多发多收短波通信系统的大信号性能指标分析

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摘要：多发多收短波通信系统通信方式的多样性和系统的复杂性，以及多通道同时工作和安装在同一平台上，势必对系统的电磁兼容性产生更高的要求。本文探讨了多发多收短波通信系统的大信号性能指标，以供交流。

关键词：多发多收短波；通信系统；大信号；性能指标

中图分类号：TN925

1.发射机宽带噪声对收信灵敏度的影响

首先计算接收系统内部噪声折合到天线输入端的幅度：以-111dBm射频输入时输出信噪比为10dB计算：-111-10=-121（dBm/3KHz）， 即接收系统内部的噪声折合到天线输入端为-121dBm/3KHz。

首先分析一下发射机的宽带噪声的分布规律：

设功放的噪声系数为6dB，则功放本身在输入端的噪声电平为-174+6=-168（dBm/Hz），经过功放放大40dB后，输出端的噪声为-168+40=-128（dBm/Hz），就是说功放本身的输出噪声电平大小极限为-128dBm/Hz，受功放开关电源影响，可能实际会更大一些。

由于激励信号输出的噪声为： 功率输出+20dBm，+2.5%处宽带噪声为161dBc/Hz，那么经过功率放大器放大40dB后，噪声为 20-161+40=-101（dBm/Hz）；

可见由于激励器引起的噪声比功放本身的噪声大27dB[-101-（-128）=27]，是宽带噪声的主要来源，功率放大器本身的噪声相比之下是可以忽略的，而系统中有后选器，因此其输出宽带噪声电平分布应当是基本吻合后选器的选择曲线规律的，随着和主信号的偏离加大，宽带噪声电平应当是逐渐减小的，极限为热噪声电平-174dBm/Hz，具体的减小速度和所用后选器的选择性相关的。

系统考虑最糟糕的情况，简化为1个1KW和多个1KW在离收信频率点±2.5%处发射，因为其它发射信号都在收信频率±5%以外，噪声较±2.5%处发射信号的噪声低7dB以上（由于后选器的滤波作用），同时如果是宽带发射机的信号，功率只有250W，比1KW低6dB，所以这些发射信号较±2.5%处发射机的噪声低13dB以上，相比之下对收信的干扰可以忽略。

1个1KW（设2.5%宽带噪声为161dB/Hz）到达短波收信前端的噪声为-141dBm/Hz，1个5KW（设2.5%宽带噪声为161dB/Hz）到达接收机的噪声为-134mdB/Hz，即到达收信系统天线输入端的外界噪声电平为-134dBm/Hz左右，比收信系统内部噪声-156dBm/Hz（-121dBm/3KHz-35dB）高22dB，收信系统内部的噪声相比之下可以忽略不计，所以此时接收机的噪声系数主要由发射机产生的宽带噪声决定，为40dB[-134dBm/Hz -（-174dBm/Hz）]。当然还要考虑倒易混频的影响、距离收信频率±2.5%更远处的发射机产生的噪声影响，实际还要差一些。但是由于大气噪声、其它电子设备的噪声也会使接收本底噪声抬高，降低收信灵敏度，同时其他大功率设备只有在应急情况下使用，所以在实际的使用中，由于发射机宽带噪声对收信的影响应当比上面的分析还要小一些。

2.倒易混频的影响

当发射机的强信号通过天线馈送到收信机内的混频器中，它和收信机内频率合成器的边带噪声进行混频后，产生的噪声可以落在收信机中频通带内，增加收信机的底部噪声，降低灵敏度，这种现象叫倒易混频，它是除发射机宽带噪声外对收信灵敏度造成影响的另一个重要因素[34]。

1KW发射信号最终到达收信天线的电平为+60dBm-40dB=+20dBm（-40dB为天线隔离度指标）。表1是以往接收机倒易混频指标的实测数据。（由于测量用滤波器数量、频点的限制，仅测了上面几个频率点）

