高壓架空送電線路對移動通信基站的無線電干擾影響

高壓架空送電線路對移動通信基站的無線電干擾影響

隨著能源和通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，高壓輸送線和移動通信基站越建越多，高壓輸送線對移動通信基站的無線干擾影響越來越明顯。為科學(xué)、可靠、有據(jù)地處理好高壓架空送電線路對移動通信基站的無線電干擾影響問題,本文在分析移動通信基站工作特性、高壓架空送電線路無線電干擾特點、高壓架空送電線路對移動通信信號可能存在的無線電干擾影響等基礎(chǔ)上,通過對多徑信號影響仿真計算、現(xiàn)場測試和對鄰近送電線路的移動通信基站的運行情況的調(diào)查分析,得出了高壓架空送電線路對移動通信基站無線電干擾影響問題的初步結(jié)論。1理論分析1.1垂直極化波和垂直極化波目前,我國使用的移動通信系統(tǒng)主要有GSM和CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng),基站與移動用戶間分別采用TDMA+FDMA和CDMA多址接入方式,工作頻率為900MHz和1800MHz(第3代移動通信系統(tǒng)將采用2000MHz或更高的頻率),對應(yīng)的工作波長為0.333m和0.167m,采用垂直極化波傳送,基站天線的水平方向圖一般為全向,垂直方向圖主瓣具有一定下傾角,在基站天線周圍不同方向、不同高度、不同距離的信號場強有所不同。由于采用高效糾錯/檢測編碼、信道編碼和交織處理、GMSK(高斯最小頻移鍵控)窄帶調(diào)制技術(shù),因此,移動通信信號具有很強的抗干擾能力。1.2早期無線電干擾高壓架空送電線路的無線電干擾可分為有源干擾和無源干擾兩大類。有源干擾主要集中在中、短波段,由導(dǎo)線的電暈產(chǎn)生。甚高頻及以上頻段的無線電干擾主要來自絕緣子表面放電和絕緣子金具串接觸不良產(chǎn)生的火花放電。電暈干擾的脈沖重復(fù)率高,火花干擾的脈沖重復(fù)率低,有源干擾場強隨頻率增加而迅速減小(20MHz以后就相當弱了),隨距離增大而迅速降低。無源干擾主要由送電線路鐵塔的二次輻射產(chǎn)生,與被影響信號的頻率、極化方式及相對位置等因素有關(guān)。1.3對移動通信信號的影響送電線路導(dǎo)線和鐵塔距移動通信基站至少幾十米,移動用戶距基站為幾十米至數(shù)千米,送電線路對基站發(fā)射信號和移動用戶接受信號的無線電干擾影響主要表現(xiàn)在以下幾方面:(1)送電線路帶電時,電暈和火花放電產(chǎn)生的無線電干擾,其頻譜主要集中在中、短波段,到甚高頻尤其特高頻已是極其微弱,對幾十米外的基站天線的發(fā)射和移動用戶的接收不可能造成任何干擾影響。即送電線路有源干擾對移動通信信號的影響可不予考慮。這可通過實測送電線路帶電和不帶電2種條件下,線路附近某點的移動通信信號變化情況來說明。(2)送電線路不帶電時,水平導(dǎo)線原則上不會對基站發(fā)射的垂直極化信號產(chǎn)生影響,由于導(dǎo)線截面不大,導(dǎo)線的遮擋也很小,而垂直的鐵塔將受到基站發(fā)射的垂直極化信號的激勵而感應(yīng)電流,產(chǎn)生二次輻射。基站天線接收到送電線路鐵塔產(chǎn)生的二次輻射信號后,可能影響其輸入阻抗和輻射特性。但由于基站發(fā)射信號的波長很短,頻率為900MHz時的波長為0.333m,頻率為1800MHz時的波長為0.167m,即使送電線路鐵塔距基站天線50m遠,也有150(900MHz)和300(1800MHz)個波長,送電線路鐵塔對基站天線的輸入阻抗和輻射方向圖的影響完全可不予考慮。即送電線路二次輻射對基站發(fā)射信號的影響可不予考慮。(3)當移動用戶位于送電線路鐵塔附近時,用戶在接受基站發(fā)送的直達信號的同時,還可能會收到經(jīng)鐵塔反射過來的多徑信號。