民航甚高頻通信互調干擾分析及其預防

黃火明

民航中南空管局技術保障中心，廣東廣州 510470

1 概述

無線電干擾一般分為同信道干擾、互調干擾、鄰道干擾、帶外干擾、雜散輻射干擾、阻塞干擾和來自非無線電設備的干擾這7大類，其中，互調干擾是無線電通信中最嚴重的干擾之一。互調干擾是指當兩個或兩個以上的頻率信號同時進入收發信機時，由于電路的非線性而產生第三個頻率Fx，當Fx正好落入某個信道的工作頻段中，則該信道將受到干擾。

2 互調干擾的形成及分類

在VHF地空通信中，互調干擾是造成地對空通信質量下降的主要干擾之一，對其進行深入的研究對于減小、防護互調干擾，提高通信質量具有重要的意義。

2.1 互調干擾的形成

我們知道任何一個線性系統都存在非線性。三階互調是指當兩個信號或多個信號在一個線性系統中，由于非線性因素的存在使某個信號的二次諧波與另一個信號的基頻混頻后所產生的寄生信號。比如Fl的二次諧波是2F1，它與F2產生了寄生信號2Fl±F2。由于某個信號是二次諧波（二階信號），另一個信號是基頻信號（一階信號），它們合成為三階信號。其中2Fl±F2被稱為三階互調信號，它是在調制過程中產生的，所以這個新產生的信號稱為三階互調失真信號，而產生這個信號的過程稱為三階互調失真。由于Fl、F2信號在頻譜上一般相距比較近，也造成2Fl-F2、2F2-F1與原來的基帶信號Fl、F2比較靠近，這樣會干擾到原來的基帶信號Fl、F2，這就是三階互調干擾。而2Fl+F2、2F2+F1由于與Fl、F2相距較遠，它們都可以被回路濾除,一般不作考慮。當情況比較復雜時，如有三個信號Fl、F2、F3在一個線性系統中，他們除了產生上面所說的三階互調外，還將產生三階互調F1+F2-F3、F1+F3-F2、F2+F3-F1。當然，在這個過程中也會出現更高階的互調干擾，例如，五階互調干擾、七階互調干擾等，但是由于隨著階數的提高信號的強度迅速銳減，干擾造成的影響也就較為輕微，因此我們就一般不考慮更高階的互調干擾。

從兩個或三個不同頻率的發射信號入手，通過對這些信號在經過非線性電路后所產生的相應進行冪級數展開(過程從略)，我們可以得知兩信號和三信號的三階互調產物是造成互調干擾的主要方面。

甚高頻（VHF）地對空通信是民航空管系統進行空域管制的重要手段，系統中多數采用的是多信道工作方式，信道之間的間隔相對比較窄，我國采用25KHz的間隔。由于民航VHF地空通信使用頻段從118～136.975MHz，信道間隔與信道載頻相比之下很小，所以各信道載頻相差不多，基本上都屬于同一級別。因此，在這種情況下，產生三階互調的干擾頻率源應主要是VHF地空通信系統中的多信道頻率。假設有多個等間隔信道時，則三階互調干擾產生的條件為：

式中fa、fb、fc、fd分別是a、b、c、d信道的載頻。可以看出，在組網時若有三個信道頻率滿足式（1），或兩個信道頻率滿足式（2），就會產生三階互調干擾。

2.2 互調干擾的分類及產生原因

在VHF地空通信中，產生互調干擾主要有三種，發射機互調、接收機互調及外部效應引起的互調。這里重點討論前兩種互調干擾。在發射機的末端，由于功率放大器的非線性，把侵入的其它干擾信號與有用的發射信號產生相互調制而形成的一種干擾，稱為發射機的互調干擾。處于互調關系的兩個或兩個以上的無線電信號同時被一個接收機接收，由于接收機高頻放大器或混頻器的非線性變換而發生相互調制，稱為接收機的互調干擾。

3 互調干擾的危害

互調干擾不僅影響通話質量，嚴重的時候會造成信號嚴重失真，致使空中交通管制人員與飛行人員通話困難甚至聯絡不上，嚴重干擾民航地空通信系統的正常運轉，直接影響到飛行安全。

