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        无线电干扰分辨与定位方式探讨

        本文作者:先巴才旦 单位:青海省海西无线电管理处

        干扰信号的区分与甄别

        多数情形下我们所扫描测试的频段里有若干个长发信号,那么如何在多个长发信号中区分与甄别出干扰信号?本人结合工作实际归纳了查看频谱图、监听语音、计算等7种方法。

        查看频谱图法(见图1、图2)。查看频谱图是最简单的准则,因为我们可以充分了解系统的频率频宽以及期望观察的频带范围。可以透过设定足够宽的频率范围将受影响的接收器信号及邻近的干扰信号均包含在内,用排除法找出干扰频率。通过频谱图识别出干扰信号,需要无线电管理执法人员事先完成一定的基础性工作。大多数监测设备屏幕显示清晰,其高亮无反光显示屏幕即使在强烈日光下显示仍然十分醒目,是判定干扰最直观和有效的手段。在利用频谱图查找干扰前,频谱图数据库里要预存现有环境中有用无线电信号发射情形下的频谱图。频谱图可以实时地将不同的信号反映出来,当产生干扰时,业务人员在第一时间调出预存频谱图与有干扰时的频谱图进行对比分析,注意有干扰时频谱图上新出现的信号,有可能就是干扰频率,锁定疑似干扰频率,其占用带宽、电平等参数在频谱图里一目了然,再进一步进行监听、测试占用带宽、进行AM/FM解调监听等操作,最后确定干扰源。

        监听语音法。日常无线电监测发现不明信号,就应该首先进行监听,初步判断干扰源的通信类型,是话音还是数据,有可能的话还要进行相应的解调分析,可以通过监听其模拟信号内容,提取有价值的信息,确定设备使用者从而找到干扰源。对话音或解调出的数据信息进行分析,对于有话音信号的在开启测向等功能的同时逐一进行监听,还要同时打开录音监听功能,实时录制语音,从而识别出话音信号的使用者。如:市场管理者使用的对讲机里除了市场调度内容外还可听到市场热闹的背景噪声。考试作弊语音信息里包含诸如A、B、C、D或1、2、3、4等传输答案话音。在五花八门的话音信息中我们可以对干扰信号作出大概判断。

        计算法。当某一信号无法判定其是否为干扰信号时,在已知若干个有用信号发射频率的前提下,我们还可以通过对发射互调公式、接收互调公式、镜象干扰公式和接收寄生干扰公式的分析计算,算出很多个可能的干扰频率,供同步跟踪查找。如三阶一型互调干扰计算公式:f0=2f1-f2或f0=2f2-f1;三阶二型互调干扰计算公式:f0=f1+f2-f3;镜像干扰=f1f0=fb±fz(fb为本振频率,fz为中频频率);同频干扰:f0≈f1。将计算结果与受干扰频率进行比较,如果可疑频率与计算结果频率相同或接近,我们就可以确定该频率即为与计算公式对应的干扰类型,进而对形成组合的频率判定其为相应干扰信号;也可通过互调分析软件计算出可能的互调频率组合,来分析干扰是否为互调干扰,进行重点监测。

        设备检测法。测试杂散发射限值是无线电设备检测的主要内容之一。杂散发射限值的测试能够帮助我们发现由设备自身性能差而造成的自身干扰。无线电发射设备的杂散发射是产生通信干扰的重要原因,由于杂散发射超过限值就产生了自身干扰。自身干扰在无线电干扰中占有相当大的比例,近年来青海省海西无线电管理处查处的干扰类型中自身干扰占到50%左右。自身干扰通常是由于天线、馈线、高频滤波器接触不良或不同金属相接触以及由于元器件的老化、氧化等原因造成的无用信号发射并相互调制而引入的干扰。这类干扰在进行设备检测时排查解决。

        占用带宽判定法。多数无线电用户开展的业务对频带占用带宽有严格要求,因此,通过干扰信号的带宽也能大致分辨干扰的来源(见表1)。

        停机实验法。停机实验法的前提是在已知多个与受干扰频率相关的频段内多个疑似干扰强信号的前提下,通过逐一关停并观察干扰变化情况,如果关停某个发信机干扰完全消失,即可直接找到干扰源。

