民航甚高頻通信互調(diào)干擾淺析

賈軍峰

[摘要]甚高頻地空通信（118MHZ－137MHZ）是空管系統(tǒng)對(duì)航空器實(shí)施有效空域管制的重要手段，但隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地大量無(wú)線臺(tái)站的建立，使得無(wú)線電磁環(huán)境日趨復(fù)雜。民航甚高頻頻段受到各種干擾比較嚴(yán)重，特別是互調(diào)干擾已經(jīng)成為危害航空通信安全的重要原因。將分析互調(diào)干擾形成的機(jī)理以及提出如何減少互調(diào)干擾所應(yīng)采取的措施。

[關(guān)鍵詞]甚高頻 互調(diào)干擾 三階互調(diào)干擾

中圖分類號(hào)：TN92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0520016－01

一、概述

無(wú)線電干擾是指在無(wú)線電通信過程中發(fā)生的，由一種或多種發(fā)射、輻射、感應(yīng)或組合所產(chǎn)生的無(wú)用能量，它對(duì)無(wú)線電通信系統(tǒng)的接收產(chǎn)生影響或?qū)o(wú)線電通信所需接收信號(hào)的接收產(chǎn)生影響，通過直接耦合或間接耦合方式進(jìn)入接收設(shè)備信道或系統(tǒng)的電磁能量，它可以導(dǎo)致無(wú)線電通信性能下降，質(zhì)量惡化，甚至?xí)钄嗤ㄐ拧?/p>

無(wú)線電干擾通常分為互調(diào)干擾、同信道干擾、鄰道干擾、帶外干擾、雜散輻射干擾、阻塞干擾和來(lái)自非無(wú)線電設(shè)備的干擾這七大類，其中，互調(diào)干擾是無(wú)線電通信中最嚴(yán)重的干擾之一?；フ{(diào)干擾是指當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的頻率信號(hào)同時(shí)輸入收、發(fā)信機(jī)時(shí)，由于電路的非線性而產(chǎn)生第三個(gè)頻率F0，當(dāng)F0恰好落入某個(gè)電臺(tái)的工作頻段中，則該臺(tái)將受到干擾?；フ{(diào)干擾不僅影響通話質(zhì)量，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)造成信號(hào)嚴(yán)重失真，致使空中交通管制人員與飛行人員通話困難甚至聯(lián)絡(luò)不上，嚴(yán)重干擾民航地空指揮通信系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，直接影響到飛行安全?；フ{(diào)干擾還會(huì)造成設(shè)備的損壞，當(dāng)發(fā)射機(jī)調(diào)試好以后，它的工作頻率是處在輸出電路的最佳諧振點(diǎn)上，這時(shí)候電路電流最小，但是互調(diào)干擾信號(hào)使工作電路失諧，電流增大，元器件發(fā)熱嚴(yán)重，大大增加發(fā)射機(jī)的故障，影響飛行安全。

二、互調(diào)干擾形成的機(jī)理

我們知道任何一個(gè)線性系統(tǒng)都存在非線性系數(shù)。三階互調(diào)是指當(dāng)兩個(gè)信號(hào)或多個(gè)信號(hào)在一個(gè)線性系統(tǒng)中，由于非線性因素存在使一個(gè)信號(hào)的二次諧波與另一個(gè)信號(hào)的基波產(chǎn)生差拍（混頻）后所產(chǎn)生的寄生信號(hào)。比如F1的二次諧波是2F1，他與F2產(chǎn)生了寄生信號(hào)2F1-F2。由于一個(gè)信號(hào)是二次諧波（二階信號(hào)），另一個(gè)信號(hào)是基波信號(hào)（一階信號(hào)），他們倆合成為三階信號(hào)，其中2F1-F2被稱為三階互調(diào)信號(hào)，它是在調(diào)制過程中產(chǎn)生的。又因?yàn)槭沁@兩個(gè)信號(hào)的相互調(diào)制而產(chǎn)生差拍信號(hào)，所以這個(gè)新產(chǎn)生的信號(hào)稱為三階互調(diào)失真信號(hào)。產(chǎn)生這個(gè)信號(hào)的過程稱為三階互調(diào)失真。由于F1，F(xiàn)2信號(hào)一般比較接近，也造成2F1-F2，2F2-F1與原來(lái)的基帶信號(hào)F1、F2比較接近，這樣會(huì)干擾到原來(lái)的基帶信號(hào)F1，F(xiàn)2。這就是三階互調(diào)干擾。當(dāng)情況比較復(fù)雜如有三個(gè)信號(hào)在一個(gè)線性系統(tǒng)中，如F1、F2、F3，他們除了產(chǎn)生上述說(shuō)說(shuō)的三階互調(diào)外，還將產(chǎn)生三階互調(diào)F1+F2-F3、F1+F3-F2、F2+F3-F1。當(dāng)然，在這個(gè)過程中也會(huì)出現(xiàn)更高階的互調(diào)，比如五階互調(diào)、七階互調(diào)，但是由于高階互調(diào)信號(hào)強(qiáng)度較弱，造成的干擾較輕微，因此我們就一般不考慮更高階的互調(diào)干擾，而認(rèn)為三階互調(diào)是最主要的干擾。

