航空超短波通信的互調(diào)干擾分析

摘 要:超短波地空通信是空管系統(tǒng)對(duì)航空器實(shí)施有效空域管制的重要手段。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地大量無線臺(tái)站的建立，使得無線電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，航空超短波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因素。本文分析航空超短波頻段互調(diào)干擾形成的機(jī)理，并提出為減少互調(diào)干擾所采取的措施。

關(guān)鍵詞:超短波互調(diào)干擾三階互調(diào)干擾

中圖分類號(hào):TN927文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(a)-0111-01

1 引言

無線電干擾是指在無線電通信過程中，由一種或多種發(fā)射、輻射、感應(yīng)或組合源所產(chǎn)生的電磁能量，對(duì)無線電通信系統(tǒng)的正常接收產(chǎn)生影響或?qū)o線電通信所需接收信號(hào)的正常接收產(chǎn)生影響的過程。這種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，可以導(dǎo)致無線電通信性能下降，質(zhì)量惡化，甚至?xí)钄嗤ㄐ拧?/p>

無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、阻塞干擾和來自非無線電設(shè)備的干擾這七大類。其中，互調(diào)干擾是無線電通信中最嚴(yán)重的干擾之一。

互調(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。互調(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。互調(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。

2 互調(diào)干擾形成的機(jī)理和分類

2.1 互調(diào)干擾形成的機(jī)理

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，它與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))，它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、f2信號(hào)一般比較接近，也造成2f1-f2、2f2-f1與原來的基帶信號(hào)f1、f2比較接近，這樣會(huì)干擾到原來的基帶信號(hào)f1、f2，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，它們除了產(chǎn)生上述說的三階互調(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。

2.2 互調(diào)干擾的分類

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

①發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾 由于其它信道的發(fā)射信號(hào)或RF共用器件的信號(hào)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。②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。③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、饋線接頭以及其它接點(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，白天和黑夜、干燥和潮濕、甚至上午與下午的干擾程度都不盡相同。

3 航空超短波通信受廣播電臺(tái)互調(diào)干擾分析

目前航空超短波頻段為108MHz～156MHz，商業(yè)廣播調(diào)頻電臺(tái)頻段為88MHz～107.9MHz，兩者均為超短波頻段，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)放大器輸入端有不同的工作頻率時(shí)，在輸出中將含有互調(diào)產(chǎn)物，如果互調(diào)產(chǎn)物的頻率剛好落在航空超短波頻段，則將嚴(yán)重影響航空超短波接收機(jī)的正常工作。

下面我們舉例說明。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、106.2MHz，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，可以看出有四個(gè)三階互調(diào)將落入航空超短波頻段108MHz～156MHz中。如果地空通信系統(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111.7MHz、111.9MHz、117.4MHz、122.9MHz附近這幾個(gè)航空通信信道將受到干擾。

4 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。

4.1 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，避免饋線互相靠近和平行敷設(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。

4.2 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)入高放的強(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。

4.3 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)備間有良好的工作環(huán)境。

5 結(jié)語

航空超短波頻段受商業(yè)調(diào)頻廣播電臺(tái)互調(diào)干擾帶來的危害是十分嚴(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。

參考文獻(xiàn)

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