抑制甚高頻長(zhǎng)嘩干擾淺析

李上

摘要：甚高頻長(zhǎng)嘩干擾是一種由傳輸路由故障引起電臺(tái)持續(xù)發(fā)射而產(chǎn)生同頻異址干擾的干擾類(lèi)型。它是一類(lèi)比較罕見(jiàn)但危害嚴(yán)重的干擾現(xiàn)象，該文分析了長(zhǎng)嘩干擾的原理和影響，探討抑制長(zhǎng)嘩干擾的方法并設(shè)計(jì)建模。

關(guān)鍵詞：民航；長(zhǎng)嘩干擾；E信令；地空通信

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）17-0025-02

隨著民用航空領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展和航班架次的快速增長(zhǎng)，為了保證地空通信的暢通，一般空域內(nèi)甚高頻信號(hào)要達(dá)到三重甚至四重覆蓋。這樣提高了地空通信的穩(wěn)定性，但地空通信鏈路中間環(huán)節(jié)增多，易被不可控因素干擾。

長(zhǎng)嘩干擾是一種由傳輸路由異常引起的干擾現(xiàn)象，長(zhǎng)嘩干擾按無(wú)線電干擾分類(lèi)屬于同頻異址干擾的一種。這類(lèi)干擾現(xiàn)象十分少見(jiàn)但對(duì)與空域內(nèi)的地空通信網(wǎng)絡(luò)具有極強(qiáng)的破壞性，一旦長(zhǎng)嘩干擾發(fā)生往往對(duì)于該空域的飛行安全有著非常惡劣的影響。

1長(zhǎng)嘩干擾的原理

同頻干擾是指無(wú)效信號(hào)的載頻與有效信號(hào)的載頻相同，并對(duì)接收同頻道的接收機(jī)造成干擾。長(zhǎng)嘩干擾是指某一個(gè)甚高頻臺(tái)站遠(yuǎn)端傳輸路由異常導(dǎo)致傳輸設(shè)備E信令接地，使得該臺(tái)站所有甚高頻電臺(tái)產(chǎn)生持續(xù)或簡(jiǎn)短的誤發(fā)射而影響相同空域內(nèi)其他同頻甚高頻電臺(tái)接收的干擾，所以長(zhǎng)嘩干擾是一類(lèi)較為罕見(jiàn)的同頻異址干擾。

如圖1所示為127MHz的傳輸鏈路示意圖，這也是通常情況下一個(gè)頻率從甚高頻臺(tái)站到管制終端的傳輸示意。局端傳輸設(shè)備的信令線通常設(shè)為M信令，遠(yuǎn)端傳輸設(shè)備的信令通常設(shè)為E信令，但設(shè)置情況隨傳輸設(shè)備型號(hào)的不同而不同，本文內(nèi)均如圖1-1設(shè)置為遠(yuǎn)端傳輸設(shè)備的信令為E信令。

點(diǎn)a為運(yùn)營(yíng)商部分，根據(jù)對(duì)長(zhǎng)嘩干擾現(xiàn)象的分析得出一般情況下，引起長(zhǎng)嘩干擾的原因是運(yùn)營(yíng)商處或遠(yuǎn)端傳輸設(shè)備處異常。當(dāng)a點(diǎn)發(fā)生異常將c點(diǎn)遠(yuǎn)端傳輸設(shè)備E信令的電壓拉低，E信令在甚高頻電臺(tái)不發(fā)射的情況下電壓為+24V左右。E信令線與電臺(tái)的PTT線相接，當(dāng)E信令電壓降低，PTT線的電壓也會(huì)降低，目前民航在用的甚高頻電臺(tái)P1T線電壓降低到+5V左右時(shí)電臺(tái)就會(huì)發(fā)射。

