常见RF干扰产生的原因

无线通信网络中的射频干扰成因与对策

射频干扰信号会给无线通信基站覆盖区域内的移动通信带来许多问题，如电话掉线、连接出现噪声、信道丢失以及接收语音质量很差等，而造成干扰的各种可能原因则正以惊人的速度在增长。

如今最新最先进的复杂电信技术还必须与旧移动通信系统(如专用无线通信或寻呼等)共存于一个复杂环境中，其中多数旧系统在以后若干年里还将一直用下去；与此同时，其它无线RF设备如数字视频广播和无线局域网等又会产生新的可能使通信服务中断的信号。由于环境限制越来越大，众多新业务竞相挤占有限的蜂窝站点，使得蜂窝信号发射塔上竖满了各种天线。而随着我们越来越多地通过移动电话联系、在互联网上观看多媒体表演和进行商业贸易，甚至不久我们的汽车、冰箱和电烤箱也将使用RF信号互相交流，通信的天空将变得更加拥挤。

引起RF干扰的原因

大多数干扰都是无意造成的，只是其它正常运营活动的副产品。干扰信号只影响接收器，即使它们在物理上接近发射器，发射也不会受其影响。下面列出一些最常见的干扰源，可以让你知道在实际情况下应该从何处着手，要注意的是大多数干扰源来自于基站的外部，也即在你直接控制范围之外。

■发射器配置不正确

另一个服务商也在你的频率上发射信号。多数情况下这是因为故障或设置不正确造成的，产生冲突的发射器服务商会更急于纠正这个问题，以便恢复其服务。

■未经许可的发射器

在这种情况下，其它服务商是故意在与你同一个频段上发射，通常是因为他根本没有拿到许可。他可能在一个频段上没有发现信号，于是假定没有人在使用该频段，于是擅自加以利用。发放许可的政府机构通常有助于赶走这类无照经营者。

■覆盖区域重叠

你的网络或其它网络的覆盖区域在一个或多个信道上超过规定范围。天线倾斜不正确、发射功率过大或环境变化等都会引起覆盖区域重叠，如某人砍掉了一片树林或推倒一个建筑物，而这些原本可以阻挡另一位置上所发出的信号。

■自身信号互调

两个或两个以上信号混在一起后会形成新调制信号，但却不是任何所希望的信号。最常见互调是三次信号，例如两个间隔为1MHz的信号会在原高频信号之上1MHz和低频信号之下1MHz各产生一个新信号，如果原来两个信号分别处于800和801MHz频段，则将在799和802MHz出现三次信号。

■与另一发射器信号互调

互调干扰也可能由于一个或多个外部无线信号通过天线馈送同轴电缆，然后进入造成冲突的发射器非线性终端放大器造成，外来信号相互混杂并与发射器自己的信号混在一起，形成一个看上去像是通信频段中的“新”频率互调信号(经常都是不希望的)。

也可能由两个外部信号产生干扰信号，而造成冲突的发射器本身的信号没有参加，外部信号只是正好用到发射器的非线性级而混在了一起。在这种情况下，混在一起的两个信号没有一个有问题，肇事者是发射器。

解决这个问题有点难度，因为它要求对看上去工作正常的发射器进行改动。需要增加一个窄带滤波器以尽可能衰减外面的信号，再加一个铁氧体绝缘子使RF从发射器传送到天线并衰减馈线上返回的信号。在同时使用多个不同频率的发射塔上，业主经常要求所有发射器都安装这类滤波器和绝缘子。

■生锈的围墙/房顶等造成的互调

发射器并不是互调信号的唯一滋生地，非线性连接也可能是附近生锈的白铁皮房顶或围墙。当无线发射功率很大时，房顶各部分之间生锈部分将起到非线性二极管的作用，像这种来自物理结构的互调影响很难阻止，因为它们因天气状况而异，风会把金属生锈部分压在一起或分开，雨则改变铁锈特性。严重影响通信的必须进行维修或替换，以恢复可靠的通信连接。

■天线或连接器中的互调

有时即使同轴电缆或天线本身一点很小的腐蚀也会产生问题，尽管还不足以引起信号丢失或VSWR问题，但腐蚀会像一个品质很差的二极管一样造成细微互调。如果附近有几个大功率发射器，那么产生的互调会强到足以干扰移动手机与基站之间的微弱通信信号。找出这类问题根源最难的地方在于松开天线系统一个连接器会打乱氧化程度并暂时使问题中止，此时你必须花更多时间认真记录旋松或拧紧的是哪一个连接器并在每步之后进行试验以确定它是否就是罪魁祸首。

