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【摘要】为了消除外界干扰信号对系统门限指标的影响，采取了加装抗干扰滤波器的方法，阐述了噪声温度的概念，通过原理分析和数学计算对比得出最优加装方法，其实际效果经实际试验得到了验证。
【关键词】无线通信噪声温度干扰滤波器衰减【中图分类号】TD676【文献标识码】A
无线通信系统遥测下行信道带宽为10MHz（f0±5MHz）可使用f0-1、f0、f0+1 MHz三个点频，在系统设备做验收试验的过程中用频谱仪观测接收天线输出端，发现在f0+3～f0+4.5MHz处有-54.5dB的强干扰信号，此干扰信号强度稳定并一直存在，正好落在遥测信道带宽之内，并且为外部设备产生，严重影响到下行信道的正常工作，因而在此干扰信号不能彻底消除的情况下必须考虑在系统中加装抗干扰滤波器来降低此干扰信号对系统的影响，但加装抗干扰滤波器同样可能会降低系统的门限指标，而且会恶化接收系统噪声温度，在系统的什么位置加装最合理、效果最好，需要通过理论分析和计算得出结论，并且通过实际试验来验证。
按照奈奎斯特定理，噪声源的噪声温度与噪声功率P之间的关系为：
T=P /k·△f，
式中k为玻耳兹曼常数，△f为频带宽度。对于接收机，可将内部噪声换算成相当于输入端引入的相应的噪声量，称为等效噪声温度T。它与接收机的噪声系数F的关系为：
T=T0（F-1）。
T0为环境温度，T和F都是常用的表达接收机噪声的方式。譬如射电望远镜的系统噪声温度T的含义是，来自天线的噪声功率经过传输线损耗后，呈现在接收机输入处的噪声温度、传输线本身的噪声温度以及接收机等效输入噪声温度。
加装抗干扰滤波器后需对系统门限指标和下行信道中干扰信号传输电平进行分析。特制的抗干扰滤波器的性能指标为：
a.阻带频率：≥f0+3MHz衰减≥40dB；
b.阻带频率：≤f0-8MHz衰减≥50dB；
c.通带频率：f0-8 MHz～f0+3MHz；
d.通带插损：≤5dB；
e.输入、输出阻抗：50Ω；
f.输入、输出电压驻波比：≤1.8。
一、对系统接收门限的影响
下行信道系统组成框图如图1：
接收系统噪声温度
Ts=Ta/L1+（1-1/L1）T0+ Tr
其中：Ts：折算到LNA输入端系统总噪声温度（包括天线噪声）；
Ta=293K为接收天线噪声温度；
L1=1.5dB为天线到LNA之间的馈线损耗（含发阻滤波器）；
T0=293K（按常温20℃计算）；
LNA后端设备噪声温度统一折算到LNA输入端为：
Tr=T1+T2/G1+T3*L2/G1
T1=80k低噪声放大器
G1=29dB=794dBk低噪声放大器增益
L2=1.5dB=1.41dBk馈线损耗
T2=（L2-1）×T0=（1.41-1）×293=120k
T3=（F-1）×T0=（10-1）×293=2637k
则Tr=80+120/794+2637×1.41/794=85k
计算得：Ts=208+85+85=378K=25.78dB。根据遥测体制和工作码率有：Rb = 40dB；
又因为Eb/No=12.8dB（根据误码率），所以有：
Scr=KT*Eb/No*Rb（单位为W）=
-228.6+25.78+12.8+40=-150.02dBW
考虑到解调损失1dB，Scr=-149.02dBW≤-148dBW。
1.1抗干扰滤波器置于LNA后端
将抗干扰滤波器置于LNA和下变频器之间，加装抗干扰滤波器后组成框图如图2：
由于干扰信号f0+3MHz与工作频率f0+1MHz只相差2MHz，滤波器在f0+3MHz处衰减做到40dB时插损相应较大，有5dB。
这样L2=5+1.5=6.5dB（滤波器与馈线统一考虑）
T2=1016k；
Tr=96k
系统接收门限：
Scr=KT*Eb/No*Rb=-228.6+25.9+12.8+40=-149.9dBW
考虑到解调损失1dB，Scr = -148.9dBW≤-148dBW，满足系统指标。
1.2抗干扰滤波器置于LNA前端
将抗干扰滤波器置于发阻滤波器和LNA之间，可将发阻滤波器与抗干扰滤波器的影响统一考虑。系统框图如图3：
L1=5+1.5=6.5dB
Tr=85k
Ts=66+228+85=379K=25.78dBK，与未加装前相同。
系统接收门限：
Scr = KT*Eb/No*Rb = -228.6+25.78+12.8+40 = -150. 02dBW