民航空管使用的PCM采用時(shí)分復(fù)用的傳輸方式，將2M帶寬劃分成32個(gè)時(shí)隙，其中0號(hào)時(shí)隙和16號(hào)時(shí)隙中傳輸狀態(tài)信令和控制信令，其他30個(gè)時(shí)隙來(lái)傳輸話(huà)音信號(hào)。PCM設(shè)備將模擬話(huà)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字話(huà)音信號(hào)，通過(guò)傳輸話(huà)音信號(hào)的30個(gè)時(shí)隙傳輸，甚高頻電臺(tái)控制信令通過(guò)0號(hào)與16號(hào)時(shí)隙傳輸。在發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾時(shí)，我們分為兩種情況討論：

第一種是由于運(yùn)營(yíng)商環(huán)節(jié)產(chǎn)生異常，這時(shí)遠(yuǎn)端的傳輸設(shè)備是正常的，但由于運(yùn)營(yíng)商環(huán)節(jié)的設(shè)備向甚高頻臺(tái)所屬的遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)射誤碼，傳輸設(shè)備傳輸信令的0號(hào)和16號(hào)時(shí)隙不斷接收錯(cuò)碼。這樣就導(dǎo)致了傳輸設(shè)備E信令線電壓被錯(cuò)誤的拉低，導(dǎo)致電臺(tái)起控發(fā)射。而此時(shí)在傳輸話(huà)音信號(hào)的30個(gè)時(shí)隙中時(shí)沒(méi)有數(shù)據(jù)的，所以解析這樣的誤碼后電臺(tái)并不會(huì)發(fā)射出話(huà)音，只是會(huì)持續(xù)或間斷的誤發(fā)射。

第二種情況是遠(yuǎn)端傳輸設(shè)備電壓異常，例如傳輸設(shè)備內(nèi)部供電故障而掉電，這樣E信令線的電壓會(huì)降低至0V，而此時(shí)電臺(tái)的供電是正常，由于電臺(tái)PTT線和傳輸設(shè)備的E信令線相連，電臺(tái)的PTY線也會(huì)被拉低，電臺(tái)就會(huì)誤發(fā)射。

以上就是甚高頻電臺(tái)長(zhǎng)嘩干擾的成因，需要注意的是，如果一個(gè)甚高頻臺(tái)由于傳輸異常發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾現(xiàn)象時(shí)，如圖1所示中b點(diǎn)局端的控制終端處是無(wú)法通過(guò)有異常的傳輸路由遙控遠(yuǎn)端的設(shè)備的。并且一個(gè)甚高頻臺(tái)一旦發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾現(xiàn)象，則此臺(tái)站的所有甚高頻電臺(tái)均會(huì)產(chǎn)生誤發(fā)射現(xiàn)象。一般情況下，長(zhǎng)嘩干擾的現(xiàn)象分兩種情況：第一種情況是斷續(xù)長(zhǎng)嘩，即電臺(tái)持續(xù)的誤發(fā)射，但每次發(fā)射都持續(xù)很短的時(shí)間，通過(guò)監(jiān)聽(tīng)會(huì)不斷聽(tīng)到“噠噠”聲；第二種情況是持續(xù)長(zhǎng)嘩，即電臺(tái)會(huì)不間斷的誤發(fā)射，這樣電臺(tái)的發(fā)射會(huì)持續(xù)被占用，直到電臺(tái)的發(fā)射保護(hù)功能啟動(dòng)。

2長(zhǎng)嘩干擾的影響

如圖2所示為半徑100公里的某片空域，在這片空域內(nèi)建有4個(gè)甚高頻臺(tái)，達(dá)到了四重覆蓋，每座臺(tái)站配備的頻率均為127MHz、127.5MHz、128MHz、128.5MHz四個(gè)頻點(diǎn)，分別為區(qū)域管制使用的主備頻率和進(jìn)近管制使用的主備頻率。

當(dāng)1號(hào)甚高頻臺(tái)站發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾時(shí)，我們也分兩種情況討論：

