接收机中的电磁干扰计算
2022-06-08
电磁干扰是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音，通常由电磁辐射发生源如马达和机器产生的。面临复杂多变的信号环境，到达接收机天线的信号，除了需要的信号外，还有大量非所需信号，其中有一部分会进入接收机，在接收机中形成干扰。接收机中的干扰主要有以下几种：
1中频干扰
外来干扰信号频率等于（或近似等于）接收机的中频时，经输入电路、射频放大而不经过混频级的混频作用直接泄漏进入中放，在中放放大后，再经解调、低放输出，形成干扰。
中频干扰在输入电路和射放级受到一定程度抑制，在中放级则被充分放大。由于一般接收机中放级增益很大，而输入电路与射放选频电路的选择性较差，所以，中频干扰一旦进入中放级就会形成严重的干扰。
接收机对中频干扰的抑制能力是用中频抗拒比（或称中频抑制比）来表示的，它是指在监测接收机的输入端分别输入信号（信号按接收机灵敏度电平输入）和中频干扰，当接收机输出端得到相同的额定输出时，接收机输入端的中频干扰电压UI与信号电压US之比，通常用分贝数表示，即为：
一般要求监测接收机镜象抗拒比大于80db。
2镜象干扰（又称象频干扰）
设一次变频超外差接收机的频率关系为：fi=fL-fS
式中，fi为中频频率；fL为本振频率；fS为信号频率。
如果某一干扰信号频率为fJ=fS+2fi，则此干扰信号在接收机混频器中与本振信号相混频后，得到的差频信号频率也为中频，即fJ-fL=fS+2fS-fL=fi，则此干扰信号称镜象干扰或象频干扰。
镜象干扰是靠接收机的输入电路和射放选频电路抑制的。接收机对镜象干扰的抑制能力用镜象抗拒比（或镜象抑制比）表示。镜象抗拒比的含义是：在接收机输入端分别输入信号（按灵敏度电平）和镜象干扰，当输出端得到相同的额定输出时，输入端的镜象干扰电压UJ与信号电压US之比，用分贝表示为：
一般要求监测接收机镜象抗拒比大于80db。
3邻道干扰（又称邻近干扰）。
当干扰频率与所需信号频率相同或非常接近时，则干扰与所需信号一起进入接收机通带而形成干扰，这种干扰称为邻道干扰。由于接收机通带主要决定于中频电路的带宽，所以，对邻道干扰的抑制主要依靠接收机的中频选择性电路。
假设接收机的中频选择性曲线反映中频电路的相对电压增益随频率的变化情况。GVO为输入信号频率等于中放选频电路中心频率时中放电路的电压增益，此时中放增益具有最大值。GV则表示不同输入信号频率时中放电路的电压增益。2ΔF0.7和2ΔF0.1分别为中放相对增益（GV/GVO）下降到0.7和0.1时对应的频带宽度。选择性的优劣通常用带宽和矩形系数来描述。带宽一般用2ΔF0.7（为3db带宽）带宽或2ΔF0.5（6db带宽）带宽。带宽越窄，对邻道干扰的抑制能力越强。矩形系数为：
KS反映了选择性曲线陡峭的程度，在理想的情况下，KS=1，但实际情况总是KS>1。显然，矩形系数越小，越有利于对邻道干扰的抑制。
以上讨论的中频干扰和邻道干扰都是单个频率对接收机直接形成的干扰，接收机对这些单频干扰抑制的能力，反映了接收机单频选择性的优劣。
4互调干扰
互调干扰是指两个或多个干扰信号同时进入接收机时，由于射频放大器或混频器的非线性作用，产生这些干扰信号频率间的组合频率，若其中某些组合频率等于或接近有用信号频率，就会在接收机中形成干扰，这类干扰称为互调干扰。
放大器和混频器的非线性来自于管子的非线性，管子的非线性特性可以用幂级数来表示，其输出电流表示为：
式中，ui（t）为管子的输入电压；K0表示电流的直流项；K1为线性项系数；K2、K3、……皆为非线性项的系数。
