PCBニュース - 移動通信システムにおける無線周波数干渉の原因

現在、無線周波数干渉の可能性のある原因は増加しており、ある原因は明らかで、追跡しやすく、別の原因は微妙で、識別しにくい。注意深い基地局設計はいくつかの保護を提供することができるが、ほとんどの場合、ソースで干渉信号を制御することしかできない。本論文では、エンジニアが干渉源を測定、追跡、除去するのに役立つ無線周波数干渉の様々な可能性のある原因を議論した。

無線周波数干渉（RF）信号は、電話のオフライン、接続中のノイズ、チャネル損失、音声品質の受信差など、無線通信基地局のカバレッジエリア内の移動通信に多くの問題をもたらす。干渉の様々な可能性のある原因は驚くべき速度で増加している。

今日の複雑な電気通信技術は、専用無線通信やポケットベルなどの古い移動体通信システムと複雑な環境に共存しなければならず、これらの古いシステムの多くは今後数年間使用され続けるだろう。一方、デジタルビデオ放送や無線LANなどの他の無線無線無線周波数デバイスは、通信サービスを中断する可能性のある新しい信号を生成します。増加する環境規制のため、多くの新企業が限られたセルラサイトを占有することを競争しており、セルラ信号伝送塔はアンテナで満たされている。携帯電話で接続したり、マルチメディア番組を見たり、インターネット上で取引したりすることが増えているにつれて、すぐに自動車、冷蔵庫、オーブンが無線周波数信号を使って通信したりするようになり、通信の空がさらに混雑するようになります。

無線周波数干渉の原因

ほとんどの干渉は意図せず、他の正常な動作の副産物である。干渉信号は受信機にのみ影響を与え、物理的に送信機に近づいても送信は影響を受けません。以下は一般的な干渉源のいくつかで、どこから練習を始めるかを知ることができます。干渉源のほとんどは基地局の外、つまり直接制御の外にあることに注意してください。

__エミッタの構成が正しくありません

別のサービスプロバイダも周波数で信号を送信します。ほとんどの場合、これは障害や不正な設定によるものであり、競合する送信機サービスプロバイダは、サービスを再開するために問題の修正を急ぐことになります。

_無許可トランスミッタ

この場合、他のサービスプロバイダは通常、ライセンスをまったく受け取っていないため、あなたと同じ周波数帯で起動しようとします。彼は帯域に信号が見つからない可能性があるので、帯域を使用している人がいないと仮定し、許可されていない場合に使用します。許可証を発行した政府機関は、これらの無許可事業者を追い払うのを支援することが多い。

カバレッジオーバーラップ

ネットワークまたはその他のネットワークは、複数のチャネルをカバーします。不正確なアンテナの傾斜、高送信電力、または環境変化により、森林を伐採したり建物を押し倒したりする人がいるなど、カバーエリアが重複する可能性があります。そうしないと、別の場所からの信号が遮断されます。

セルフシグナル相互変調

2つ以上の信号が混合されると、新しい変調信号が形成されるが、それは所望の信号ではない。一般的な相互変調は3次信号であり、例えば、1 MHz間隔の2つの信号は、元の高周波信号より1 MHz高い新しい信号と、低周波信号より1 MHz低い新しい信号を生成する。元の2つの信号が800および801 MHz帯にある場合、3つの信号はそれぞれ799および802 MHzに現れる。

＿別の送信機信号との相互変調

相互変調干渉は、アンテナを介して同軸ケーブルを供給し、その後、互いに衝突する送信機の非線形終端増幅器に入る1つまたは複数の外部無線信号によって引き起こされることもあり、そこでは、外部信号が相互に混合され、送信機自身の信号が、通信帯域のように見える「新しい」周波数相互変調信号（通常は望ましくない）を形成する。

干渉信号は2つの外部信号によって生成され、衝突送信機自体の信号は関与せず、送信機の非線形レベルを使用するだけで外部信号を混合することも可能である。この場合、混在する2つの信号に問題はありません。加害者は送信機です。