        查看干扰信号的其他特征。除语音、带宽等以外,还可以通过干扰信号的功率电平、监测设备灵敏度等表现特征判定干扰的类型,如:干扰信号仅与有用信号同时出现,则可能是交调干扰或大信号阻塞干扰;将受干扰电台的接收天馈线直接接到测试系统测量接收机的中频频率、镜频干扰,在同样解调方式下与受干扰信号声音特征相同,那么该干扰就是中频干扰、镜频干扰;在测试系统与受干扰电台的接收天馈线之间加装衰减器―滤波器―放大器,再测试,如果在受干扰频率附近有大功率电平强信号,记录其强度、带宽等特征,作为受干扰电台的信号源,如果受干扰电台能收到信号,那么干扰就是邻道干扰。

        干扰定位五种常用方法

        查处干扰流程中干扰定位是关键中的关键,通常有最大场强定位估算距离定位法、测向交叉定位法、语音判别法、近距离听收信机啸叫等等。

        最大场强逼近定位法。最大场强逼近定位通常由便携式测向机完成,便携式测向机在复杂的环境中,通过改变天线的指向和移动测向机的位置,使场强数值由小到大改变,按照与信号距离和场强值成正比原理,配合定向天线标注强度方向,逼近信号源,定位干扰电磁源。一般在开阔地环境中,以MG3700A标准信号源、pr100手持测向机为例,根据自由空间频率衰耗公式:L(dB)=32.45+20lgd(km)+20lgf(MHz)L(dB)=92.45+20lgd(km)+20lgf(GHz)在已知测向机的接收电平和频率情况下,可以计算出干扰源与测向系统接收机之间的距离(其中L为系统测向机的接收电平;d为干扰源传输距离,f为信号源工作频率)。理论上,对于一个功率恒定的信号源,测试点距离的变化同测试电平的关系为+6dB/半程(E=74.8+EIRP-20lgd,前两项为固定值,场强变化与距离倍数变化呈线性关系,lgd/2=lgd-0.301)。在实际测向演练中,我们发现,在设备演练中开阔地、准开阔地形环境下,晴朗天气条件下,距离缩短一半,测试电平增大7dB略强,雨后因空气湿度增大,空间损耗增强,地表导电率下降,半程的测试电平值增加量还要加大。在较复杂的地貌条件下(如较多障碍物引起多径衰落、二次辐射,植被引起反射波强度衰减等),测试距离同电平值的关系为增加8~9dB/半程。这些为我们近似估计台距提供了计算方法,理论计算加实际测试大大提高了定位的准确率。表2为900MHz测试频率,pr100测向机测试电平理论、信号源功率4W的实测数据对照表,为快捷地找出目标电台,我们依据对照表无须计算也能估计出信号源的大致距离。首先将信号源功率电平换算为与接收机电平单位统一:4W=10lg4000mV=36dBm=(107+36)dBμV=143dBμV。当距离信号源dkm,900MHz频率的损耗为:L(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz);由此可得出接收机理论电平值应为143-L(dB)。由表2我们可以归纳出在城区开阔或准开阔地形环境下,接收机与信号源理论距离在100m以内时电平增大2~4dB距离增加约20米;150m~1000m以下时电平增大1dB距离增加约20米;1000m以上每0.5km电平变化3dB左右。

        交叉测向定位法。监测测向定位系统工作原理见图3。系统测向通过几个相互独立测向设备的多个监测结果,得出几条指向可疑干扰源的示向线,前方交叉定位,计算并显示概率三角区域。目前的固定和移动监测系统都有发现信号发射源方向的能力,可以确定发射源的大致方位,还可以完成频率表、频段扫描测量、信道占用度及频谱占用度的统计等日常监测功能,多数支持电子地图,并可完成对非法电台的识别、报警、记录;在测向时,打点测试与连续“路测”,可在电子地图上显示出目标信号的来波示向线。系统测向通过几个相互独立测向设备的多个监测示向线,测试结果直接标注在地图相应位置,得出几条指向可疑干扰源的交叉示向线,计算并显示概率交叉定位时通常分两种情形:一般情形下固定+移动+便携足以完成交会定位。在干扰信号长发的情况下,在固定和移动两套安装了电子地图的监测测向系统中逐一写入初步分析出的可疑频率;从不同的方位进行监测测向,得出两条相交的来波示向线(指向可疑干扰源的射线),在电子地图上标出交点;在交点附近部署手持移动测向机进行搜索最大场强式测向,得出第三条示向线,并在电子地图上标出三条线的三角交会区域;继续用手持移动测向机在交汇区域内进行更细致的查找;如果仅用手持移动测向机无法监测到干扰信号,根据交会区域地理特性开启车载监测测向系统沿途监测,进行多单频点存储测向,用两套移动监测设备多次交叉定位,慢慢逼近目标电台;如果所受干扰是间断干扰,则开启固定和车载两部具有在无人值守情况下长时间数据搜索功能的测向机进行24小时不间断扫描记录。汇总数据,通过一系列的监测和分析,确定干扰信号所属类型、极化方式、调制方式和呼号等,用排除法筛选出最有可能的干扰频率。再按第二步操作查找干扰源。