根据表1的数据，在二级预选器的情况下，+23dBm的干扰使收信的灵敏度下降约3dB，考虑到实际使用时，收信频率点两边都可能存在干扰，噪声叠加将使噪声再增加3dB，从而使灵敏度下降约6dB。在实际使用中由于大气噪声等抬高了收信底部噪声，而且干扰电平最大为+20dBm，所以由倒易混频引起的灵敏度降低会更小一些。

由于倒易混频只降低收信系统的灵敏度6dB左右，而宽带噪声使灵敏度降低约22dB（39-17=22dB），相比之下，由于倒易混频引起的灵敏度降低远小于宽带噪声的影响，这就是前面说倒易混频的影响与宽带噪声的影响相比可以忽略的原因。所以，当收信机的倒易混频指标接近上表中数据的情况下（即：干扰为+23dBm或136dBμVemf时，接收系统的噪声系数接近20dB），限制收信灵敏度的主要因素就为发射机的宽带噪声了，而发射机主信号使接收系统产生的倒易混频使收信灵敏度降低，相比之下是可以忽略的。

3.发射机的互调产物、谐波、杂散对收信的影响

假设发射机的指标为：互调：-36dB、谐波：-50dB、杂散：-60dB，那么这些产物到达收信系统的强度分别为：-16dBm、-30dBm、-40dBm，最强的为互调的幅度，最小的为杂散电平（天线隔离度指标为40dB）。

上述发射机的无用输出频率也不会在收信系统中再产生能干扰收信的互调产物，可通过下面的实验数据说明。实际使用中，由于受大气噪声、发射机宽带噪声等的影响，上表中的干扰电平应更高才能在收信的输出端产生输出，影响收信效果。

由于发射机的无用输出到达收信的电平最大为-5dBm，都小于上表中的干扰电平，所以这些无用输出在收信系统内部产生的互调不会对收信系统有任何影响。

4.发射主信号在信道前端产生互调对收信的影响

即使收信前端设备的交调输出截止点做到+50dBm，发射机的主信号在收信前端产生的互调产物也远远大于收信的有用信号（一般指较远的信号），由公式50（三阶输出截止点）=20（输出信号大小）+IMD3/2可知，此时的IMD3为60dB，互调的绝对电平将为+20dBm-60dB=-40dBm，比一般的远处有用信号强得多，而且收信前端设备的交调输出截止点是远做不到+50dBm的。所以收信频率都不能设置在上述的互调点上，实际上这些频率点是与发射机产生的互调频率点重叠的，所以不能将这些频率点作为收信频率点，但设前端的三阶交调输出截止点做到+40dBm，那么可以计算其互调输出产物为-20dBm，对收信前端来说仍然是很小的干扰，只要不落在收信的中频带宽内就不会对收信产生影响，可以以较近的频率间隔（如20KHz）工作。

5.发射机主信号使收信产生阻塞及对其他频段通信设备的影响

在现在主流的专用多信道短波通信系统中，收信设备的阻塞指标都达到了+19dBm以上，如采用更高选择性的外置预选器，级数增加到2级，可使阻塞电平提高约10dB，达到+29dBm左右，同时提升有源天线、信号分路器的动态范围，使其阻塞指标达到+23dBm以上，这样就不会使收信系统产生阻塞。

收信系统主要通过天线辐射对其它系统产生影响。收信系统中通过天线向外辐射的主要是混频所需的本振信号，频率一般大于40MHz，由于要实现高动态、高线性的混频，本振幅度都很大，+23dBm以上，而其又是最接近天线输入端口的辐射源，所以易向外辐射，本系统中接有防雷达滤波器可有效滤除30MHz以上的辐射信号（对本振抑制达到70dB以上），同时多路耦合器（对本振抑制达到20dB以上）、有源天线内部的电路（对本振抑制达到30dB以上）都有较好的反向隔离度，收信前端的低通滤波器（对本振抑制达到40dB以上），能进一步将向外的辐射滤除，对本振总的衰减达到160dB以上，加上天线间的隔离度，最终辐射输出远小于-124dBm（+23dBm-160dB=-137dBm），小于短波等接收设备的背景噪声，不会对外部其他频段的通信设备产生影响。