考虑到解调损失1dB，Scr=-149.02dBW≤-148dBW，与不加抗干扰滤波器一样，满足系统指标。但将抗干扰滤波器加在LNA前端时，LNA前端的增益下降5dB，即相当于接收天线增益下降5dB，系统作用距离下降近一半，对系统影响较大，而加在LNA后端时，只是将系统接收门限抬高了0.12dB，影响不大，还可以满足系统设计指标。因此，抗干扰滤波器只能置于LNA后端，才能满足系统设计指标。
二、下行信道干扰信号传输电平分析
2.1抗干扰滤波器置于LNA后端
抗干扰滤波器置于LNA后端，干扰信号所经链路图如图4，其中发阻滤波器、LNA相对于干扰信号为通带。
P1=-54.5dBm
P2=P1-L1=-54.5-1.5=-56dBm
P3=P2+G1=-56+29=-27dBm
LNA输出1dB压缩点≥0dBm，大于-27dBm，因而不会饱和。
抗干扰滤波器对f0+3MHz的抑制L2≥40dB。
P4=P3-L2=-27-40=-67dBm
下变频器输入频带为f0±5MHz，输出1dB压缩点≥0dBm，在遥测接收门限情况下增益为55dB，这样：
P5=P4+G2=-67+55=-12dBm<0dBm
即变频器在遥测接收门限情况下干扰信号不会阻塞信道。
接收机最大捕获范围为±250kHz，干扰信号落在搜索带宽外，对接收机没有影响。
2.2不加装抗干扰滤波器
如果不加抗干扰滤波器，下变频器输入端P4=-27dBm，当下变频器增益为55dB时，P5=P4+G2=-27+55=28dBm，处于饱和状态，导致接收机不能正常锁定遥测信号，影响遥测信号的接收解调。
三、结论
在系统中加入抗干扰滤波器基本可以消除外部设备产生的干扰信号对遥测接收系统工作的影响，虽然接收通道加入抗干扰滤波器会恶化接收系统噪声温度，但在LNA后端加特制的抗干扰滤波器可以最小程度的降低其对系统的影响，其实际效果经相关试验得到验证。
参考文献
[1]黄载禄，殷蔚华.通信原理[M].北京：科学出版社，2005
[2]刘蕴才，房鸿瑞，张仿.遥测遥控系统（上、下）[M].北京：国防工业出版社，1999.
[3]高吉祥.高频电子线路[M].北京：电子工业出版社，2007.
[4]李邦复，郝建民等.遥测系统（上、下）[M].北京：宇航出版社，1991.
[5] Jin Au Kong著，吴秀等译.电磁波理论[M].北京：电子工业出版社，2003.1
【关键词】无线通信噪声温度干扰滤波器衰减【中图分类号】TD676【文献标识码】A
无线通信系统遥测下行信道带宽为10MHz（f0±5MHz）可使用f0-1、f0、f0+1 MHz三个点频，在系统设备做验收试验的过程中用频谱仪观测接收天线输出端，发现在f0+3～f0+4.5MHz处有-54.5dB的强干扰信号，此干扰信号强度稳定并一直存在，正好落在遥测信道带宽之内，并且为外部设备产生，严重影响到下行信道的正常工作，因而在此干扰信号不能彻底消除的情况下必须考虑在系统中加装抗干扰滤波器来降低此干扰信号对系统的影响，但加装抗干扰滤波器同样可能会降低系统的门限指标，而且会恶化接收系统噪声温度，在系统的什么位置加装最合理、效果最好，需要通过理论分析和计算得出结论，并且通过实际试验来验证。
按照奈奎斯特定理，噪声源的噪声温度与噪声功率P之间的关系为：
T=P /k·△f，
式中k为玻耳兹曼常数，△f为频带宽度。对于接收机，可将内部噪声换算成相当于输入端引入的相应的噪声量，称为等效噪声温度T。它与接收机的噪声系数F的关系为：
T=T0（F-1）。
T0为环境温度，T和F都是常用的表达接收机噪声的方式。譬如射电望远镜的系统噪声温度T的含义是，来自天线的噪声功率经过传输线损耗后，呈现在接收机输入处的噪声温度、传输线本身的噪声温度以及接收机等效输入噪声温度。
加装抗干扰滤波器后需对系统门限指标和下行信道中干扰信号传输电平进行分析。特制的抗干扰滤波器的性能指标为：
a.阻带频率：≥f0+3MHz衰减≥40dB；
b.阻带频率：≤f0-8MHz衰减≥50dB；
c.通带频率：f0-8 MHz～f0+3MHz；
d.通带插损：≤5dB；
e.输入、输出阻抗：50Ω；
f.输入、输出电压驻波比：≤1.8。
一、对系统接收门限的影响
下行信道系统组成框图如图1：
接收系统噪声温度
Ts=Ta/L1+（1-1/L1）T0+ Tr
其中：Ts：折算到LNA输入端系统总噪声温度（包括天线噪声）；
Ta=293K为接收天线噪声温度；