正常に動作しているように見えるトランスミッタを変更する必要があるため、この問題を解決するのは少し難しい。外部信号をできるだけ減衰させ、フェライト絶縁体を加えることで、RFを送信機からアンテナに送信し、給電線から戻ってきた信号を減衰させることができる狭帯域フィルタが必要です。所有者は通常、すべての送信機が複数の異なる周波数を同時に使用する送電塔にこのようなフィルタと絶縁体を設置することを要求している。

_錆びた壁/屋根などによる相互作用。

送信機は相互変調信号の繁殖地ではなく、非線形接続も近くに錆びた白鉄の屋根や壁にある可能性があります。無線伝送電力が高い場合、屋根の腐食部分は非線形ダイオードとして機能する。風は天候条件に応じて錆びた部品を押し込んだり分離したりするので、物理構造の相互作用は防ぎにくいが、雨水は錆びの特性を変える。信頼性の高い通信接続を復元するには、深刻な影響を受けた通信を修復または交換する必要があります。

_アンテナまたはコネクタでの相互調整

同軸ケーブルやアンテナ自体のわずかな腐食であっても、信号損失やVSWRの問題を引き起こすには十分ではありませんが、腐食は劣悪なダイオードのように微細な相互同調をもたらすことがあります。近くに複数の大電力送信機があれば、携帯電話と基地局との間の弱い通信信号を干渉するのに十分な相互調整が可能になるだろう。アンテナシステムのコネクタを離すと酸化が破壊され、一時的に問題が中止されることがわかりにくいので、どのコネクタが緩んでいるか、締め付けられているかをより時間をかけて注意深く記録し、各ステップの後にテストして、原因であるかどうかを判断する必要があります。

__トランスミッタが過負荷になることが多い

送信機が送信する任意の強い周波数信号は、隣接するシステムを過負荷にする。解決策は、必要な信号が通過でき、過負荷信号が減衰するように、受信機アンテナケーブルにフィルタを取り付けることです。

隣接送信機における隣接チャネル電力

割り当てられた周波数がより混雑するにつれて、競合する無線サービスはより近い周波数を割り当てており、1つのシステムがチャネルノイズサイドバンドを送信したり、別の隣接する受信チャネルが発生したりするリスクが増加している。送信機が技術仕様に準拠している場合は、チャネルを変更するか、送信機と受信機との間の物理的な間隔を増やす必要があります。

ラジオ送信機高調波

商業無線局のような高電力源は、5 MW送信機のような高電力信号高調波を発生することができ、近隣の移動通信を妨害するのに十分な5 W高調波を容易に発生することができる。送信機がすべての規範と政府の規定に合致している場合、解決策は、送信機の開発を回避するために通信アンテナを移行するか、送信機の近くの通信基地局が高調波エネルギーの影響を受けないチャネルを使用するように周波数スキームを再割り当てすることである可能性がある。

プライマリSTLユーザ

セルラシステムが登場する前に、900 MHzおよび1400〜2200 MHz帯域は、通常、無線局のスタジオ対送信機接続（STL）に割り当てられる。政府はこれらの周波数をセルラー事業者に再割り当てしていますが、通常は高齢者ユーザーを制限することなく、競合のない周波数で運用を続けています。これらの周波数帯で新しいセルラサービスが開始されると、これらの送信機は新しい周波数に移行する必要がありますが、「リマインダ」が必要な場合があります。

オーディオ整流器

ごく少数の場合、基地局コントローラはアナログオーディオ入力を無線出力に転送しており、これは近隣のAM放送や短波局からの強い信号の影響を受ける可能性があります。AM信号はオーディオ回路に入り、ブロードキャストオーディオ信号を電話セッションに混合するように整流されてもよい。基地局に接続されたオーディオ部分の周囲の良好な遮蔽はこの問題を解決すべきである。

