民航空管二次雷達系統安全運行的電磁環境探討

郝 娜

（民航新疆空管局空管中心技術保障中心，新疆 烏魯木齊 830001）

0 引 言

在當前機場附近區域的電磁環境中，有源干擾設施逐漸增多。這些有源干擾設施會產生相應的電磁輻射，從而對民航空管二次雷達系統的安全運行產生不同程度的影響，甚至帶來一定的危害，也會對自然環境產生一定影響，危害人類的身體健康。如果不使用相應的屏蔽手段進行有效的輻射屏蔽，二次雷達系統和飛機的機載設備都會受到輻射影響，從而威脅民航空管二次雷達系統安全運行以及飛機的安全飛行。因此，無論是相關交通建設還是其他有源干擾設施，都需要考慮其產生的電磁輻射，確保相關電磁壞境能夠達到標準，保證民航空管二次雷達系統安全運行。

1 民航空管雷達的相關概念

1.1 空管雷達的分類

空管雷達可以分為一次監視雷達和二次監視雷達。一次雷達能夠自主進行電磁波發射，通過自身的接收端檢測目標對電磁波的反射回波，從而準確獲得目標物的位置信息。一次雷達可以進行獨立的監視而不需要被監視者進行配合工作。測量時的參數包括兩者之間的距離和目標的方位角。對于部分一次雷達而言，還可以測定目標的相對速度。二次雷達不同于一次雷達的工作方式，可以通過約定好的相關詢問應答模式獲取目標的位置、高度以及識別信息，而需要相應的被監視者共同完成工作，屬于一種協同監視。

1.2 空管雷達的工作原理

空管雷達的工作原理是機場的雷達系統會向空間發射相應的電磁波。當目標接收到雷達的電磁波后會反射相應的回波信號，然后機場地面的雷達接收到回波信號后會根據電磁波的往返時間，計算目標的飛行斜距，通過相應的顯示器觀察目標的距離和方位信息。這個過程只需要地面的雷達系統發射一次電磁波就可以完成。

1.3 二次雷達的技術特點分析

在現代化空管系統中，二次雷達是重要的組成部分。二次雷達通過約定好的相應詢問應答模式，獲取目標的位置、高度以及識別信息。它具有相對較多的優勢，比如，機場雷達詢問機的詢問頻率和飛機的應答頻率是兩種不同的頻率，目標的發現也不是依靠反射回波的接收進行計算發現，避免了一次雷達中地面相關交通建設以及其他有源干擾設施所產生的電磁輻射的干擾，且二次雷達的發射功率相對較低，同時具有較遠的輻射信號作用距離。

2 二次雷達系統相關介紹及有源干擾現象分析

2.1 機場二次雷達系統介紹

目前，民航空管雷達中主要包括一次雷達和二次雷達，兩種雷達具有不同的工作方式。二次雷達可以通過相應的發射機對相關目標發出脈沖信號，機載的應答機接收到相應的詢問會反射回對應的信號，同時地面二次雷達系統會對所接收到的信號進行處理，從而獲得所需要的信息。

對于民航空管二次雷達系統，電磁波主要是由系統的發射天線產生，而電磁輻射的大小以及分布會受到天線形式和高度的影響。二次雷達的天線在空間輻射電磁場的能量會形成一個立體輻射圖，水平方向性的主要作用是可以對目標物的方位角的精度以及不同方位角飛機的分辨能力進行分析，垂直方向性的主要作用是對地面發射所造成的影響進行分析。

2.2 民航空管二次雷達系統有源干擾現象分析

以下面一種情況進行分析：有一民航管制員反映，在距離中心點雷達站大概60 km、方位為180°～200°的航線上，民航飛機易發生丟點情況。飛機丟點易造成管制員缺乏對其位置的準確判斷，會給飛機的飛行安全造成一定危害。相關技術人員通過一定技術手段對該雷達的原始視頻信號進行提取和分析發現，該雷達的原始應答報告處于一種無序狀態，相關報文的解碼應答也不正確，而這種情況容易導致目標點跡信號丟失。維護人員通過分析相應的干擾現象，確認該現象不是二次雷達系統內部自身原因造成的，而是外部的有源干擾造成的[1]。

