在数字化转型浪潮席卷全球的当下，无线通信技术已成为信息交互的核心支柱。从5G网络的广泛部署到物联网设备的爆发式增长，无线通信设备正以前所未有的速度渗透至社会经济各领域。国际电信联盟（ITU）预测，到2030年全球物联网设备连接数将突破250亿台。然而，设备密度的指数级增长与有限频谱资源之间的矛盾日益尖锐，电磁兼容（EMC）问题成为制约无线通信技术发展的关键瓶颈。
传统静态频谱分配模式犹如“画地为牢”，难以适应无线通信业务动态多变的需求。在5G时代，毫米波频段的启用虽然为高速数据传输开辟了新通道，但也带来了新的挑战。毫米波信号的传播特性决定其易受障碍物阻挡，为保证信号覆盖，需密集部署基站和设备，这使得同频复用与邻频干扰问题加剧。以城市商业区为例，密集的5G基站在高频段工作时，设备间的干扰导致信号质量下降，影响用户体验。与此同时，物联网LPWAN频段也面临类似困境。在智能家居、智能农业等场景中，大量物联网设备同时工作，实际信号的带外辐射特性，使得同频干扰与邻频干扰频发。在密集部署的Wi-Fi网络中，同频干扰可导致系统吞吐量降低40%以上。例如，在大型商场内，众多商家和顾客使用的Wi-Fi设备相互干扰，严重影响网络速度和稳定性。
复杂的电磁环境进一步恶化了信号干扰问题。在城市环境中，建筑物、车辆等物体对无线信号的反射和散射，引发多径效应。这对调制信号质量产生严重影响，使得信号的幅度、相位和频率发生随机变化，增加了信号解调的难度。在移动通信中，用户在城市街道中移动时，手机信号会因多径效应而出现时强时弱的现象。而在工业环境中，更是无线通信设备的“干扰重灾区”。电力电子设备产生的宽频带、高幅值电磁干扰，如变频器产生的干扰可覆盖10 kHz-1 GHz频段，对无线通信设备形成严重威胁。在工厂车间，大量电机、电焊机等设备运行时产生的电磁干扰，会干扰车间内的无线监控和通信设备，影响生产流程的正常运行。
深入分析信号干扰的技术机理可知，干扰主要分为同频干扰、邻频干扰、电磁干扰和多径干扰。同频干扰在CDMA系统中表现为扩频码非正交性引发的自干扰，由于不同用户使用的扩频码并非完全正交，在接收端，其他用户的信号会对目标用户信号产生干扰，影响系统性能。在Wi-Fi系统中，隐藏节点问题导致的同频碰撞是同频干扰的主要来源，当两个无线设备处于彼此的传输范围之外，但都在与同一接入点通信时，就会出现隐藏节点问题，它们发送的数据会在接入点处发生碰撞，导致数据传输失败。邻频干扰则由发射机带外辐射与接收机选择性不足造成，发射机在发送信号时，其频谱并非理想的矩形，会产生带外辐射，干扰相邻频段的信号；而接收机如果选择性不足，无法有效抑制相邻频段的干扰信号，就会导致邻频干扰，在广播电视系统中，相邻频道的信号可能会相互干扰，影响电视画面和声音质量。电磁干扰涉及传导耦合与辐射耦合两种复杂机制，传导耦合是指干扰信号通过导线、电源线等导体进行传播，影响其他设备的正常工作，比如在电子设备中，电源线可能会将电源噪声传导至其他电路，导致设备出现故障；辐射耦合则是指干扰信号以电磁波的形式在空间中传播，被其他设备的天线或敏感电路接收，从而产生干扰，像手机信号可能会对附近的收音机产生干扰，导致收音机出现杂音。多径干扰会破坏OFDM系统子载波间的正交性，在OFDM系统中，通过将高速数据流分解为多个低速子数据流，在多个子载波上并行传输，利用子载波间的正交性来提高频谱利用率，然而多径效应会使信号在不同路径上的传播时延不同，导致子载波间的正交性被破坏，从而产生码间干扰与载波间干扰，降低系统性能。
面对这些挑战，业界已在多个维度探索抗干扰技术创新路径。在频谱管理方面，基于博弈论的频谱共享模型与动态频谱接入技术成为研究热点。认知无线电结合强化学习算法，能够实时感知频谱空洞并实现智能切换。认知无线电设备可以像“无线电侦探”一样，不断感知周围的电磁环境，发现未被使用的频谱资源，并根据业务需求进行动态接入。在5G网络中，载波聚合技术配合干扰对齐，有效提升了频谱利用率。
电磁兼容设计的优化则通过屏蔽、滤波与接地技术实现。依据Schelkunoff屏蔽理论，金属屏蔽体的屏蔽效能与材料电导率、磁导率及频率密切相关。在实际应用中，选择合适的屏蔽材料和结构设计，能够有效阻挡电磁干扰。在PCB设计中，分层叠构、电源地平面耦合等技术可降低电源噪声，π型滤波器能有效抑制传导干扰。优化后的设计可使设备电磁发射降低20 dB以上。例如，在高端服务器的PCB设计中，采用多层板结构和先进的滤波技术，有效降低了设备的电磁辐射，提高了设备的稳定性和可靠性。
多天线技术的创新则为抗干扰开辟了新方向。MIMO系统通过空间复用模式提升数据传输速率，分集模式增强链路可靠性。在空间复用模式下，MIMO系统可以利用多个天线同时发送和接收多个数据流，大大提高了数据传输速率；在分集模式下，通过多个天线接收相同的数据，利用信号的多样性来增强链路的可靠性，降低信号衰落的影响。波束成形技术基于相控阵原理，调节天线阵元形成指向特定方向的波束，有效抑制干扰信号。实测数据显示，MIMO-BF技术可使系统吞吐量提升3-5倍。
无线通信领域电磁兼容与抗干扰技术的突破需要多学科交叉融合。未来，随着人工智能与大数据技术的发展，将其与电磁兼容技术深度结合，开展干扰预测与动态优化，将成为推动无线通信技术向更高性能、更可靠方向发展的关键。人工智能技术可以通过对大量电磁环境数据的学习和分析，建立干扰预测模型，提前预测可能出现的干扰情况，并及时调整无线通信系统的参数，实现动态优化。随着6G等新一代无线通信技术的研究和发展，对电磁兼容与抗干扰技术提出了更高的要求。6G将面临更复杂的电磁环境、更高的频谱利用率和更快的数据传输速率等挑战，需要不断创新和发展电磁兼容与抗干扰技术，为数字经济的持续繁荣提供坚实的技术保障。
