淺談地空通信VHF干擾的防范和治理

葛群芳

摘要：二戰(zhàn)以后民航一直沿用VHF調(diào)幅波的這種調(diào)制方式來指揮飛機，當時這種方式具有通信距離長、通信質(zhì)量好的優(yōu)點。但隨著社會的發(fā)展，大量電子器件的普遍使用，各地區(qū)廣播電臺如雨后春筍般涌現(xiàn)，各地暴露出VHF調(diào)幅波抗干擾能力差，受地形影響嚴重等缺點。通過分析民航VHF波段的特點，和地空通信調(diào)幅波的特點，來分析干擾的類型，針對各種干擾，提出在現(xiàn)有民航工作模式下適當?shù)慕鉀Q辦法。

關鍵詞：甚高頻；靈敏度；互調(diào)干擾；鄰道干擾；頻譜分布；視距傳播；選擇性；信噪比；隔離度

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）25-5844-03

飛行的安全是不僅是要對乘客生命財產(chǎn)安全負責，也牽動世界的目光。高空的飛機并不是雜亂無章的在飛行，它從計劃開始飛行之初，飛行路線和和高度就受到嚴格的管制。伴隨著民航事業(yè)的大發(fā)展，飛行流量持續(xù)不斷的增加，管制工作壓力巨大 ，如何清晰，明確下達飛行指令，有序指揮飛行，對甚高頻通話質(zhì)量的要求是不能有絲毫含糊的。

1 VHF（Very High Frequence）調(diào)幅波特點

VHF（Very High Frequence）頻率段為30MHZ-300MHZ。特點：類似光波的直線傳播，在視距范圍類通信。

引用公式：視線傳播極限距離計算公式

民航地空通信采用是雙邊帶調(diào)幅VHF信號，由于其自身特點通信距離長，而且飛機運動速度很快，因此對通話質(zhì)量的要求很高，需要使用高性能的VHF設備。民航的接收機模式 ：高靈敏度或低失真度、低噪聲模式。

國際民航公約在附件10中規(guī)定：地面發(fā)射時，有效輻射功率在其設備的服務區(qū)，應保證機載設備接收電平超過75uv/m.機載設備發(fā)射時，在絕大多數(shù)時間內(nèi)，有效輻射功率在其工作區(qū)域以及與運行條件相適應的各種距離與高度上，為地面接收設施提供至少為20uv/m的工作信號場強。

隨著技術的發(fā)展，設備性能靈敏度越來越高，頻率越來越穩(wěn)定，選擇性越來越好，接收微弱信號的能力越來越強。同樣道理，當有干擾信號落在帶寬內(nèi)，也將被接收。接收機靈敏度是接收機最重要的指標，它顯示的接收有效的微弱信號的能力，即當接收機輸出端為解調(diào)提供了充分的載噪比 （SINAD）時，接收機可檢測到的最低可用信號功率。一般接收機的靈敏度為-107dbm，大約為3uv。

圖為實際測量：

2 常見的電磁干擾及其抗干擾問題分析

為了更好預防電磁干擾，需要對干擾產(chǎn)生的根源進行分析和歸類。雖然是VHF無線電干擾，但不是只有無線電才會對民航地空通信產(chǎn)生干擾。廣義上非我們需要的有用信號，其他一切進入到通信信道內(nèi)的信號都可稱為是干擾。它有自然界的宇宙噪聲、太陽噪聲、大氣噪聲等等。也有可能是電子設備人為產(chǎn)生的。發(fā)射和接收設備消除自身熱噪聲性能不佳，自身所攜帶的噪音。也可能是其他大功率電子設備對我們的干擾。例如：廣播電臺的寄生干擾，高壓線的電磁干擾，大功率設備雜散干擾等?；蚴菬o線電發(fā)射機之間隔離度不夠，造成其他發(fā)射機信道的信號的串入有用的信道內(nèi)，或是安裝工藝差，造成多個信號互調(diào)干擾。

幾種常見的干擾類型：

1）民航左右鄰近頻道干擾

2）接收以及發(fā)射信機噪聲

3）信號傳輸路徑上電臺廣播寄生輻射干擾

4）相互調(diào)制過程中產(chǎn)生的干擾

這五種干擾粗略地可分為兩類：如前三種干擾，它反映了設備的內(nèi)在性能以及質(zhì)量的好壞即電磁兼容性問題。通過選擇技術性能好的設備，便可以從源頭上消除干擾源；后兩種在建臺時，通過采取一些技術措施也可以消除干擾。

3 常見干擾的形成及抑制措施

3.1 民航鄰頻道干擾

民航鄰頻道干擾就是來自相鄰民航信道的干擾。民航信道之間的頻率間隔25KHZ，信道之間頻率間隔太近，由于收信機選擇性不夠，或者是鄰道發(fā)信機頻帶過寬，造成在相鄰信道頻率點上的衰減不夠大?，F(xiàn)象可能在這個頻點上，相鄰頻點信號也能接收到。解決辦法一般是一一管制區(qū)，VHF信道間隔至少大于200k以上，共用系統(tǒng)之間信道間隔大于500k以上。或是將收發(fā)天線之間的距離拉大，增加隔離度。

例如：相臨管制扇區(qū)使用50KHz以上 間隔，可以得到較好的通信保障。如：南昌高空111.45MHZ，與合肥高空111.50MHZ，都可以得到較好的電磁工作環(huán)境。但在同一管制扇區(qū)的頻率，50KHz信道的間隔，收發(fā)天線距離幾百米米左右時 ，同時發(fā)射這兩個頻率才不會相互干擾。

