地空通信互調(diào)干擾的仿真分析與預(yù)防

滿九思

（吉林省四平市飛機(jī)場(chǎng)，吉林 四平 136000）

0 引 言

當(dāng)前，我國(guó)已在地空通信領(lǐng)域開(kāi)展一系列措施以保障地空通信能力，高頻地空通信業(yè)已成為現(xiàn)今最主要的地空通信手段。然而，隨著無(wú)線電技術(shù)的升級(jí)與航空網(wǎng)絡(luò)的不斷增加，空中無(wú)線電專用頻道經(jīng)受的干擾信息日益增多，電磁環(huán)境受到嚴(yán)重影響，而且無(wú)線電干擾會(huì)直接導(dǎo)致地空通信質(zhì)量的下降，航空網(wǎng)絡(luò)的指揮通信系統(tǒng)會(huì)因受到影響出現(xiàn)不良運(yùn)行，極大威脅航空飛行安全。

1 地空通信互調(diào)干擾的形成與危害

地空通信的干擾影響有很多，其中互調(diào)干擾最為嚴(yán)重。因此，對(duì)互調(diào)干擾的形成機(jī)理及其對(duì)地空通信的主要危害展開(kāi)分析，有助于詳細(xì)了解互調(diào)干擾具體情況，為預(yù)防互調(diào)干擾奠定基礎(chǔ)。

1.1 地空通信互調(diào)干擾的形成

互調(diào)干擾是指在兩個(gè)或兩個(gè)以上的頻率信號(hào)同時(shí)耦合進(jìn)入發(fā)射機(jī)或接受機(jī)時(shí)，因電路具備非線性而產(chǎn)生新的頻率。發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的信息收發(fā)頻率具備一定要求，當(dāng)上述新頻率正好接近或滿足發(fā)射機(jī)或接收機(jī)要求時(shí)，新頻率可直接通過(guò)發(fā)射機(jī)或接收機(jī)，對(duì)原有傳送信息造成干擾。對(duì)于發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾而言，耦合到發(fā)射機(jī)信號(hào)通道的其他信號(hào)與原有發(fā)射信號(hào)在發(fā)射末端因相互作用而產(chǎn)生的新頻率組合會(huì)在原有的信號(hào)通道中被一起發(fā)射出，直至被接收機(jī)接受，對(duì)接收機(jī)形成干擾。只有同時(shí)滿足電路非線性、互調(diào)新頻率大體接近原有頻率以及互調(diào)信號(hào)能夠進(jìn)入收發(fā)儀器三個(gè)條件方會(huì)產(chǎn)生地空通信的互調(diào)干擾[1]。

1.2 低空通信互調(diào)干擾的危害

由互調(diào)干擾產(chǎn)生的新信息不僅會(huì)影響地空指揮通信質(zhì)量，還會(huì)引起通信的失真，導(dǎo)致空中交通管制人員無(wú)法對(duì)飛行人員進(jìn)行指揮與信息發(fā)布、信息接收，影響地空指揮系統(tǒng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重情況下甚至造成飛機(jī)飛行事故。同時(shí)，原有收發(fā)設(shè)備在收發(fā)信號(hào)之前就已經(jīng)調(diào)設(shè)好信號(hào)的最佳諧振點(diǎn)，而新信號(hào)的進(jìn)入直接導(dǎo)致原有電流增大，這種突發(fā)性的電路失諧極易造成儀器設(shè)備的發(fā)熱、故障以及損壞。因此，開(kāi)展地空通信的互調(diào)干擾預(yù)防對(duì)空中飛行安全與儀器設(shè)備維護(hù)而言皆十分重要，需要引起相關(guān)部分重視。

2 地空通信互調(diào)干擾的仿真測(cè)試與分析

為對(duì)地空通信過(guò)程中產(chǎn)生的互調(diào)干擾進(jìn)行分析，需建立仿真測(cè)試模型，運(yùn)用發(fā)射機(jī)、信號(hào)源與射頻連接器開(kāi)展針對(duì)發(fā)射機(jī)的互調(diào)干擾測(cè)試。