第一種情況是1號(hào)臺(tái)站發(fā)生斷續(xù)長(zhǎng)嘩干擾現(xiàn)象，1號(hào)甚高頻臺(tái)所有頻率的電臺(tái)會(huì)發(fā)射數(shù)秒停止、再發(fā)射數(shù)秒再停止，如此往復(fù)，從監(jiān)聽(tīng)設(shè)備上收聽(tīng)會(huì)呈“噠噠”聲。甚高頻電臺(tái)在發(fā)射時(shí)無(wú)法同時(shí)接收話(huà)音信號(hào)，所以在電臺(tái)誤發(fā)射的數(shù)秒時(shí)間內(nèi)無(wú)論飛行器或是空域內(nèi)同頻異址的接收機(jī)如2、3、4臺(tái)站的同頻接收機(jī)均無(wú)法收到有效的話(huà)音信息。所以在斷續(xù)長(zhǎng)嘩干擾發(fā)生時(shí)，飛行器和管制終端收到的話(huà)音信號(hào)都是不完整的話(huà)音夾雜著“噠噠”聲。此時(shí)1號(hào)甚高頻臺(tái)電臺(tái)的發(fā)射無(wú)法使用，2、3、4號(hào)甚高頻臺(tái)電臺(tái)以及空域內(nèi)飛行器機(jī)載電臺(tái)的發(fā)射均正常，接收均會(huì)受到影響。

第二種情況是1號(hào)臺(tái)站發(fā)生持續(xù)長(zhǎng)嘩干擾現(xiàn)象，1號(hào)甚高頻臺(tái)所有頻率的電臺(tái)會(huì)持續(xù)誤發(fā)射，從監(jiān)聽(tīng)設(shè)備上收聽(tīng)不會(huì)聽(tīng)到任何聲音，但電臺(tái)保持持續(xù)發(fā)射的狀態(tài)。在1號(hào)甚高頻臺(tái)發(fā)生持續(xù)長(zhǎng)嘩干擾時(shí)，2、3、4號(hào)甚高頻臺(tái)的接收機(jī)和空域內(nèi)飛行器的機(jī)載接收機(jī)會(huì)持續(xù)接收1號(hào)甚高頻臺(tái)誤發(fā)射的電波，所以飛行員和管制員接收一直被占用，無(wú)法收到有效的話(huà)音信號(hào)。此時(shí)1號(hào)甚高頻臺(tái)站電臺(tái)由于發(fā)射時(shí)不能同時(shí)接收，所以臺(tái)站的接收與發(fā)射均失效，2、3、4號(hào)甚高頻臺(tái)以及空域內(nèi)飛行器的機(jī)載電臺(tái)發(fā)射正常，接收均中斷。

通過(guò)上述分析，不難得出當(dāng)發(fā)生斷續(xù)長(zhǎng)嘩干擾時(shí)，空域內(nèi)的地空通信質(zhì)量嚴(yán)重下降，管制員與飛機(jī)不能建立通暢的通訊，這極有可能導(dǎo)致流量控制或復(fù)飛等影響安全生產(chǎn)的后果；而當(dāng)發(fā)生持續(xù)長(zhǎng)嘩干擾時(shí)，空域內(nèi)的地空通信將會(huì)處于通信中斷的狀態(tài)，管制員與飛機(jī)的通信會(huì)失效，很有可能造成墜機(jī)、迫降等極其嚴(yán)重的飛行事故。兩類(lèi)長(zhǎng)嘩干擾相比較，斷續(xù)長(zhǎng)嘩干擾的影響相比持續(xù)長(zhǎng)嘩干擾來(lái)講，程度稍輕。

不論是發(fā)生斷續(xù)的或是持續(xù)的長(zhǎng)嘩干擾時(shí)，例如1號(hào)甚高頻臺(tái)發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾，則空域內(nèi)與1號(hào)甚高頻臺(tái)同頻的所有頻率均會(huì)受到影響，且無(wú)法通過(guò)異常的傳輸路由來(lái)遠(yuǎn)程遙控1號(hào)甚高頻臺(tái)的設(shè)備。由此也可以看出長(zhǎng)嘩干擾對(duì)空域內(nèi)地空通信的毀滅性危害。