（2）如果接收到相鄰節點發來的認證，將會對認證請求進行分析，將檢查數據的完整性、語法的規范性、數字簽名是否正確等方面來校驗交易數據是否有效；

3.1 對發射機的危害

當發信機調試好后，它的工作頻率f0處在輸出電路的最佳諧振點上。這時電路的電流應是最小。反之，電路工作失諧，元件發熱嚴重，大大增加發信機的故障率，縮短其使用壽命。

3.2 降低有效功率

由于發射功率是頻譜能量的積分，所以，功率計測出來的功率是有效主頻

f0功率和無用的互調產物功率總和。例如，功率計顯示110W，有可能實際主頻的功率僅有85W，其余25W是互調產物的功率以及諧波分量之功率。所以，如果互調產物的功率增大，勢必降低了發射機的效率。

3.3 擾亂空間電磁波秩序

互調產物也是由發射機發出的射頻能量信號，該信號與另一臺發射機再次互調，還會產生另一個互調產物。所以，在發射機多的臺站上空，有許許多多無序頻譜能量，有的人稱之為背景噪聲。這些信號，與其它差轉接收機頻率相同的概率非常之大，引起空間電磁波秩序紊亂。

4 互調干擾防護措施

互調干擾的危害是顯而易見的，我們應該想方設法的去使它的危害降到最低，下面就各種互調提出減小互調干擾應采取的措施：

4.1 減小發射機互調干擾的措施

發射機信號受到干擾或其它發射信號的侵入，通過末級功放等非線性處理而

產生互調，通過天線發送出去成為互調干擾。因此，降低發射機互調干擾措施主要有：

1）改善發射機與天線饋線的匹配。

2）改善發射機末級功放的性能，提高其線性動態范圍。

3）在民航VHF通信中，甚高頻設備大多采用共用天線系統，各發射機與天線間可入單向隔離器或單向隔離器與腔體濾波器的組合器件。隔離器正向損耗非常小，大約0.4～0.6dB，反向對信號的衰減卻很大，一般在20MHz帶寬內，衰減達-25dB以上。因此，隔離器可以有效防止外界干擾信號進入發射機，起到抑制互調產物的作用。

4）在臺站規劃建設時，根據互調干擾產生的條件選用無三階互調工作頻率組。

4.2 減小接收機互調干擾的措施

在VHF地對空通信系統中，接收機互調有機載接收機互調和地面VHF地空通信臺站接收機互調兩種方式。為減少接收機的互調干擾，可以采取以下措施：

1）減小接收機射頻非線性來改善接收機互調指標，采用具有接近于理想平方律特性的器件如結型場效應管和雙柵場效應管。

2）在收機輸入回路應有良好的選擇性，如采用多級調諧回路，以減少進入高放的強干擾；接收機前端插入濾波器或雙濾波器，衰減掉干擾信號，改善互調性能。

3）在接收機的前端加人衰減器，以減小互調干擾。

4.3 減小外部效應引起互調的措施

如果發信機的高頻濾波器、射頻避雷器及天線饋線等插接件接觸不良，或者發信機天線螺栓等金屬構件有銹蝕，會存在非線性作用而出現的互調現象，這是由外部效應引起的互調現象。只要采用適當措施，如保證插接部位接觸良好，并用良好的涂料防止金屬構件銹蝕，便可以避免。

4.4 關閉干擾源

隨著經濟的發展，周邊電磁環境也變得日益復雜，在無線電監測中不時能聽到電臺干擾信號。采用監聽和分析測向定位兩種手段找出干擾源，關閉非法電臺。

5 結論

民航甚高頻互調干擾在無線電通信中時有發生，互調干擾帶來的危害是嚴重的，但在了解了互調干擾形成的機理后，我們可以在做臺站規劃的時候合理分配各信道的頻率，設備安裝時采取各種適當措施，最大程度的避免互調干擾的形成，減小互調干擾造成的影響，以保障航空飛行安全。

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