干擾信號

干擾信號（interfering signal），是指對有用信號的接收造成損傷的信號。

基本介紹

• 中文名：干擾信號
• 外文名：undesired signal; interfering signal; interference signal;
• 利用：PCM數字信道傳輸數據信號
• 通過：同步方式異步方式
• 情況：電磁輻射干擾

信號解釋

信號是運載訊息的工具，是訊息的載體。從廣義上講，它包含光信號、聲信號和電信號等。例如，古代人利用點燃烽火台而產生的滾滾狼煙，向遠方軍隊傳遞敵人入侵的訊息，這屬於光信號；當我們說話時，聲波傳遞到他人的耳朵，使他人了解我們的意圖，這屬於聲信號；遨遊太空的各種無線電波、四通八達的電話網中的電流等，都可以用來向遠方表達各種訊息，這屬電信號。人們通過對光、聲、電信號進行接收，才知道對方要表達的訊息。

模擬信號是傳播能量的一種形式，它指的是在時間上連續的(不間斷)，數值幅度大小也是連續不問斷變化的信號(傳統的音頻信號、視頻信號)。如聲波使它經過的媒體產生振動，可以以頻率(以每秒的周期數或赫茲(Hz)為單位)測量聲波。通過將二進制數表示為電脈衝(其中每個脈衝是一個信號元素)使數位訊號通過媒體傳輸。線路上的電壓在高低狀態之間變化。例如，可以採用高電平傳輸二進制的1，採用低電平傳輸二進制的0。頻寬是指每秒通過鏈路傳輸位數的術語。

圖s-1描述了模擬和數位訊號，其中模擬信號與數位訊號等效。

圖s-1

在長距離傳輸時，信號由於衰減、噪聲和導線束中其他導線的干擾而退化。模擬信號可以周期性地加以放大，但是如果信號受到噪聲破壞，則放大的是失真信號。相比而言，由於可以很容易地從噪聲中提取數位訊號並重發，所以長距離傳輸數位訊號更可靠。

分類

1．同頻干擾

同頻干擾是指相鄰兩個或幾個基站的覆蓋重疊區內，接收點場強是來自各基站信號場強之和。由於各基站信號傳播的路徑、介質及所使用的發射設備不同．所以使得各個基站發出的信號到達重疊區的時間也不同，即各信號之間存在相對時延差，從而產生各信號的相對相位差。由於相位差的存在，使得在重疊區的各信號相互干擾，所以直接影響了 BP機正常接收。當然，同頻干擾還與調製度及頻偏有一定關係。採用某種方式對各基站發出的信號到達重疊區的時間加以調整，是解決同頻干擾問題的關鍵。根據CCIR的報告，對於目前我國無線尋呼普遍使用的不歸零直接FSK調製的POCSAG碼．當各基站的調製信號之間的相對時延差小於1/4bit周期時，重疊區BP機可得到滿意的接收效果。當調製信號速率為1200bit/s時．相對時延差應小於208μs。我們常見的MOTOR0LA LT發射機的時延調整範圍為180--220μs。由於分路器到每個基地間的傳輸介質不盡相同，所以具體調整發射機時延時，一般以距中心站最遠的基站為基準(時延180μs)．以每公里延時1μs計算出其他基地的時延。實際工作中需要作多次調整，才能達到所要求的效果。
應當注意．根據"無線尋呼技術體制"的要求，數字尋呼機的靈敏度應不低於5μV/M，漢字尋呼機的靈敏度應不低於10μV/m。據理論計算，當發射天線高度增加1倍時，信號場強也增加1倍；而當有效發射功牽增加1倍時，信號場強則增加40%．要使通信距離增加l倍，須提高天線4倍，或增大功率16倍。由此可見，天線架得越高．就越容易造成同頻干擾。功率也並非調得越大越好，要視具體情況而定；必要時可採用定向天線。在調整時延時也應考慮到各基站天線高度不同所造成的影響。
2．互調干擾
這是由於不同頻率的兩個或多個射頻信號在某台發射機功放末端經非線性作用產生了新的等於另-頻點的頻率分量而引起的。三階互調干擾分二型和三型兩種。當4個頻率F1-F4滿足F1+F2-F3=F4，且F1-F3為發射頻率，F4為接收頻率時．F4就會受到干擾，這種干擾稱為三型三階互調干擾；當3個頻率F1'-F3'滿足2F1'-F2'=F3'，且F1'、F2'為發射頻率．F3'為接收頻率時，F3'將受到干擾，這種干擾為二型三階互調干擾。消除互調干擾的方法有3種：一是利用天線的空間隔離來減少發射機 之間的耦合，天線之間空間隔離衰耗的大小與兩副天 線架設的相對位置有關。水平架設時，間距要大於其 中較大波長的1．5-2倍；垂直架設時．間距應大於其 中較大的波長。二是在發射機末級功故輸出端加裝單 向器。如干擾源頻率與受干擾頻率差3MH2以上，可 用腔體濾波器。三是上述兩種方法的組合使用。
3．雜散干擾
雜散干擾主要是指由於發射機倍頻器的濾波特 性不好，而使一些二次和三次諧波分量在發射機輸出 級輸出，產生雜波輻射信號。另外，發射機的技術指標不合格，也會使以載波為中心的噪聲分布相當寬，在 幾兆赫茲的頻帶內造成干擾。消除雜散干擾的較為有 效的辦法是在發射機輸出端接入選擇性濾波器，以減少干擾信號。發射機載頻功率大於25W時，任何一個離散頻率的輻射功率皮低於發射機載頻功率70dB，才不會干擾正常通信。對於嚴重不符合技術指標的發射機，應堅決予以淘汰。
4．鄰道干擾
鄰道干擾是指相鄰的或者鄰近波道之間的干擾。目前，移動通信系統廣泛使用的特高頻(VHF)、超高頻(UHF)電台，波道間隔為25KHz。眾所周知，調頻信號的頻譜很寬．其中某些諧波分量落入鄰道接收機的通帶內，就會造成鄰道干擾。這種干擾主要是由於發射機技術指標的嚴重不合格造成的。一般多基站工作時，要求發射機的頻率穩定度為5×10-6；調製最大允許頻偏為5 KHz ．我國尋呼體制規定為4.5 KHz；鄰道輻射功率對鄰道接收機形成的鄰道干擾應比載波功率低70dB以上。

