民航通導設備電磁環境測試方法分析與研究

黃利武

（中國民用航空西南地區空中交通管理局設備維修中心，成都 610202）

據統計，2018年中國民航共完成運輸總周轉1206.4億噸公里，旅客運輸量達6.1億人次，貨郵運輸量738.5萬噸，同比增長分別為11.4%、10.9%及4.6%。隨著民航領域不斷發展，航班、客流量日益增多，新建機場及民用航空通信、導航、監視設備臺站的建設也不斷增多。在對新建機場或民用航空通信、導航、監視設備臺站選址時，我們不僅需要考慮擬選場址周邊的凈空、空域、氣象等重要因素，同時也必須確保所選場址具有良好的電磁環境條件。因此，電磁環境測試工作無論是對無線電設備臺站的初期建設或是通導設備的后期運行保障都是必不可少的環節。

中國民用航空局在《民用航空通信導航監視設備臺（站）址管理辦法》（文件編號：AP-115-TM-2016-01-R1）中，刪除了舊版規范（文件編號：AP-115-TM-2013-01）的第十九條，即電磁環境測試工作不再要求測試單位必須具備相應電磁環境測試的資質。因此測試單位只要具備開展電磁環境測試的能力，測試方法合乎《民用機場與地面航空無線電臺（站）電磁環境測試規范》及《航空無限電導航臺（站）電磁環境要求》，就能承接民航通導設備臺站的無線電電磁環境測試工作并向用戶提交符合規范要求的電磁環境測試報告。

根據電磁環境測試目的的不同，無線電電磁環境測試可分為兩種類型的測試。其一是基于擬建無線電設備臺站選址所開展的電磁環境測試，該類測試的目的是為了查看擬選場址是否存在無線電波干擾，特別是擬建臺站工作頻點附近的頻段有無電磁波干擾，從而作為擬選場址是否適合建設相應民航通導設備的評判依據；其二是針對已在運行的無線電設備進行的電磁環境測試，一旦出現電磁干擾，我們就需要通過電磁環境測試的方法查找出附近的干擾源，從而保障在用無線電臺站設備的正常工作。本文旨在研究民用航空無線電通導臺站選址時電磁環境測試的相關方法及測試要點[1]。

1 無線電電磁環境測試方法研究

電磁環境測試系統一般由測試天線、頻譜分析儀、測試控制儀及計算機處理終端、射頻饋線等部分組成。系統組成框圖見圖1。

圖1 無線電電磁環境測試系統組成

測試天線，用于接收被測場址附近的無線電干擾信號，所選測試天線必須滿足工作頻段應包含擬建無線電設備的所有工作頻率（頻段），同時測試天線的極化方式必須與被測通信、導航、監視設備所輻射的信號極化方式一致。所選測試天線的天線增益越大，則測試系統的靈敏度越高，因此測試時應盡可能地選取增益較大的天線用于測試。在同等條件下，定向天線的天線增益較全向天線的天線增益大。表1為民用航空各類型通信、導航、監視設備的工作方式及信號波的極化方式。

表1 民用航空地面航空無線電臺（站）無線電測試頻段表

頻譜分析儀，用于解析和顯示來自測試天線接收的干擾波頻譜。通過計算機控制終端利用測試軟件設置，可以完成自動抓圖和自動存儲測試數據的功能。

測試控制儀，用于控制測試天線的水平/垂直、轉向及轉速，一般可通過計算機軟件進行程序控制。測試控制儀應能夠實現根據測試設置的不同在360度全方位定期進行天線旋轉的功能。

控制計算機，利用計算機控制終端可通過測試軟件對頻譜分析儀進行必要的參數設置，同時在測試軟件的控制下完成頻譜分析儀的自動抓圖和自動存儲測試數據的功能。此外，還可以利用計算機控制終端，程序控制測試控制儀進行天線姿態的調整等。

2 實測驗證與分析

2018年7月11日，通過利用上述無線電電磁環境測試系統，在四川省長寧縣擬建通用機場場址進行了測距儀設備（工作頻段：960MHz-1215MHz）的無線電電磁環境測試。本節主要討論在本次測試工作中梳理出的的幾個測試要點，同時對本次長寧測距儀設備電磁環境測試所采集的數據進行分析，從而總結出一套切實可實現的關于民用航空各類通信、導航、監視設備電磁環境的測試方法。

2.1 電磁環境測試要點

（1）測試地點的選取方法。由于在本次測試中，業主方未提供擬建機場通信導航監視設備的詳細臺址，依據《民用機場與地面航空無線電臺（站）電磁環境測試規范》（MH/T4046-2017）中6.1和6.3條款，關于對新建民用機場通信、導航、監視頻段測試地點的要求，可選取在測試地點附近地勢較高的空曠處進行測試。