3實(shí)例分析

2013年6月某日，民航內(nèi)蒙古分局區(qū)域管制室和進(jìn)近管制室同時(shí)向甚高頻維護(hù)部門(mén)反映主備頻無(wú)法使用。區(qū)域管制室所使用的的頻率為：主頻133.7MHz，備頻120.5MHz；進(jìn)近管制室使用的頻率為：主頻124.85MHz，備頻123.85MHz。

維護(hù)技術(shù)員去管制現(xiàn)場(chǎng)查看，發(fā)現(xiàn)區(qū)域管制室所有內(nèi)話(huà)席位的蠻漢山臺(tái)133.7MHz均在斷續(xù)接收，頻次間隔1秒左右，接收時(shí)長(zhǎng)3秒左右；所有內(nèi)話(huà)了目山臺(tái)133.7MHz、120.5MHz均在斷續(xù)發(fā)射，頻次間隔1秒左右，發(fā)射時(shí)長(zhǎng)3秒左右。同時(shí)核實(shí)進(jìn)近管制室情況，同樣發(fā)現(xiàn)所有內(nèi)話(huà)席位蠻漢山臺(tái)124.85MHz，呼和浩特本場(chǎng)124.85MHz、123.85MHz均在斷續(xù)接收，頻次間隔1秒左右，接收時(shí)長(zhǎng)3秒左右；所有內(nèi)話(huà)了目山臺(tái)124.85MHz、123.85MHz均在斷續(xù)發(fā)射，頻次間隔1秒左右，發(fā)射時(shí)長(zhǎng)3秒左右。

發(fā)生收發(fā)異常的三個(gè)甚高頻臺(tái)站分布如圖3所示，了目山甚高頻臺(tái)配置頻率133.7MHz、120.5MHz、124.85MHz、123.85MHz四個(gè)頻率；蠻漢山配置124.85MHz、133.7MHz；呼和浩特本場(chǎng)配置124.85MHz、123.85MHz。了目山距蠻漢山130公里左右，距呼和浩特本場(chǎng)80公里左右，均在有效的通信范圍內(nèi)。由于蠻漢山臺(tái)和呼和浩特本場(chǎng)的設(shè)備均顯示在持續(xù)接收，而了目山臺(tái)所有頻率在持續(xù)的發(fā)射，得出長(zhǎng)嘩干擾源是了目山臺(tái)的甚高頻電臺(tái)，聯(lián)系運(yùn)營(yíng)商得知了目山臺(tái)兩條路由中的聯(lián)通路由正在進(jìn)行升級(jí)，暫時(shí)無(wú)法恢復(fù)，另一條廣電路由正常。

了目山臺(tái)是無(wú)人值守甚高頻臺(tái)，無(wú)法在長(zhǎng)嘩干擾發(fā)生時(shí)從臺(tái)站端操作設(shè)備，所以長(zhǎng)嘩干擾一旦發(fā)生，情況十分嚴(yán)峻。慶幸的是，了目山廣電路由狀態(tài)正常，且了目山臺(tái)的遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)是從廣電路由中傳回，維護(hù)人員在最短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)遙控程序關(guān)閉了目山臺(tái)站所有的電臺(tái)，這才控制住了這次長(zhǎng)嘩干擾。如果遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)是從異常路由中傳輸，那么此次長(zhǎng)嘩干擾將無(wú)法控制，唯一的方法是等異常的傳輸路由自行恢復(fù)。