干渉源のタイプについて

干渉は、自身の特性または基地局と携帯電話通信に与える影響に基づいて分類することができる。衝突周波数は干渉源と結果を表示する一般的な指標である。

ちょうしゅうはすうぼうがいげん

これは、受信機の周波数に近い信号と異なる信号を含む主要な干渉であり、入力に影響を与えるには十分に強い。これらの信号は通常、受信機入力フィルタが遠すぎる他の信号をフィルタ除去するので、予想される周波数に非常に近い。

受信機の2つの効果を見てみましょう。1つはフロントエンドブロッキングであり、これは強い信号が受信機に入り、ステージ（プリアンプまたはミキサ）の過負荷を完全に飽和させることによって引き起こされ、これによって強い信号が受け入れられなくなる。もう1つの効果は、近傍の信号が受信機に入り、AGC（自動利得制御）によって発見される緩和効果、またはリミッタ回路が活性化され、利得損失をもたらす緩和効果である。受信機の動作は感度が低いようなもので、弱い信号が失われ、強い信号の信号対雑音比が低下します。

周波数内干渉源

第2のタイプの干渉は、予想される通信信号の周波数と同じ（強いまたは弱い）信号からなり、通常、以下の理由により引き起こされる：

通常の携帯電話の信号が想定範囲を超えている

。トランスミッタの障害または構成エラー

-通常のトランスミッタからの信号高調波

他の電気機器からの無意識干渉信号

＿超周波干渉源からの周波数内効果

このようなソースは追跡が難しく、周波数上の信号として見えるが、非線形要素内で自身の周波数で完全に正常な2つ以上の信号を混合することによって形成される相互変調信号など、明らかな干渉源は存在しない。

わざと邪魔する

不快な故意干渉は通常、信号周波数内で発生し、その挙動はより適切な構成の送信機のようである。私たちはそれを単独で分類します。それは非常につかみにくく、有害であることが多いからです。

故意の干渉の一例は、ジャングルの丘の上のどこかにある双方向無線トランスポンダシステムへの遠隔攻撃である。システムは最初、その入力周波数に非常に微弱な信号を受信した（正しいオーディオ復号化はトランスポンダを活性化する）。この信号は夜間にのみ現れ、空中に維持され、トランスポンダタイムアウトリレーを故障させ、朝の信号が消えるまでシステムを麻痺させる。干渉源は、信号が弱すぎて検出できず、夜間にしか送信されないため、特に見つかりにくい。発見されると、干渉源は送信機のアンテナバーの近くの木の上にある小さな太陽電池パネルを持つマイクロ送信機です。エミッタは日中にオフになり、太陽電池パネルはそれを使って電池を充電します。

ちょうはすうちょうは

上のいくつかは、比較的きれいな原始的な信号を指しています。実際には、信号には干渉を引き起こす可能性のある強い基本周波数高調波も存在する。例えば、米国の超高周波テレビ送信機は、その高調波を主搬送波の少なくとも60 dBに低減するためにフィルタを設置する必要がある。面倒な高調波は、送信機の小型非線形要素によって容易に生成されるため、第3高調波である。621.25 MHzで動作する5 MWテレビ信号送信機は、第3高調波が60 dB以下で5 W（フィルタリング後）であっても1863.75 MHzの第3高調波を有する！都市上空からこの周波数と電力信号を送信することは、都市圏のセルラ移動通信信号に大きな損害を与えやすい。

高調波信号にはもう一つの特徴があり、識別しにくいようにしています。高調波を生成する乗算プロセスは、幅と偏差にキャリア周波数に等しい因子を乗算するスペクトルを変更します。例えば、157.54 MHzの13 kHz幅の双方向無線FM信号の10次高調波は130 kHz幅であり、1575.4 MHzでは5 kHzだけオフセットした基本波が50 kHzになる。送信機が基地局とタワーを共有している場合、その10次高調波はGPS受信機を完全にカバーし、基地局を麻痺させる。100 W FM送信機では、この干渉を回避するために約195 dBの総減衰が必要であり、それを実現するためにはアンテナ分離とフィルタ抑制が必要である。