■正规发射器超载

发射器发出的任何频率强信号都会使邻近系统超载，唯一解决办法是在接收器天线电缆上安装一个滤波器，使希望的信号通过，而将超载信号衰减。

■邻近发射器上相邻信道功率

随着分配的频谱越来越拥挤，互相竞争的无线业务所分到的频率越来越接近，从而使一个系统发射信道噪声边带出现在或阻止另一个临近接收信道的风险增加。如果发射器符合技术规范要求，则需要更改信道或增加发射器和接收器之间的物理分隔。

■广播发射器谐波

大功率源如商业广播电台等会产生大功率信号谐波，例如一个5MW发射器很容易产生5W谐波，足以干扰附近的移动通信。如果该发射器符合所有规范和政府规定，那么唯一的解决方法可能只有迁移通信天线以避开发射器，或者重新分配频率方案使得造成冲突发射器附近的通信基站使用的是不受其谐波能量影响的信道。

■“老爷”级STL用户

在蜂窝系统出现之前，900MHz和1,400～2,200MHz波段通常分配用于广播电台的演播室与发射器连接(STL)。政府现已将这些频率重新分配给蜂窝运营商，但是他们常常又没有限制老用户，而让他们继续在没有冲突的频率上运营。当在这些频段开展新的蜂窝业务时，那些发射器应该转向新频率，但有些还需要加以“提醒”。

■音频整流

在极个别地方，基站控制器端还在使用模拟音频输入传送给无线输出，因此会受到附近AM广播或短波电台强信号的影响。AM信号可能进入音频电路后并被整流，使得电话交谈中混入广播音频信号。在与基站连接的音频部分周围进行良好屏蔽应能解决这个问题。

认识干扰源类型

干扰可以按其自身特性进行分类，也可以按它对基站和手机通信的影响来分，冲突频率是显示干扰源和干扰结果最常用的指示器。

■频外干扰源

这是一种主要干扰，包括一些与接收器频率相近而不相同的强信号，强度很大足以影响输入。这些信号通常很接近预定频率，因为接收器输入滤波器会滤掉其它相差太远的信号。

让我们来看一看接收器受到的两种影响。一种是前端阻塞，它由于强信号进入接收器使第一级(前置放大器或混频器)过载完全饱和引起，这样会使更强信号无法接收。另一个影响是减感效应，附近的信号进入接收器后被AGC(自动增益控制)发现或者启动限制器电路，造成增益下降。接收器表现得就像是灵敏度降低，因此微弱信号会丢失，对强信号的信噪比也将减小。

■频内干扰源

第二类干扰包括和预定通信信号频率一样的信号(无论强弱)，通常由下列情况引起：

·正常手机信号超出其预定范围

·发射器故障或配置不当

·正常发射器的信号谐波

·其它电气装置辐射出的无意干扰信号

■频外干扰源产生的频内影响

这类干扰源最难跟踪，看上去是在频率内的信号，但却没有明显的干扰源，例如两个或以上在其自己频率上完全正常的信号在非线性元件内混合后形成的互调信号。

■有意干扰

不怀好意的故意干扰通常是在信号频率内，表现得更像是一个配置不当的发射器。我们将它单独分类是因为它通常具有特别难以捉摸和有害的特性。

有这样一个有意干扰的例子，有人在丛林山上某处远距离攻击一个双向无线转发器系统。系统开始时在其输入频率上收到一个非常微弱的信号(其中正确的音频解码激活了转发器)，只在夜间出现，该信号一直留在空中，最后使转发器超时继电器失效并使系统瘫痪直到早晨信号消失。干扰源特别难查找是因为信号太弱而无法发现，并且它只在夜里发射。最后找到时才发现干扰源是位于转发器天线杆附近一棵树顶上的一个带小型太阳能电池板的微型发射器，发射器白天关闭，其太阳能电池板则利用此时给电池充电。

■谐波

上面几种还是指相对干净的原始信号，在实际情况下，信号中还有强到能产生干扰的基频谐波，例如美国甚高频电视发射器就要求安装一个滤波器将其谐波至少减小到主载波60dB以下。最麻烦的谐波是三次谐波，因为它很容易由发射器中小的非线性元件产生。一个在621.25MHz下工作的5MW电视信号发射器，其三次谐波为1863.75MHz，即使在60dB以下(滤波之后)三次谐波还有5W！从俯瞰城市的高处发出这种频率和功率信号很容易给全城蜂窝移动通信信号带来极大破坏。

谐波信号还有一个特性使它更难辨识其来源。产生谐波的乘法过程会改变频谱图，其宽度和偏差都要乘以和载波频率一样的因数。例如一个位于157.54MHz下13kHz宽的双向无线FM信号的10次谐波为130kHz宽，基波只有5kHz偏移在谐波频率1575.4MHz下会变成50kHz。如果这种发射器与一个基站共用一个发射塔，其10次谐波将完全覆盖GPS接收器，使基站瘫痪。对一个100W FM发射器，总共需要约195dB的衰减才能避免这种干扰，要用天线隔离和滤波器抑制才能实现。