信號編碼方案

同步方式利用PCM數字信道傳輸數據，如果數據信號與數字端局的時鐘是同步的，這時，數據終端輸出的數據信號是受PCM信道時鐘控制的，因此只需對數據信號進行多路化處理即可。這裡數據終端設備處於受控制的從屬地位，因此靈活性差。

如果數據信號與數據端局時鐘是異步的，這時數據信號可採用填充方式復用到64kbit/s的集合信號，這就是異步方式。

對於數字設備，接收器必須具有某種方法能夠知道數據流中位元組的起始和結束。在異步通信中，位元組邊界由起始和停止位指示。在同步通信中，定時機制幫助傳送器和接收器處於同步狀態。同步信號可以占有一個單獨的信道，但更經常的是直接集成到信號中。

單極性 單極性碼有電壓表示1，無電壓表示O。沒有特殊的編碼。單極性碼會累積直流分量。

雙極性 雙極性碼中正電壓表示1，負電壓表示0。該方案降低了功率要求並減小了高電平衰減。雙極性碼的直流分量則大大減少,從而有利於傳輸。 RZ (歸零制) 歸零碼的電壓狀態在某個信號狀態後返回到零。歸零碼的脈衝較窄，根據脈衝寬度與傳輸頻頻寬度成反比的關係，因而歸零碼在信道上占用的頻帶較寬。

NRZI(按1反相不歸零制) NRZI編碼中不論電平是高還是低，都不代表二進制的1和0。而是電壓變化表示二進制的1。如果沒有電壓變化，則下一位是0;如果有電壓變化，則下一位是1。不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結束和另一位的開始，需要用某種方法使傳送器和接收器之間進行定時或同步。NRZI用於較慢的RS—232串列通信和硬碟驅動器上的數據存儲中。在同步鏈路上，長串的連續位(可能數千個0)會出現問題。接收器可能會失去同步，不能檢測到連續串中0的正確個數。另一問題是長串的0表現為直流，它不能通過某些電氣部件。Manchester編碼和其他方案通過增加時鐘信號解決了這些問題。Manchester(曼徹斯特) 在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時鐘信號，又作數據信號；從高到低跳變表示"1"，從低到高跳變表示"0"。這給接收器提供了可以與之保持同步的定時信號。曼徹斯特編碼常用在LAN上。

信號的編碼方式

起因

根據頻段劃分

• 上行干擾

定義為干擾信號在行動網路上行頻段，外界射頻干擾源對基站產生的干擾。上行干擾會造成基站覆蓋範圍的降低。手機在無上行干擾的條件下，基站能夠接收較遠處手機信號，當上行干擾出現時，手機信號需強於干擾信號，才能與基站進行聯絡，因此，手機必須離基站更近。