假设有两个频率分别为f1和f2的干扰信号加到管子输入端，即：
将ui（t）代入式（1）并用三角函数展开后，可以得到i0（t）的各频率成分。其中形成干扰的频率成份是由非线性项产生的。通过对非线性项频率的分析，可以得到：
由二次幂项[K2ui2（t）]产生的频率成份有：二次谐波2ω1和2ω2；二阶组合频率（ω1+ω2）和|ω1-ω2|。二阶组合频率通常称二阶互调产物。
由三次幂项[K3ui3（t）]产生的频率成份有：三次谐波3ω1和3ω2；三阶互调产物（2ω1+ω2）、（2ω2+ω1）、（2ω1-ω2）和（2ω2-ω1）。
仔细研究上述非线性产物后不难发现，在对接收机形成干扰的非线性产物中，危害最大的是三阶互调干扰（2ω1-ω2）和（2ω2-ω1）。另外，形成三阶互调的非线性项系数k3也较大，所以，三阶互调干扰容易形成比较高的干扰电平。
接收机的互调干扰可以在射频放大器中形成，也可在混频器中形成。当在混频器中形成时，其互调频率必须落入接收机的中频通带才能形成干扰。另外，互调干扰也可以由三个以上外部干扰信号形成。
当监测接收机工作于密集信号环境时，三阶互调是一种比较严重的干扰。所以，对接收机的抗三阶互调干扰能力，都有一定指标要求。
监测接收机抗三阶互调的能力，通常是在规定输入有用信号条件下，用三阶互调电平达到某一规定数值时所允许的输入干扰电平的大小来表示。具体规定一般是这样的：在接收机输入端输入有用信号电平为某一规定值（通常为20dbuv），并使接收机输出电平达到额定值。再把两个具有相同幅度并且频率偏离有用信号频率规定值（例如一个偏离10KHZ，另一个偏离20KHZ）的干扰信号加到接收机输入端，调整干扰信号电平，使输出的三阶互调电平比额定有用信号电平低某一规定值（通常低20db），则把此时的输入干扰电平作接收机的抗三阶互调能力（也有的称之为三阶互调抑制比）。显然，输入干扰电平越高，接收机的抗三阶互调干扰能力越强。通常要求监测接收机的抗三阶互调干扰能力大于70dbuv。
1中频干扰
外来干扰信号频率等于（或近似等于）接收机的中频时，经输入电路、射频放大而不经过混频级的混频作用直接泄漏进入中放，在中放放大后，再经解调、低放输出，形成干扰。
中频干扰在输入电路和射放级受到一定程度抑制，在中放级则被充分放大。由于一般接收机中放级增益很大，而输入电路与射放选频电路的选择性较差，所以，中频干扰一旦进入中放级就会形成严重的干扰。
接收机对中频干扰的抑制能力是用中频抗拒比（或称中频抑制比）来表示的，它是指在监测接收机的输入端分别输入信号（信号按接收机灵敏度电平输入）和中频干扰，当接收机输出端得到相同的额定输出时，接收机输入端的中频干扰电压UI与信号电压US之比，通常用分贝数表示，即为：
一般要求监测接收机镜象抗拒比大于80db。
2镜象干扰（又称象频干扰）
设一次变频超外差接收机的频率关系为：fi=fL-fS
式中，fi为中频频率；fL为本振频率；fS为信号频率。
如果某一干扰信号频率为fJ=fS+2fi，则此干扰信号在接收机混频器中与本振信号相混频后，得到的差频信号频率也为中频，即fJ-fL=fS+2fS-fL=fi，则此干扰信号称镜象干扰或象频干扰。
镜象干扰是靠接收机的输入电路和射放选频电路抑制的。接收机对镜象干扰的抑制能力用镜象抗拒比（或镜象抑制比）表示。镜象抗拒比的含义是：在接收机输入端分别输入信号（按灵敏度电平）和镜象干扰，当输出端得到相同的额定输出时，输入端的镜象干扰电压UJ与信号电压US之比，用分贝表示为：
一般要求监测接收机镜象抗拒比大于80db。
3邻道干扰（又称邻近干扰）。
