率與所需信號頻率相同或非常接近時，則干擾與所需信號一起進(jìn)入接收機(jī)通帶而形成干擾，這種干擾稱為鄰道干擾。由于接收機(jī)通帶主要決定于中頻電路的帶寬，所以，對鄰道干擾的抑制主要依靠接收機(jī)的中頻選擇性電路。

假設(shè)接收機(jī)的中頻選擇性曲線反映中頻電路的相對電壓增益隨頻率的變化情況。GVO為輸入信號頻率等于中放選頻電路中心頻率時中放電路的電壓增益，此時中放增益具有最大值。GV則表示不同輸入信號頻率時中放電路的電壓增益。2ΔF0.7和2ΔF0.1分別為中放相對增益（GV/GVO）下降到0.7和0.1時對應(yīng)的頻帶寬度。選擇性的優(yōu)劣通常用帶寬和矩形系數(shù)來描述。帶寬一般用2ΔF0.7（為3db帶寬）帶寬或2ΔF0.5（6db帶寬）帶寬。帶寬越窄，對鄰道干擾的抑制能力越強(qiáng)。矩形系數(shù)為：

KS反映了選擇性曲線陡峭的程度，在理想的情況下，KS=1，但實(shí)際情況總是KS>1。顯然，矩形系數(shù)越小，越有利于對鄰道干擾的抑制。

以上討論的中頻干擾和鄰道干擾都是單個頻率對接收機(jī)直接形成的干擾，接收機(jī)對這些單頻干擾抑制的能力，反映了接收機(jī)單頻選擇性的優(yōu)劣。

4 互調(diào)干擾

互調(diào)干擾是指兩個或多個干擾信號同時進(jìn)入接收機(jī)時，由于射頻放大器或混頻器的非線性作用，產(chǎn)生這些干擾信號頻率間的組合頻率，若其中某些組合頻率等于或接近有用信號頻率，就會在接收機(jī)中形成干擾，這類干擾稱為互調(diào)干擾。

放大器和混頻器的非線性來自于管子的非線性，管子的非線性特性可以用冪級數(shù)來表示，其輸出電流表示為：

式中，ui（t）為管子的輸入電壓；K0表示電流的直流項(xiàng)；K1為線性項(xiàng)系數(shù)；K2、K3、……皆為非線性項(xiàng)的系數(shù)。

假設(shè)有兩個頻率分別為f1和f2的干擾信號加到管子輸入端，即：

將ui（t）代入式（1）并用三角函數(shù)展開后，可以得到i0（t）的各頻率成分。其中形成干擾的頻率成份是由非線性項(xiàng)產(chǎn)生的。通過對非線性項(xiàng)頻率的分析，可以得到：

由二次冪項(xiàng)[K2ui2（t）]產(chǎn)生的頻率成份有：二次諧波2ω1和2ω2；二階組合頻率（ω1+ω2）和|ω1-ω2|。二階組合頻率通常稱二階互調(diào)產(chǎn)物。

由三次冪項(xiàng)[K3ui3（t）]產(chǎn)生的頻率成份有：三次諧波3ω1和3ω2；三階互調(diào)產(chǎn)物（2ω1+ω2）、（2ω2+ω1）、（2ω1-ω2）和（2ω2-ω1）。

仔細(xì)研究上述非線性產(chǎn)物后不難發(fā)現(xiàn)，在對接收機(jī)形成干擾的非線性產(chǎn)物中，危害最大的是三階互調(diào)干擾（2ω1-ω2）和（2ω2-ω1）。另外，形成三階互調(diào)的非線性項(xiàng)系數(shù)k3也較大，所以，三階互調(diào)干擾容易形成比較高的干擾電平。

接收機(jī)的互調(diào)干擾可以在射頻放大器中形成，也可在混頻器中形成。當(dāng)在混頻器中形成時，其互調(diào)頻率必須落入接收機(jī)的中頻通帶才能形成干擾。另外，互調(diào)干擾也可以由三個以上外部干擾信號形成。

當(dāng)監(jiān)測接收機(jī)工作于密集信號環(huán)境時，三階互調(diào)是一種比較嚴(yán)重的干擾。所以，對接收機(jī)的抗三階互調(diào)干擾能力，都有一定指標(biāo)要求。

監(jiān)測接收機(jī)抗三階互調(diào)的能力，通常是在規(guī)定輸入有用信號條件下，用三階互調(diào)電平達(dá)到某一規(guī)定數(shù)值時所允許的輸入干擾電平的大小來表示。具體規(guī)定一般是這樣的：在接收機(jī)輸入端輸入有用信號電平為某一規(guī)定值（通常為20dbuv），并使接收機(jī)輸出電平達(dá)到額定值。再把兩個具有相同幅度并且頻率偏離有用信號頻率規(guī)定值（例如一個偏離10KHZ，另一個偏離20KHZ）的干擾信號加到接收機(jī)輸入端，調(diào)整干擾信號電平，使輸出的三階互調(diào)電平比額定有用信號電平低某一規(guī)定值（通常低 20db），則把此時的輸入干擾電平作接收機(jī)的抗三階互調(diào)能力（也有的稱之為三階互調(diào)抑制比）。顯然，輸入干擾電平越高，接收機(jī)的抗三階互調(diào)干擾能力越強(qiáng)。通常要求監(jiān)測接收機(jī)的抗三階互調(diào)干擾能力大于70dbuv。