三、互調(diào)干擾的分類

互調(diào)干擾來(lái)源于電路的非線性，根據(jù)產(chǎn)生的位置不同，我們大致可分為以下三種：

（一）發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾

由于其他信道的發(fā)射信號(hào)或RF共用器件耦合到發(fā)射機(jī)末級(jí)與本機(jī)，發(fā)射信號(hào)在功放電路中相互調(diào)制而產(chǎn)生新的頻率組合，隨同有用信號(hào)一起發(fā)射出去，對(duì)接收機(jī)形成干擾。這類干擾稱為發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾。

（二）接收機(jī)互調(diào)干擾

在接收機(jī)的前端電路中，同時(shí)兩個(gè)偏離接收頻率的干擾信號(hào)同時(shí)侵入接收機(jī)時(shí)，由于高頻放大器和變頻器的非線性，使其調(diào)制而產(chǎn)生互調(diào)頻率，互調(diào)頻率落入接收機(jī)頻帶內(nèi)造成的干擾稱為接收機(jī)互調(diào)干擾。

（三）外部效應(yīng)引起的互調(diào)干擾

在發(fā)射機(jī)發(fā)射端傳輸電路中，由于天線、饋線接頭以及其他接點(diǎn)接觸不良，或者是異種金屬的接觸部分所引起非線性的原因，在強(qiáng)射頻電場(chǎng)中起檢波作用，從而產(chǎn)生互調(diào)干擾。這類干擾稱為外部效應(yīng)互調(diào)干擾。這類互調(diào)干擾的特性比較復(fù)雜，它是隨天氣和氣候變化而變化，白天也黑夜、干燥和潮濕、甚至上午與下午的干擾程度都不盡相同。

四、民航甚高頻受廣播電臺(tái)互調(diào)干擾分析

目前民航航空頻段為118MHZ－137MHZ，商業(yè)廣播調(diào)頻電臺(tái)頻段為88MHZ－107.9MHZ，兩者均為甚高頻頻段，傳輸特性一致，由于兩者頻譜接近，如果兩個(gè)系統(tǒng)之間沒有充分的隔離措施，互相影響很大。廣播發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率一般都在成百上千瓦，它由多個(gè)放大器組成，由于放大器的放大特性不是理想的線性，其輸出含有非線性成分。當(dāng)放大器輸入有不同的工作頻率時(shí)，在輸出中含有互調(diào)產(chǎn)物，如果互調(diào)產(chǎn)物的頻率剛好落在民航航空頻段，則將嚴(yán)重影響民航接收機(jī)的正常工作。下面我們舉例說(shuō)明情況的嚴(yán)重性。假設(shè)某個(gè)調(diào)頻廣播電臺(tái)有三個(gè)工作頻率89.5MHZ、100.7MHZ、10

6.2MHZ，則該臺(tái)可能產(chǎn)生的三階互調(diào)頻率為78.3MHZ、72.8MHZ、111.9MHZ、

95.2MHZ、122.9MHZ、111.7MHZ、84MHZ、95MHZ、117.4MHZ，可以看出有一個(gè)三階互調(diào)落入民航航空頻段118MHZ－137MHZ中。如果民航地空通信系統(tǒng)與該調(diào)頻廣播臺(tái)站之間沒有足夠的保護(hù)距離，那么在122.9MHZ附近這幾個(gè)民航通信信道將受到干擾。

五、減少互調(diào)干擾的措施

互調(diào)干擾的產(chǎn)生需要具備三個(gè)條件，第一要有非線性電路；第二干擾信號(hào)能夠進(jìn)入非線性電路；第三互調(diào)分量的頻率要等于接收機(jī)的工作頻率。以上三個(gè)條件只要一個(gè)不能滿足就不會(huì)產(chǎn)生互調(diào)干擾，因此我們采取措施的方法要從上述三個(gè)方面考慮。

（一）對(duì)于減少發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾采取的措施

1．各發(fā)射機(jī)分用天線時(shí)，要增大天線間的水平，垂直隔離距離，避免饋線互相靠近平行敷設(shè)；2．在發(fā)射機(jī)的輸出端接入高Q帶通濾波器，增大頻率間隔；3．改善發(fā)射機(jī)末級(jí)功放的性能，提高起線性動(dòng)態(tài)范圍；4. 在共用天線系統(tǒng)中，各發(fā)射機(jī)與天線間插入單向隔離器或高Q諧振腔。

（二）對(duì)于減少接收機(jī)互調(diào)干擾采取的措施

1．接收機(jī)前端加入衰減器，降低干擾信號(hào)電平；2．接收機(jī)輸入回路應(yīng)有良好的選擇性，如采用多級(jí)調(diào)諧回路，以減少進(jìn)入高效的強(qiáng)干擾；3. 高放和混頻器宜采用具有平方律特性的器件，如結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。

（三）對(duì)于減少外部效應(yīng)引起的互調(diào)干擾

1．改良金屬件的接觸情況；2．采取防銹處理；3．設(shè)備間有良好的環(huán)境。

六、結(jié)束語(yǔ)

民航甚高頻頻段受商業(yè)調(diào)頻廣播電臺(tái)互調(diào)干擾帶來(lái)的危害是十分嚴(yán)重的，但在了解了互調(diào)干擾形成的機(jī)理后，我們可以在設(shè)備投產(chǎn)前合理分配各設(shè)備的頻率，設(shè)備投產(chǎn)后采取各種適當(dāng)措施，最大程度的避免互調(diào)干擾的形成，以保障航空飛行安全。

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