当干扰频率与所需信号频率相同或非常接近时，则干扰与所需信号一起进入接收机通带而形成干扰，这种干扰称为邻道干扰。由于接收机通带主要决定于中频电路的带宽，所以，对邻道干扰的抑制主要依靠接收机的中频选择性电路。
假设接收机的中频选择性曲线反映中频电路的相对电压增益随频率的变化情况。GVO为输入信号频率等于中放选频电路中心频率时中放电路的电压增益，此时中放增益具有最大值。GV则表示不同输入信号频率时中放电路的电压增益。2ΔF0.7和2ΔF0.1分别为中放相对增益（GV/GVO）下降到0.7和0.1时对应的频带宽度。选择性的优劣通常用带宽和矩形系数来描述。带宽一般用2ΔF0.7（为3db带宽）带宽或2ΔF0.5（6db带宽）带宽。带宽越窄，对邻道干扰的抑制能力越强。矩形系数为：
KS反映了选择性曲线陡峭的程度，在理想的情况下，KS=1，但实际情况总是KS>1。显然，矩形系数越小，越有利于对邻道干扰的抑制。
以上讨论的中频干扰和邻道干扰都是单个频率对接收机直接形成的干扰，接收机对这些单频干扰抑制的能力，反映了接收机单频选择性的优劣。
4互调干扰
互调干扰是指两个或多个干扰信号同时进入接收机时，由于射频放大器或混频器的非线性作用，产生这些干扰信号频率间的组合频率，若其中某些组合频率等于或接近有用信号频率，就会在接收机中形成干扰，这类干扰称为互调干扰。
放大器和混频器的非线性来自于管子的非线性，管子的非线性特性可以用幂级数来表示，其输出电流表示为：
式中，ui（t）为管子的输入电压；K0表示电流的直流项；K1为线性项系数；K2、K3、……皆为非线性项的系数。
假设有两个频率分别为f1和f2的干扰信号加到管子输入端，即：
将ui（t）代入式（1）并用三角函数展开后，可以得到i0（t）的各频率成分。其中形成干扰的频率成份是由非线性项产生的。通过对非线性项频率的分析，可以得到：
由二次幂项[K2ui2（t）]产生的频率成份有：二次谐波2ω1和2ω2；二阶组合频率（ω1+ω2）和|ω1-ω2|。二阶组合频率通常称二阶互调产物。
由三次幂项[K3ui3（t）]产生的频率成份有：三次谐波3ω1和3ω2；三阶互调产物（2ω1+ω2）、（2ω2+ω1）、（2ω1-ω2）和（2ω2-ω1）。
仔细研究上述非线性产物后不难发现，在对接收机形成干扰的非线性产物中，危害最大的是三阶互调干扰（2ω1-ω2）和（2ω2-ω1）。另外，形成三阶互调的非线性项系数k3也较大，所以，三阶互调干扰容易形成比较高的干扰电平。
接收机的互调干扰可以在射频放大器中形成，也可在混频器中形成。当在混频器中形成时，其互调频率必须落入接收机的中频通带才能形成干扰。另外，互调干扰也可以由三个以上外部干扰信号形成。
当监测接收机工作于密集信号环境时，三阶互调是一种比较严重的干扰。所以，对接收机的抗三阶互调干扰能力，都有一定指标要求。
监测接收机抗三阶互调的能力，通常是在规定输入有用信号条件下，用三阶互调电平达到某一规定数值时所允许的输入干扰电平的大小来表示。具体规定一般是这样的：在接收机输入端输入有用信号电平为某一规定值（通常为20dbuv），并使接收机输出电平达到额定值。再把两个具有相同幅度并且频率偏离有用信号频率规定值（例如一个偏离10KHZ，另一个偏离20KHZ）的干扰信号加到接收机输入端，调整干扰信号电平，使输出的三阶互调电平比额定有用信号电平低某一规定值（通常低20db），则把此时的输入干扰电平作接收机的抗三阶互调能力（也有的称之为三阶互调抑制比）。显然，输入干扰电平越高，接收机的抗三阶互调干扰能力越强。通常要求监测接收机的抗三阶互调干扰能力大于70dbuv。