2.1 互調(diào)干擾仿真測(cè)試步驟

（1）確定測(cè)試參數(shù)。由于發(fā)射機(jī)的信號(hào)發(fā)射有一定頻率要求，需在發(fā)射機(jī)工作頻段內(nèi)預(yù)先選擇多個(gè)頻點(diǎn)，并在頻點(diǎn)中復(fù)選5個(gè)頻點(diǎn)作為信號(hào)源，發(fā)射信號(hào)的工作頻率的選擇要求避免與其他信號(hào)同頻。

（2）對(duì)發(fā)射機(jī)等儀器進(jìn)行檢查，保證發(fā)射器與其他測(cè)試設(shè)備能夠滿足測(cè)試要求。

（3）將發(fā)射機(jī)的預(yù)設(shè)頻點(diǎn)與信號(hào)源工作頻率都進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，調(diào)節(jié)發(fā)射功率，要求與發(fā)射機(jī)額定輸出功率大體相同，并記錄頻點(diǎn)與頻率，形成二階互調(diào)干擾信號(hào)與三階互調(diào)干擾信號(hào)。

2.2 互調(diào)干擾的測(cè)試分析

分析互調(diào)干擾的仿真測(cè)試，可以得到如下結(jié)果：（1）互調(diào)信號(hào)的功率受到發(fā)射機(jī)額定輸出功率的影響，呈現(xiàn)正比例現(xiàn)象；（2）互調(diào)干擾信號(hào)的功率與信號(hào)源信號(hào)頻率之間相加或相減無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)當(dāng)功率相同時(shí)，不同的外部信號(hào)頻率耦合進(jìn)入發(fā)射系統(tǒng)，產(chǎn)生的互調(diào)干擾信號(hào)幅度大體相似。可見(jiàn)，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生互調(diào)干擾的一個(gè)重要原因是由于發(fā)射機(jī)間距離過(guò)近，當(dāng)保持安全距離時(shí)，可以降低干擾信號(hào)的功率，避免互調(diào)干擾的形成[2]。

3 地空通信互調(diào)干擾的預(yù)防措施

由于地空通信互調(diào)干擾產(chǎn)生的危害較大，對(duì)飛行安全、無(wú)線電用頻設(shè)備等都造成威脅，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致發(fā)射源信號(hào)質(zhì)量下降。因此，相關(guān)部門(mén)急需采取預(yù)防低空通信互調(diào)干擾措施，保障無(wú)線通信系統(tǒng)的更新與防護(hù)。主要的預(yù)防手段包括如下幾點(diǎn)。

（1）改善無(wú)線電用頻設(shè)備性能。人員需對(duì)無(wú)線電頻率進(jìn)行合理的分類與分配，保證無(wú)線電通信系統(tǒng)的電頻可靠性，并根據(jù)采集到的干擾源信號(hào)頻率實(shí)施分類處理，對(duì)干擾源的干擾情況與干擾比例進(jìn)行歸類。在此數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，還應(yīng)加強(qiáng)無(wú)線電用頻設(shè)備的性能，針對(duì)性拓展設(shè)備功能。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合多個(gè)部門(mén)，對(duì)無(wú)線電使用較為頻繁的設(shè)備或使用中經(jīng)常受損的設(shè)備進(jìn)行定期的維修與養(yǎng)護(hù)工作；對(duì)易受自然環(huán)境影響的設(shè)備如天線等要延長(zhǎng)維護(hù)期限，將定期維護(hù)與長(zhǎng)期維護(hù)結(jié)合，保證設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)工作到位；對(duì)無(wú)線電用頻設(shè)備的無(wú)線電傳輸線路加強(qiáng)保障性管理，合理開(kāi)展頻點(diǎn)、頻率的分配與計(jì)算；對(duì)發(fā)射機(jī)的末級(jí)功放性能進(jìn)行一定程度的改善處理，增大末級(jí)功放線路的線性動(dòng)態(tài)范圍，使由設(shè)備本身影響因素造成的客觀問(wèn)題得到具體控制。