由于移動通信信號的波長較短,鐵塔不能視為一個實體,因此,經(jīng)鐵塔反射的多徑信號可能是多個方向,多徑信號對用戶接收效果的影響將減弱,特別是在用戶離開鐵塔較遠時,這種影響會更小。這可通過仿真分析和基站及用戶的實際使用情況來證明。2次反射信號的影響由前面的理論分析可知,送電線路對移動通信信號的影響主要表現(xiàn)在鐵塔產(chǎn)生的多徑信號對移動用戶的干擾影響。多徑信號主要由移動通信基站發(fā)出的信號經(jīng)送電線路鐵塔邊緣多次反射和繞射到達信號接收點。根據(jù)幾何繞射理論可知,在直射、反射場存在的情況下,繞射場是相對微弱的,另外,信號經(jīng)過多次反射后,衰減急劇增大。因此,送電線路鐵塔引起的多徑信號干擾主要取決于一次反射信號的強弱。一次反射信號的強弱在送電線路鐵塔材料和信號頻率一定時取決于送電線路鐵塔、基站和用戶三者間的相對位置。經(jīng)仿真計算,移動通信基站發(fā)出的信號經(jīng)鐵塔一次反射后,對用戶接受信號的影響在基站與鐵塔間距小于40m時較明顯;當二者間距大于50m時,反射信號的損耗已大于20dB。可見,當基站與鐵塔間距大于50m時,一次反射信號的影響很小,可忽略不計。另外,在仿真計算中,假設(shè)鐵塔為6m寬的鐵板,實際影響必定更小。3測試結(jié)果分析為獲得送電線路對移動通信信號的有源干擾影響和無源干擾影響的測試數(shù)據(jù),分別于2002年5月和12月實測了某新建500kV架空送電線路在該送電線路未建、建成未帶電和帶電3種情況下,距該送電線路189m處的某移動通信基站在不同地點的信號場強。送電線路與移動通信基站及測試地點的相對位置關(guān)系見圖1。測試結(jié)果見表1。從表1可知:(1)雖然2號測點在新建500kV送電線路建成未帶電時,有用信號最大值較未建時低3dB,而1號測點卻低了5dB?？梢?有用信號場強測試值的降低,與新建500kV送電線路的建成與否關(guān)系不大。即新建500kV送電線路對移動通信基站沒有產(chǎn)生無源干擾影響。(2)2號測點在新建500kV送電線路帶電時,有用信號最大值比建成未帶電時低7dB,1號測點也低2dB,其他頻率時的信號電平也低3dB?？梢?有用信號場強測試值的降低,與新建500kV送電線路的帶電與否關(guān)系不大。即新建500kV送電線路通電并未對移動通信基站的有用信號產(chǎn)生有源干擾影響。(3)2號測點與l號測點比較,有用信號最大值比新建500kV送電線路未建時高8dB,比新建500kV送電線路建成未帶電時高10dB,比新建500kV送電線路帶電時高5dB,而其他頻率上的背景信號電平幾乎完全相同,這主要是由于2個測點與移動通信基站天線的仰角不同而引起的。4移動通信黨組織運行情況為核實送電線路對移動通信基站的實際影響,先后對2個具有一定代表性的移動通信基站進行了運行情況調(diào)查。2003年1月27日,對距某110kV架空送電線路約15m的1個移動通信基站的運行情況進行了調(diào)查,結(jié)論為“幾年來,基站工作情況正常,未收到移動用戶對通信效果不良的反映”。2003年1月30日,對距新建500kV送電線路約189m、距已建500kV送電線路約280m的某移動通信基站的運行情況進行了調(diào)查,結(jié)論為“在送電線路建成前、后,基站均能正常運行,也未收到移動用戶對通信效果不良的反映”。對移動通信基站實際運行情況調(diào)查結(jié)果表明,即使在高壓架空送電線路附近,基站也能正常運行,對移動用戶的通信效果未產(chǎn)生不良影響。5送電線路與移動通信黨組織間距通過理論研究、仿真分析、實際測試和運行調(diào)查,得出結(jié)論如下:5.1在900MHz及以上的通信頻率上,高壓架空送電線路與移動通信基