外部有源干擾對雷達系統的影響主要可以分為以下兩類。第一類，二次雷達詢問階段。根據民航機場二次雷達系統的相關工作流程，如果二次雷達系統在詢問時飛機附近空域有其他信號出現，且這種信號的頻率和雷達詢問信號頻率相近，信號強度較強時，對于飛機的機載應答機而言，在接收到雷達的詢問脈沖信號時無法對其準確識別，從而不會做出相應應答，造成信號丟失。第二類，二次雷達接收階段。如果在機載應答機的應答過程中，二次雷達的天線上同時出現了其他信號，且和應答信號具有相似或者相同頻率，還表現出較強的干擾性，將造成飛機的應答信號產生畸變，從而使雷達接收機無法正常對應答信號進行解碼和糾錯，最終造成丟點現象。

3 二次雷達系統電磁環境分析與相關污染防治措施

3.1 二次雷達系統電磁環境分析

3.1.1 電磁環境安全區域范圍計算分析方法

在對二次雷達系統電磁環境安全區域范圍進行計算分析時，需要注意在計算地面到天線相關預測點和發射方向之間的夾角時，不同發射天線的塔高是重要的依據。想要獲取預測點位置的垂直方向性函數，需要參考每個發射天線的垂直方向性圖。在對預測點的功率密度值進行計算時，需要將相應的基本參數帶到相關公式中。

3.1.2 根據遠近場進行計算和分析

二次雷達系統會劃分相應的遠近場區。近場區域是指天線中線點和水平90 m之間的區域；遠場區相對于近場區域，距離遠遠超過近場區。通過應用相應的計算公式對近場區域的最大功率密度進行計算，可以得到相應的結果為0.375 W/m2。根據相關實測數據，可以了解到相對天線之間的距離為27°，在雷達站地面距離中心點小于30°的范圍內，最大功率密度為6.06×10-4W/m2，小于相應的標準值，所以不需要設置相關防護距離[2]。

3.1.3 安全區域中分析距離和高度之間的關系

利用相關的計算公式，根據相應的評價標準值，對不同高度和天線之間的達標距離進行計算。當安全區域中高度為3 m時，計算得到的水平達標距離為40 m；當距離地面的高度達到10 m時，計算得到的天線之間的達標距離為70 m；當安全區域中高度達到16 m時，計算得到的天線之間的達標距離為90 m；當安全區域中高度達到22 m時，計算得到的天線之間的達標距離為150 m。

對比和分析相關數據可以知道，水平輻射達標的距離與電磁輻射聯系緊密。達標距離越遠，輻射的安全區域高度越高。通過相應的分析可以得知，為保證民航空管二次雷達系統正常運行，雷達站的建設最適合在近場區域建設。對相關維護人員而言，該安全區域也能避免對維護人員造成傷害。電磁輻射在16 m以內的高度范圍內，不會對人體產生相應危害。而對于民航二次雷達系統的遠場區域而言，隨著距離的不斷增加，電磁輻射的功率密度會隨著高度的增加而逐漸減小，所以一定高度以上的范圍是安全的輻射區域。

3.2 二次雷達系統電磁環境相關污染防護措施

雷達站在空中交通管制工作中是重點的管理區域。雷達站的建設是保證飛機飛行安全及促進民航事業發展的關鍵。所以，在雷達站建設中，需要對民航二次雷達系統的電磁環境進行實際分析，對雷達站建設對周圍電磁環境的影響進行相應分析，同時進行相應的污染防治。

（1）對空管雷達站的建設地址要進行科學合理選擇。該建設地址需要考慮航路以及機場其他發展要求，且該建設地址的電磁環境要達到良好，同時能夠很好地進行控制，不會對機場周圍環境造成相應影響。

（2）民航相關部門要不斷完善電磁輻射環境的相關管理制度，安排專業的管理人員落實好相應的電磁輻射管理制度，同時在不斷的實踐應用中健全管理制度，將電磁輻射管理歸納到民航的管理體系中。

（3）相關管理部門要定期檢查維修雷達站，保證民航雷達站的相關技術指標能夠達到相應要求，確定好相應的電磁環境安全區域范圍，保證民航能夠安全運行。

4 結 論

在對民航二次雷達系統進行電磁環境安全評估分析探討時，需要全面考慮民航的實際運行情況，利用相應的計算公式進行科學合理計算，從而為進行有源干擾的排查以及分析奠定良好的基礎。可以通過應用相應的抗干擾措施確保民航雷達站的正常電磁安全區域，從而保障民航飛機飛行的安全。