自由空間傳輸損耗公式：VHF天線采用水平隔離，設頻率fMHz，相距d米時

3.2 收發(fā)信機噪聲

由于發(fā)射機無法消除自身振蕩器、變頻、調(diào)制過程中，還有電源模塊逆變所帶來的，以載頻為中心數(shù)十千赫到數(shù)兆赫范圍之內(nèi)的頻率的熱噪聲。噪聲隨著有用信號一同發(fā)射出去，影響有用信號接收，隨著民航設備的越來越精良，這種現(xiàn)象已經(jīng)越來越少。

3.3 廣播電臺寄生輻射干擾

大功率的調(diào)頻廣播電臺之間由于非線性器件相互影響產(chǎn)生的大量復雜的寄生信號。廣播電臺發(fā)射功率大都在千瓦以上，由于廣播電臺需要經(jīng)過多次倍頻和放大，由于廣播電臺濾波特性不佳在功率放大和末級輸出端的非線性作用下，因此在大功率廣播電臺發(fā)射塔周圍產(chǎn)生了許多寄生物，即廣播電臺雜波輻射干擾。

雖然是調(diào)頻廣播，與民航使用的調(diào)幅制式不同，但由于：地空通話頻率118.000-136.975MHZ，而廣播電臺在29.7-108MHZ，緊靠民航地空通信頻率，廣播電臺設備射頻端線性度不高，廣播電臺的發(fā)射功率一般是上千瓦或外圍有非線性因素，導致廣播電臺發(fā)射源附近信號復雜，產(chǎn)生大量的寄生調(diào)幅信號。平時可能顯現(xiàn)不出來，一旦廣播電臺加大功率，民航設備就能收到類似廣播干擾信號。解決辦法是聯(lián)系當?shù)責o線電委員會，要求電臺功率嚴格限定在規(guī)定值以內(nèi)。

民航頻譜分布上與民用廣播電臺頻譜太近，如表1所示。

3.4 相互調(diào)制的干擾

相互調(diào)制干擾，即通常說的互調(diào)干擾，同時有兩個或多個頻率的信號串入到收、發(fā)信機末端時，由于末端電路的非線性作用而調(diào)制產(chǎn)生新的頻率稱為互調(diào)頻率f0，若新的頻率f0恰好又是某個電臺正在使用工作頻率，互調(diào)干擾就無法避免了?；フ{(diào)干擾從互調(diào)形成的方式上，可分為三類。

3.4.1發(fā)射機形成的互調(diào)干擾

電臺之間的隔離度不夠，對相鄰頻率或信道衰減值不夠大，造成一部或多部發(fā)信機發(fā)出的信號，通過天線和某它途徑侵入另一部發(fā)信機中，并且仍具有一定的能量，并在后者的末級功率放大器的非線性作用下相互調(diào)制，產(chǎn)生不需要的頻率組合，隨同有用信號發(fā)射出去，在收信機內(nèi)就形成了干擾?？赏ㄟ^在發(fā)射天線端加裝濾波器和單向器等等設備來解決。

3.4.2收信機形成的互調(diào)干擾

同樣的，當能量足夠大的兩個或多個無關信號同時串入收信機末端射頻電路時，經(jīng)過非線性電路（例如高頻耦合放大，混頻等）相互調(diào)制，且互調(diào)新生成的頻率落在收信機中頻帶寬范圍內(nèi)，就產(chǎn)生收信機互調(diào)干擾?？梢酝ㄟ^在收線機前端加裝濾波器提高選擇性來適量緩解干擾信號的影響。

3.4.3不是收發(fā)信機本身原因而是由于外部環(huán)境造成的互調(diào)干擾

由于電臺到天線這一部分天饋系統(tǒng)（高頻濾波器與饋線、饋線與天線、或饋線接頭等部分）的接觸不良或天線周邊有金屬生銹等等因素造成非線性環(huán)境從而產(chǎn)生相互調(diào)制。這樣干擾只要提高施工質(zhì)量，加強維護管理，是可以避免的。

互調(diào)干擾中尤其以三階二型互調(diào)對民航影響最為嚴重，公式為：f0=2 f1-f2，此互調(diào)幅值大。由于沒有絕對的線性電子元器件，也就無法根本上消除互調(diào)干擾，但通過采取一定措施也可減輕其影響。

1） 將形成互調(diào)干擾的的能量降至無影響的水平：一架設天線時盡量使各電臺天線間的距離拉大，以增大電臺間隔離度；二是凈化發(fā)信機輸出電波純凈度，提高收信機的中、高頻選擇性，以提高設備的線性度，以忽略或降低可能形成的互調(diào)信號電平。

2） 降低互調(diào)可能性，采用同頻異址，只有較遠的管制扇區(qū)之間才使用相同VHF頻率。

3 總結

干擾類型中對一些主要的可控的干擾，要積極主動地去解決。伴隨民航大發(fā)展，民航使用頻率段狹窄，信道數(shù)量越來越多，信道擁擠現(xiàn)象日趨嚴重，盡可能利用一切可用資源，使用選擇性好的濾波器，單向器，增加天線之間隔離度，提高維護人員安裝工藝水平，最大程度的避免干擾的形成，以保障航空飛行安全。 遇到一些外單位人為干擾，積極做好記錄及錄音工作，立即通知當?shù)責o線電委員會，協(xié)助他們來排查干擾源。

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