L1=1.5dB为天线到LNA之间的馈线损耗（含发阻滤波器）；
T0=293K（按常温20℃计算）；
LNA后端设备噪声温度统一折算到LNA输入端为：
Tr=T1+T2/G1+T3*L2/G1
T1=80k低噪声放大器
G1=29dB=794dBk低噪声放大器增益
L2=1.5dB=1.41dBk馈线损耗
T2=（L2-1）×T0=（1.41-1）×293=120k
T3=（F-1）×T0=（10-1）×293=2637k
则Tr=80+120/794+2637×1.41/794=85k
计算得：Ts=208+85+85=378K=25.78dB。根据遥测体制和工作码率有：Rb = 40dB；
又因为Eb/No=12.8dB（根据误码率），所以有：
Scr=KT*Eb/No*Rb（单位为W）=
-228.6+25.78+12.8+40=-150.02dBW
考虑到解调损失1dB，Scr=-149.02dBW≤-148dBW。
1.1抗干扰滤波器置于LNA后端
将抗干扰滤波器置于LNA和下变频器之间，加装抗干扰滤波器后组成框图如图2：
由于干扰信号f0+3MHz与工作频率f0+1MHz只相差2MHz，滤波器在f0+3MHz处衰减做到40dB时插损相应较大，有5dB。
这样L2=5+1.5=6.5dB（滤波器与馈线统一考虑）
T2=1016k；
Tr=96k
系统接收门限：
Scr=KT*Eb/No*Rb=-228.6+25.9+12.8+40=-149.9dBW
考虑到解调损失1dB，Scr = -148.9dBW≤-148dBW，满足系统指标。
1.2抗干扰滤波器置于LNA前端
将抗干扰滤波器置于发阻滤波器和LNA之间，可将发阻滤波器与抗干扰滤波器的影响统一考虑。系统框图如图3：
L1=5+1.5=6.5dB
Tr=85k
Ts=66+228+85=379K=25.78dBK，与未加装前相同。
系统接收门限：
Scr = KT*Eb/No*Rb = -228.6+25.78+12.8+40 = -150. 02dBW
考虑到解调损失1dB，Scr=-149.02dBW≤-148dBW，与不加抗干扰滤波器一样，满足系统指标。但将抗干扰滤波器加在LNA前端时，LNA前端的增益下降5dB，即相当于接收天线增益下降5dB，系统作用距离下降近一半，对系统影响较大，而加在LNA后端时，只是将系统接收门限抬高了0.12dB，影响不大，还可以满足系统设计指标。因此，抗干扰滤波器只能置于LNA后端，才能满足系统设计指标。
二、下行信道干扰信号传输电平分析
2.1抗干扰滤波器置于LNA后端
抗干扰滤波器置于LNA后端，干扰信号所经链路图如图4，其中发阻滤波器、LNA相对于干扰信号为通带。
P1=-54.5dBm
P2=P1-L1=-54.5-1.5=-56dBm
P3=P2+G1=-56+29=-27dBm
LNA输出1dB压缩点≥0dBm，大于-27dBm，因而不会饱和。
抗干扰滤波器对f0+3MHz的抑制L2≥40dB。
P4=P3-L2=-27-40=-67dBm
下变频器输入频带为f0±5MHz，输出1dB压缩点≥0dBm，在遥测接收门限情况下增益为55dB，这样：
P5=P4+G2=-67+55=-12dBm<0dBm
即变频器在遥测接收门限情况下干扰信号不会阻塞信道。
接收机最大捕获范围为±250kHz，干扰信号落在搜索带宽外，对接收机没有影响。
2.2不加装抗干扰滤波器
如果不加抗干扰滤波器，下变频器输入端P4=-27dBm，当下变频器增益为55dB时，P5=P4+G2=-27+55=28dBm，处于饱和状态，导致接收机不能正常锁定遥测信号，影响遥测信号的接收解调。
三、结论
在系统中加入抗干扰滤波器基本可以消除外部设备产生的干扰信号对遥测接收系统工作的影响，虽然接收通道加入抗干扰滤波器会恶化接收系统噪声温度，但在LNA后端加特制的抗干扰滤波器可以最小程度的降低其对系统的影响，其实际效果经相关试验得到验证。
参考文献
[1]黄载禄，殷蔚华.通信原理[M].北京：科学出版社，2005
[2]刘蕴才，房鸿瑞，张仿.遥测遥控系统（上、下）[M].北京：国防工业出版社，1999.
[3]高吉祥.高频电子线路[M].北京：电子工业出版社，2007.
[4]李邦复，郝建民等.遥测系统（上、下）[M].北京：宇航出版社，1991.
[5] Jin Au Kong著，吴秀等译.电磁波理论[M].北京：电子工业出版社，2003.1