• 下行干擾

是指干擾源所發乾擾信號在行動網路下行頻段，手機接收到干擾信號，無法區分正常基站信號，使手機與基站聯絡中斷，造成掉話或無法登記。

根據頻點劃分

• 同頻干擾

是指所有落到接收機通帶內的與有用信號頻率相同的無用信號的干擾，亦稱同信道干擾。這些無用信號和有用信號一樣，在接收機中經放大，變頻而落到中頻通帶內，因此只要在接收機輸入端存在同頻干擾，接收系統就無法濾除和抑制它。

• 非同頻干擾

主要包括鄰頻干擾、互調干擾、阻塞干擾、雜散干擾

1、鄰頻干擾：
鄰頻干擾指來自所使用信號頻率相鄰頻率的信號干擾。鄰頻干擾是由於接收濾波器不理想，使得相鄰頻率的信號泄漏到了傳輸頻寬內而引起的。鄰頻干擾可以通過精確的濾波和信道分配而儘量減小。
2、 遠近效應：

如果相鄰信道的基站在離用戶接收機很近的範圍內發射，而接收機使用預設信道的基站信號，這個問題就會變得很嚴重，這稱作遠近效應。當離基站很近的移動台使用的信道與一個弱信號移動台使用的信道為相鄰信道時，也會發生遠近效應。（在UMTS系統中，由於所有的移動台使用同一頻帶，遠近效應影響更為明顯，但UMTS系統使用良好的功率控制消除了遠近效應的影響）。
3、互調干擾
當兩個以上不同頻率信號作用於一非線性電路時，將互相調製產生新頻率信號輸出，如果該頻率正好落在接收機工作信道頻寬內，則構成對該接收機的干擾，成為互調干擾。
4、阻塞干擾
任何接收機都有一定的接收動態範圍，當頻帶外干擾信號強到一定程度，接收功率超過接收動態允許的最大功率電平時，會導致接收機飽和阻塞，從而影響系統的接收性能，這類干擾稱為阻塞干擾。阻塞會導致接收機無法正常工作，長時間的阻塞還可能造成接收機的永久性性能下降。
5、雜散干擾
由於發射濾波器的滾降特性（任何濾波器都不可能是理想的階躍方式），導致總存在一定的帶外輻射，這就是我們通常所稱的發射雜散。由於發射雜散產生的干擾稱為雜散干擾。

• 移動通信系統間的干擾

帶內干擾：CDMA發射信號直接或通過交調等方式間接作為帶內噪聲作用於GSM接收機上，造成GSM接收機靈敏度下降。該類干擾又分為發射雜散干擾和交調干擾；

帶外干擾：當帶外干擾強到一定程度時，會導致接收機飽和阻塞，從而影響GSM系統的接收性能，該類干擾又稱為阻塞干擾

干擾信號源

在多媒體音視頻信號採集、處理、傳輸中，抗干擾一直是眾多集成商、開發商等主要的攻破對象。在使用視頻採集卡採集視頻信號，視頻經過採集和壓縮後，還需要傳輸到指定的主機，一般情況下採用設備自帶的連線線就足夠。不過在一些特定的行業領域在視頻傳輸的距離較長，在視頻傳輸和採集中經常會遇到一些信號干擾現象，致使傳輸的信號受到波動、干擾等，在監視器上會看到不規則的細線由上至下滾動，使採集到的視頻出現失幀模糊等現象。現就由同三維視頻網的技術簡單介紹視頻信號受到干擾的原因和解決方法。在短距離傳輸中基本上不會出現這種現象，但是長距離傳輸就容易受干擾源的影響。

干擾信號源 按照干擾的來源不同，可分為三個來源：

前端設備引起的干擾

前端攝像機的供電電源的干擾，攝像機本身質量問題引起的干擾，判斷方法是直接在前端接監視器觀察，如果是電源引起的干擾可以通過更換電源、採用開關電源供電、在220V交流迴路中加交流濾波器等辦法解決。

供電電源干擾，主要有以下幾個情況：

1)50Hz電源干擾，由於兩端接地電位不同及電纜外皮電阻的存在，在兩地之間引起50Hz的地電位差，從而產生干擾信號電壓。當干擾信號被疊加在視頻信號上時，使正常圖像上出現很寬的橫暗帶。

2)不潔淨電源干擾，這裡所指的電源不“潔淨”，是指在正常的電源(50周的正弦波)上疊加有干擾信號。而這種電源上的干擾信號，多來自本電網中使用可控矽的設備，特別是大電流、高電壓的可控矽設備，對電網的污染非常嚴重，這就導致了同一電網中的電源不“潔淨”。