（2）測試系統的靈敏度要求。《民用機場與地面航空無線電臺（站）電磁環境測試規范》（MH/T4046-2017）中要求測試系統靈敏度應至少優于被測試頻段的最大允許干擾場強（或功率）6dB 以上[2]。在條件允許的情況下，測試系統的靈敏度越高越好。通過選取合適的天線可以在一定程度上提高測試系統的整體靈敏度。

（3）頻譜儀的設置方法。根據《民用機場與地面航空無線電臺（站）電磁環境測試規范》的要求，頻譜儀分辨率帶寬（RBW）設置值應小于相應通信、導航、監視設備輻射信號基準帶寬的一半，測試結果最終必須換算成基準帶寬后才能與規范值進行比較，從而得出測試結論。視頻帶寬（VBW）一般設置為3倍RBW 設置值[3]。

式中，BS 為通導設備輻射信號的基準帶寬；BT 為頻譜儀的分辨率帶寬。

（4）測試天線的選取。測試天線包含全向天線和定向天線，定向天線增益較高，適用于方向性輻射場或要求測試系統具有較高系統靈敏度的情況。測試天線的極化方式應與通導設備實際工作的天線極化方式一致。若利用定向天線進行電磁環境測試，測試天線應能在測試控制儀的控制下進行全方位轉動掃描測試。全向天線可以接收360度全方位的干擾電磁波，不要求測試控制儀進行全方位轉動掃描，但具有較定向天線增益低的缺點。

（5）對同一頻段的測試至少應包含7：00-19：00時段，前后兩次測試之間的間隔應不大于2h，同時應避開廣播和電視信號發射設備等大功率發射設備的檢修時段。

2.2 長寧測距儀電測數據分析

表2 長寧測距儀電磁環境測試數據表

表2中最大測量值是指測試系統天線接收處的干擾場強值或干擾功率。該值是測試軟件通過程控儀表獲取儀表讀數，然后自動獲取軟件預置的修正因子（系統增益、天線系數/天線增益），最后根據如下所示計算公式換算成測試系統天線接收處的場強值或功率值。該換算值與干擾限值進行比較，從而得出測試結論。儀表讀數換算成測試系統天線接收處的測量值的相關計算公式如下：

或者

式中，EI（dBμV/m）為測試天線口面處的干擾場強；PT（dBm）為測試系統頻譜儀或接收機的功率讀數；GP（dB）為射頻通道增益，即測試接收機輸入端口相對測試天線接口端的增益；GA（dBi）為測試天線增益；AF（dB/m）為天線系數；PI（dBm）為測試天線口面處的干擾功率；K 為帶寬因子，測試系統中頻帶寬（分辨率帶寬）BT與標準規范中的基準帶寬BS不一致時的換算因子，。

圖2為經上述公式換算后的測試系統天線接收處的測量值仿真，紅線為超過底噪6dB 門限值。根據無線電電磁環境測試規范，當測量值大于該門限值時，我們需要對該信號來源進行分析。該頻率信號是否為無線電干擾，還需具體分析周邊已有通信、導航及監視設備的頻率分配情況。

從表2得知在本次測試中，背景噪聲實際值為26.85dBμV/m，未超過MH/T4046-2017中要求的測距儀設備最大允許干擾場強49dBμV/m[4]。超過底噪6dB 的信號頻率為1030MHz，測試值為32.4dBμV/m。經分析和查閱相關信息，該頻率信號為在該場址接收到的民用航空二次雷達的詢問信號，信號來源為中國民用航空西南地區空中交通管理局宜賓雷達站。在測距儀頻段內，未見其他超過底噪6dB 以上的干擾信號。因此，測試結論為在該場址適合建設民用航空測距儀設備。

圖2 超過底噪6dB的最大保持仿真圖

3 梳理總結

在開展無線電電磁環境測試工作時，首先測試系統必須滿足《民用機場與地面航空無線電臺（站）電磁環境測試規范》要求，同時測試方法也必須符合測試規范要求。參照測試規范進行干擾頻譜的數據采集只是第一步，在采集完數據后我們還需要結合周邊已投入運行通導設備的頻率分配情況進行分析每一個超過底噪值6dB 頻率成分的信號，若確定該信號為電磁干擾且超過了《民用機場與地面航空無線電臺（站）電磁環境測試規范》中對該類通導設備最大允許的干擾場強或者功率值，則所測場址電磁環境超標，不適合建設相應通導設備[5]。

4 結束語

隨著各地區航班量的大幅增長，民用航空通信、導航、監視設備建設任務持續進行，無線電電磁環境測試工作的順利開展，作為新機場及通導臺站建設不可或缺的環節，至關重要。本文旨在和廣大同行分享無線電電磁環境測試的一些觀點和經驗，希望對廣大同行在今后開展電磁環境測試工作中有所裨益。若有不正確之處，還望大家批評指正，不甚感激。