        语音判别业务定位法。监听、录音功能是监测测向系统的主要功能之一,它可以对设定的某一信号进行同步监听,并实时录音,保存记录,工作人员通过语音信息对非法用频通信单位或个人作出干扰源判断,根据非法台站的通话内容判定使用者的行业等信息。

        听接收机音点定位法。在无线电测向技术演练当中,我们积累了一些根据音点快速定位的方法。当接近电台时,信号逐渐增强,耳机内声音逐渐变大。由于人耳在小音量时对音量变化的分辨能力比对大音量时的分辨能力强,就需要随时减小音量,利用电位器控制测向机中频放大器的放大量,进而控制音量,逐渐地、连续地平滑变化,根据音量变化正确地辨别电台方向。在距离很近时,因信号强度猛增,会出现造成测向机指向不清,以及距电台数米内,测向机失去方向性的情况;无法分辨双向小音点,此时接收机遭到了大信号阻塞干扰,就会出现啸叫告警声,根据经验,目标信号源就在测向机大约3米范围之内。进一步利用测向机音量随距离增大减小的变化原理确定信号源位置,出现啸叫时目标信号就在距测向机半径1米范围之内。

        通过接收机天线的不同极化方式来观察干扰信号的变化定位法。为获得良好的测向机干扰信号接收效果,干扰信号应与接收机天线极化方式相匹配。首先用不同极化方式分析测向机接收机天线各个方向上的场强大小,推导出干扰信号的极化特性。如果改变极化方式(只适用于水平和垂直极化)信号强度发生明显变化,根据电磁波反射后极化方式改变原理即可判定信号为反射信号,应把信号位置与附近高大建筑物或坡陡的山坡的信号反射联系起来,在此基础上再采用最大场强定位操作进行进一步定位。总之,在西部欠发达地区,应尽可能采用技术手段消除干扰,在不得已的情形下采取停机、收回频点等强制措施。这是对无线电管理工作者掌握干扰规避技能和灵活运用无线电行政许可能力的考验。当无线电干扰处置时,应该在尊重设台事实、尽量维护无线电用户利益的原则下,有理有节地进行无线电干扰处置。

        结论

        虽然各类无线电管理技术设施为无线电干扰的排查提供了极大的便利,但无线电监测系统查干扰是个复杂、系统的过程。无线电管理工作者对监测设备不能仅仅停留在会操作的程度,还要对天馈线系统的方向性、天线增益、天线与信号强弱的关系,距离、频率、测得信号电平之间的关系等要吃透并完全理解,要尽快熟悉最前沿的监测设备操作技能和软件应用,掌握电磁环境随地形、频率、天气、距离等外部条件的变化规律,以使在各类电磁干扰查找、定位、处置中,快速处理干扰。

        在无线电监测测向系统的实际应用及演练中,本人根据多年的实际工作经验,依据工作中利用各种无线电监测设备,在市区、郊区、乡镇、山地、林地等多种地形实时监测测向,查找干扰信号源的操作经验,归纳出一些自认为有效、科学的经验、方法,换言之,更多的是无线电监测测向系统操作技巧。这些实用的方式方法对无线电管理部门今后技术训练和实际监测工作改进非常重要。主要有:

        干扰信号甄别的5种方法:查看频谱图;监听语音;计算;设备检测查看干扰信号的其他特征。

        干扰信号定位的5种方法:最大场强估算距离定位法。场强变化与距离倍数变化呈线性关系,lgd/2=lgd-0.301)。测向交叉定位法。语音判别业务定位法。听接收机音点定位法。⑤通过接收机天线的不同极化方式来观察干扰信号的变化定位法。

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