3)50Hz電源頻率的二次諧波和三次諧波干擾：諧波干擾主要表現在大電流或高電壓的電力線周圍，是電力電纜向四周的輻射信號，其頻率為2500Hz和125000Hz，主要干擾視頻信號的低頻段。

提及諧波干擾，就得說說傳輸過程中難免的廣播信號干擾。廣播信號的干擾是很強的，也是很常見的，由於實際套用的需要，而必須將電纜在空中架設時，這時電纜本身就相當於一根很長的天線。由於天線效應的結果，於是在終端負載上就會產生廣播干擾信號的電壓，使干擾信號混入視頻信號中。這種干擾信號在圖像上表現為較密的斜形網紋，嚴重時甚至會淹沒圖象。

傳輸過程的干擾

主要是傳輸電纜損壞引起的干擾、電磁輻射干擾和地線干擾(地電位差)等三種，對於傳輸電纜可以通過更換電纜或增加抗干擾設備解決。

終端設備干擾

主要是監控室的供電、設備本身產生的干擾、接地引起的干擾、設備與設備連線引起的干擾等，簡單判斷方法是在監控室直接連線攝像機觀察。

消除解決方法

地電位差干擾

信號傳輸過程中地電位差干擾產生的原因與消除的方法:

地電位差干擾是系統經常出現的干擾，產生地電位差干擾的原因，是由於系統中存在兩個以上互相衝突的地，地與地之間存在一定的電壓差，該電壓通過信號電纜的外禁止網形成干擾電流，形成對圖像的干擾。地電流的主要成分是50赫交流電及電器設備產生的干擾脈衝，在圖像上的表現是水平黑色條紋、扭曲、慘雜有水平雜波，而且有可能沿垂直方向緩慢移動。

由於視頻電纜的損壞引起的干擾，更換電纜是最好的辦法，如實在更換不了，如果幹擾為雪花或網紋干擾，可以選擇放大原理的抗干擾器。

解決辦法是：

a、將前端設備與地隔離，但要避免可能發生的雷擊或電擊的危險。

b、採用具有隔離功能的抗干擾設備，如抗干擾器、視頻隔離器等。

電磁輻射干擾

a、信號傳輸過程中電磁輻射干擾的形成和解決辦法

對於視頻干擾，主要從干擾方式出發進行探討;音頻信號由於波長較大，通信大樓的禁止作用更為明顯，相比而言，輻射方式干擾可忽略不計。

b、傳輸線消除外部電磁干擾的原理

如果將電纜埋在地下，或採用鉛皮電纜、平衡對稱電纜等都能較好地克服這種干擾。

同軸電纜是採用禁止的方法抵禦電磁干擾的。同軸電纜由外導體和內導體組成，在內外導體之間有絕緣材料作為填充料。外導體通常是由銅絲編織而成的網，它對外界電磁干擾具有良好的禁止作用。內導體處於外導體的嚴密防護下，因此，同軸電纜具有良好的抗干擾能力。

電纜禁止層對於頻率越低的信號其禁止效果越差，由於這種原因而引入的干擾信號有載波電話，電台的信號等。它們在圖像上造成水平條紋的干擾。

c、強電磁輻射對線路的干擾與消除

傳輸線具有抵禦外部電磁干擾的能力，可有效的傳輸信號。但是，當干擾源過強，就會對圖像信號產生干擾。這些強電磁干擾主要有以下兩種：

1）附近有強電磁輻射源。

2）線設計不當，強電線路對傳輸線產生的干擾。

強電磁輻射源通由有大功率電台或有電磁輻射的電器設備產生。強電磁輻射產生的干擾在圖像上的表現是網狀波紋干擾。對於此種干擾，可採取以下方法消除干擾。

1）儘可能避開干擾源，系統設備和線路要與輻射源離開一定距離。

2）選擇禁止性能好的電纜。同軸電纜的外禁止網的編織密度直接影響到電纜的抗干擾性能，編織密度越大，抗干擾能力越強。

3）增加抗干擾設備。

由布線產生的干擾，主要原因是傳輸電纜與強電線路長距離近尺寸平行布線，相互產生電磁耦合。同軸電纜的抗干擾能力在低頻段較低，而強電干擾成分主要是50赫交流電及其諧波，因此對同軸電纜的威脅較大。因此，要避免信號線與強電線路長距離近尺寸平行布線。強電線路與信號傳輸線應分線槽敷設，且線槽間保持一定的距離;當然，傳輸電纜與強電線路短距離平行敷線是不會產生較大幹擾的。在系統的兩端和設備機櫃裡，難免出現強電線路與信號線短距離平行布線的情況，這是不會產生較大幹擾的。