本文结论

我们讨论了移动通信系统中常见RF干扰产生的原因，并提出一些排除故障的方法。有了比较多的了解后，工程师就能更好地应用新的干扰测量工具来认识和跟踪干扰源。

躲不掉的业余无线电射频噪声干扰，从改善磁环铁氧体材料开始

射频干扰是如今所有业余无线电爱好者要面临的问题，纵使拥有好天线、好电台，周边的电磁环境却是通联成功与否的关键环境因素之一。今天，本文作者TomL从磁环的铁氧体材料入手，为我们提供了一些改善技巧。

室内噪声和铁氧体材料

文：TomL

我在门廊上的电磁线环形天线 提醒我重新审视仍然需要理解的有关噪音的各个方面。如果可以在其中寻找到像我这样的非工程师可以理解的正确信息，我就可以控制一些RF射频噪声。

我尝试了很久以前从eBay上获得的一些普通夹式TDK铁氧体，但它们似乎只起到一丁点儿的作用。从那以后，我发现这些可能是在家庭立体声系统连接中广泛使用的连接器，用于减少这些系统上的噪声，一定会有更好的办法。

我研究了更多的内容，例如便携式“接地”天线，或者在电磁线环路上使用RF扼流圈，这让我手足无措，被误导的大脑突然意识到我在错误地思考如何使用铁氧体材料。一方面，用于抑制RF噪声的材料是由某种“混合”元素（例如锰锌）制成的，这些元素在电气上“抵抗”了特定的频率范围。为了处理从源头上引起的噪声问题，我需要使用正确的“抑制”材料和正确的放置位置。因此，一定程度上合理的解释了为什么TDK卡扣式铁氧体可能无法充分发挥作用，根本没法减少我的计算机屏幕，LED灯，USB设备和廉价的电源适配器发出的某些噪音。

我被许多不同的用于减轻噪音的铁氧体材料的“类型”非常详细的阻抗测量 所吸引。我记得我在大学期间经历的创伤性痛苦，他们竭尽全力地理解Van Vlack材料科学教科书，但无济于事。但吉姆（Jim）的论文提醒我，使用正确类型的铁氧体材料以及以最佳方式在目标频率范围内做出良好反应以解决特定噪声问题的重要性。 那么，我的问题所在是什么？

短波噪声

环形天线一直是我尝试过的最多的东西。它们不会吸收那么多的人为噪声（QRM），并且具有节省空间的占地面积。幸运的是，这里有一个尝试过这些东西的木制门廊。过去，我已经成功地制作了宽带放大的“铁氧体套管环”（FSL） 。它曾经有用了一段时间，但后来却失修了，公寓大楼的噪音输出也在稳步增加。一段时间后，放大器只是放大了噪声。我还尝试定相两个天线 ，但是发现不断增加的噪声云来自各个方向，我无法消除它。我甚至尝试了eBay的“迷你鞭状天线” ，但这只是产生了噪音。

我最近测试了以前写过的AirSpy的YouLoop ，结果很好。但是，对我来说，它似乎太小了，它作为无源环路太小，无法在不依靠天线上连接的另一个放大器的情况下足够强地捕获短波信号，并且不会提高信噪比。我当前的解决方案是在周长约32英尺的情况下使用未放大的隐形电磁线圈。 在那篇文章中，我提到了天线连接两端的共模RF扼流圈，水平极化等问题，并且基本上接受了只有较强的短波信号将以可预测的方式接收。我认为，就我自己的走廊产生的噪声而言，这几乎是我对短波和中波噪声所能做的一切。邻频噪声干扰是一个不同的话题。

甚高频噪声

然后，我开始隔离在收听我的用于FM/VHF和UHF-TV传输的外部放大天线时，哪种设备会导致哪种噪声。从VLF到UHF范围，许多消费类电源适配器都会产生大量噪声。

我做对的一件事是尝试从Palomar Engineers购买10包这样的小奇迹“ Wall Wart”环形线圈。如图所示，我一个接一个地将这些小环形线圈（内径19mm）放在家用交流适配器上，然后噪音开始消失。它没有明确说明，但是我相信它是75型材料，当包裹8至12次时，它可以抑制产生噪声的交流适配器（在非常低的频率下）。

其中最令人震惊的是我的CCrane FM2发射器 。离我最近的笔记本电脑的显示器不断散发出刺耳的嘶哑声。在笔记本电脑和显示器背面安装铁氧体也无济于事。我移动了FM发射器，并发现噪音有所降低。因此，我将这些小圆环之一放在设备的电源输入上，噪音消失了。显然，它正在从监视器（以及它自己的电源适配器）中拾取噪音，然后将其重新广播到我的所有其他接收机中！