（2）建立無(wú)線電信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為減少干擾信號(hào)的影響，建立健全的無(wú)線電信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)刻不容緩。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一方面可對(duì)目前易產(chǎn)生的干擾信號(hào)進(jìn)行深入研究，控制其產(chǎn)生；另一方面還能夠?yàn)楫?dāng)前狀況較差的電磁環(huán)境設(shè)置監(jiān)管基礎(chǔ)。當(dāng)無(wú)線電信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全天候監(jiān)測(cè)航空通信信號(hào)、占用頻譜時(shí)，干擾信號(hào)與干擾信號(hào)數(shù)據(jù)的收集會(huì)變得較為容易，且能夠從信號(hào)的產(chǎn)生源頭加以排除。當(dāng)前，我國(guó)已配備有一些無(wú)線電信號(hào)監(jiān)測(cè)方面的儀器，但與國(guó)外儀器相比，國(guó)內(nèi)監(jiān)測(cè)儀器的準(zhǔn)確性與檢測(cè)速度有待提高，并且國(guó)內(nèi)監(jiān)測(cè)儀器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)仍依賴于該事項(xiàng)專業(yè)部門(mén)，沒(méi)有在航空行業(yè)內(nèi)部形成專門(mén)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。基于此，航空行業(yè)內(nèi)部應(yīng)主動(dòng)建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在機(jī)場(chǎng)與飛行航路上配備相應(yīng)的監(jiān)測(cè)儀器，以便控制干擾信號(hào)與干擾源，并通過(guò)分析找到具體解決措施。

（3）建立應(yīng)急抗干擾系統(tǒng)。由于當(dāng)前無(wú)法在較短時(shí)間使抗干擾系統(tǒng)的性能實(shí)現(xiàn)完善化，可通過(guò)建立應(yīng)急抗干擾系統(tǒng)進(jìn)行后備力量的儲(chǔ)備。考慮到干擾信號(hào)的產(chǎn)生具有隨機(jī)性，在地空通信使用過(guò)程中，若及時(shí)監(jiān)測(cè)到干擾信息的產(chǎn)生，立即啟動(dòng)應(yīng)急抗干擾系統(tǒng)可達(dá)到一定的預(yù)防效果，保證地空通信的正常進(jìn)行。建立應(yīng)急抗干擾系統(tǒng)時(shí)應(yīng)采用軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)體系，這是在計(jì)算機(jī)與數(shù)字化信息快速發(fā)展的今天所能利用的最佳信息技術(shù)處理手段，能夠滿足多種類型干擾信息中抑制算法的建立[3]。

（4）做好無(wú)線電系統(tǒng)規(guī)劃管理。在無(wú)線電用電系統(tǒng)運(yùn)行中，完整的規(guī)范與系統(tǒng)的管理十分必要，具體措施包括如下兩方面：一是在無(wú)線電臺(tái)站的規(guī)劃與建設(shè)期間，應(yīng)通過(guò)科學(xué)計(jì)算保證電臺(tái)發(fā)射機(jī)間的距離，使其具備足夠的水平與垂直范圍；二是對(duì)無(wú)線電頻率資源進(jìn)行合理分配，通過(guò)對(duì)互調(diào)干擾產(chǎn)生原因及條件的分析，篩選出無(wú)互調(diào)干擾產(chǎn)生的工作頻率組。

（5）定期進(jìn)行航空網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備的檢修與維護(hù)。航空網(wǎng)絡(luò)易受到無(wú)線電影響，且該因素具備隨機(jī)性與不定期性。因此，對(duì)于此種影響因素的控制，需做好經(jīng)常性、及時(shí)性的定期檢查，通過(guò)對(duì)航空網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、運(yùn)行設(shè)備功能性的檢修與日常養(yǎng)護(hù)，降低儀器設(shè)備受影響的可能。定期開(kāi)展航空網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備的檢修和維護(hù)，也有助于加強(qiáng)對(duì)隱患的控制，在源頭實(shí)現(xiàn)對(duì)航空安全隱患的預(yù)防。

4 結(jié) 論

互調(diào)干擾不僅影響地空通信的質(zhì)量，造成無(wú)線電用頻儀器受損，還會(huì)導(dǎo)致航空飛行出現(xiàn)安全問(wèn)題，因此對(duì)互調(diào)干擾預(yù)防手段與控制措施的研究具有重大現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)采取建立無(wú)線電信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、建立應(yīng)急抗干擾系統(tǒng)、改善無(wú)線電用頻設(shè)備性能以及做好無(wú)線電系統(tǒng)規(guī)劃管理等措施可預(yù)防或消除互調(diào)干擾，減少航空事故的發(fā)生，避免企業(yè)經(jīng)濟(jì)受損現(xiàn)象的出現(xiàn)。