4保護(hù)裝置設(shè)計(jì)構(gòu)思

長(zhǎng)嘩干擾的主要表現(xiàn)為電臺(tái)誤發(fā)射引起的大范圍同頻抑制干擾，而發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾的主要誘因是傳輸路由的異常情況導(dǎo)致遠(yuǎn)端傳輸設(shè)備E信令錯(cuò)誤接地。所以抑制長(zhǎng)嘩干擾的方法可以考慮兩種：一為關(guān)閉發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾的甚高頻臺(tái)站所有的電臺(tái)，這樣電臺(tái)無(wú)法再誤發(fā)射，也就控制了長(zhǎng)嘩干擾現(xiàn)象；二可以切斷遠(yuǎn)端異常的傳輸路由E信令和電臺(tái)PTT線的連接，這樣隔斷了傳輸設(shè)備和電臺(tái)的連接，也就阻止了異常的傳輸路由影響電臺(tái)的狀態(tài)。

兩種抑制長(zhǎng)嘩干擾的方法相比較，顯然切斷遠(yuǎn)端異常傳輸路由E信令的方法要遠(yuǎn)優(yōu)于關(guān)閉發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾臺(tái)站電臺(tái)的方法。關(guān)閉電臺(tái)的抑制方法需要不通過(guò)傳輸路由實(shí)現(xiàn)電臺(tái)的自主關(guān)閉，甚高頻電臺(tái)外接控制器十分困難，并且判斷是否發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾極其復(fù)雜，而關(guān)閉了長(zhǎng)嘩臺(tái)站所有的電臺(tái)意味著該臺(tái)站停止甚高頻服務(wù)，那么在本空域內(nèi)甚高頻的覆蓋重?cái)?shù)和保障等級(jí)就會(huì)下降。

使用切斷E信令的抑制方法則可以通過(guò)直流繼電器實(shí)現(xiàn)，但要判斷長(zhǎng)嘩干擾是否發(fā)生還需要單片機(jī)最小系統(tǒng)來(lái)分析數(shù)據(jù)并且控制繼電器的開(kāi)合。而長(zhǎng)嘩干擾發(fā)生的最典型的特征就是E信令在一段時(shí)間內(nèi)頻繁接地或持續(xù)接地，所以只要通過(guò)光電耦合器來(lái)感應(yīng)E信令對(duì)地的次數(shù)就可以判斷是否發(fā)生長(zhǎng)嘩。根據(jù)以上分析，可以制作出一種裝置安裝在傳輸設(shè)備E信令線和電臺(tái)PTT線之間，它可以自主判斷是否發(fā)生長(zhǎng)嘩干擾，從而控制繼電器的狀態(tài)。

如圖4所示為長(zhǎng)嘩保護(hù)裝置的原理圖，從圖中可以看出長(zhǎng)嘩保護(hù)裝置并接在傳輸E信令與電臺(tái)PTT線之間。利用光電耦合器的隔離特性隔離保護(hù)裝置與信令線，防止電壓互相干擾，利用光電耦合器的低電壓導(dǎo)通特性來(lái)采集E信令線對(duì)地的次數(shù)；單片機(jī)分析采集的數(shù)據(jù)后控制直流繼電器切斷或?qū)‥信令線和電臺(tái)PTT線的連接。

5結(jié)束語(yǔ)

本文中介紹的甚高頻長(zhǎng)嘩干擾現(xiàn)象是—類(lèi)危害巨大，偶發(fā)性極高的干擾現(xiàn)象，但業(yè)內(nèi)同仁對(duì)長(zhǎng)嘩干擾的了解以及處置并不是很了解。本文拋磚引玉，希望引起廣大民航空管同仁對(duì)長(zhǎng)嘩干擾的重視。在長(zhǎng)嘩保護(hù)裝置成品完成后，應(yīng)對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行一系列的測(cè)試，如邏輯陛測(cè)試、穩(wěn)定性測(cè)試、是否對(duì)話(huà)音質(zhì)量有影響等一系列測(cè)試，以期制作出成熟的電臺(tái)長(zhǎng)嘩干擾保護(hù)裝置。