在寻找显示器噪音时，我在所有USB端口和HDMI端口上放置了eBay TDK铁氧体。 这极大地帮助了VHF，并证实了我的怀疑，即这些廉价的TDK铁氧体确实是一种常见的铁氧体材料。在前面提到的Jim Brown的音频论文中可以看到一些有用的图表。一个示例可能是图22，它显示了＃61串联电阻，当使用带有三个“转弯”的环形线圈时，其峰值在100 MHz附近。更困惑的是，我找不到“转弯”的定义。最终，他在给业余无线电爱好者的更长篇论文中将其定义为：“……比铁芯外部匝数多一些” 。他在其他地方描述了使用许多单一的卡扣式铁氧体，它们在电气上仅等于一个具有多个匝数的环形铁氧体。有趣的是，更多的匝数会使峰值阻抗的频率大大降低。 因此，使用他提供的图表，可以针对嘈杂的频率范围以试图进行抑制。

然后，我将6个TDK铁氧体放在AirSpy HF +的VHF输入上。减少了一些FM噪音干扰，对此表示感谢。其余的背景噪声似乎确实来自放大天线拾取的外部。

另外，我还混用了几个放大器，现在有单独的VHF/FM和UHF/TV放大器，它们可以进一步清除FM接收信号。

超高频电视质量提升

我一时兴起，将剩余的TDK铁氧体放在FM / TV分配器输入电缆上，总共10条。调频接收没有改善，但空中超高频电视的接收质量显着提高。我最弱的电视台现在具有稳定的信号电平，质量固定为100％。这真是一个令人惊讶的惊喜，因为这意味着现在UHF上的所有本地电视台都将无干扰的播放，不会出现信号丢失，并且我可以查看所有数字子频道。我甚至可以重新扫描并添加了两个以前从未见过的低功率电视台。

关于LED灯干扰的探索

我在鱼缸上悬挂着许多普通的LED灯，而在室内植物盒上悬挂着一些生长灯，可以在短波较高的无线电频段上听到这种噪音。我后续将探讨LED灯的RF噪声作为其特殊主题。例如，为什么有些LED灯会产生RFI，以及在购买前如何知道（我使用的是知名品牌的BR30射灯）？另外，现在出现了一种新型的LED“灯丝”灯，该灯在铝条的两侧都使用了更小的LED，从而大大降低了电磁噪声的输出（或者说是？）。问题多于答案。

我将探索如何创建自己的定制交流电源线，该电源线连接到LED灯的交流电源板上。我将需要对此进行安全性和有效性测试，因此我将需要一些时间来正确执行此操作。希望是，利用吉姆的信息，我将能够制造出一种广谱的RFI抑制交流电源线，每根线的成本不到30美元。走着瞧。

最后，我将研究使用不同类型的铁氧体混合物的“堆叠”环形线圈，与仅使用一种类型的铁氧体材料（以交流电源线为主要示例）相比，创建自定义RF抑制效果更好。例如，在我看来，吉姆论文中最好的一组图形是将图21和图24相互比较。我之前不知道的是，不仅可以对单个环形线圈进行多次旋转以获得较低的峰值频率响应，而且可以堆叠多个相同类型的环形线圈以获得更平滑的频率响应。然后，最重要的是，将该设置与其他“类型”组合以创建自定义的频率响应曲线。

收音机现在安静了。这些烦人的生长灯以及楼上邻居的照明灯似乎仍在继续，这仍然是一个问题，使FM接收在下午5点之后再次变得嘈杂！

小叔来啦：

任何马氏体铁氧体都可能适用于甚高频以上。但别用于短波！原因：尽管磨削了接触区域，但气隙在铁氧体磁芯中产生了大部分“磁阻”。这大大降低了电感。因此，仅对短波甚至更低的波长使用完整的铁氧体环。

记住，没有杂散磁通的线圈的电感与绕组数的平方成正比：如果纯绕组的电感为x，则3个绕组的电感为9x！

铁氧体混合物不是很重要，因为损耗并不重要–相反：损耗抑制了任何良好的谐振。因此，只要是铁素体而不是铁粉混合物，一切都很好。

大多数RFI是通过电线传输的。因此，没有任何定向能力会帮助您查明源头。在家里找到RFI信号源的正确方法很简单：关闭所有断路器，并使用电池供电的收音机收听。一次打开一个断路器并搜索RFI。 如果有任何问题，请关闭该电路上的所有设备，直到发现干扰源为止。是的，那是乏味的工作。

这种深入解决和探索问题的模式很适合火腿进行深度研究。

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