民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音干擾分析

楊健

【摘要】? ? 本文為保障民航通信質量將展開相關研究工作，主要對民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音的技術形式進行論述，隨后分析同頻話音遠距離傳播時的干擾因素，最終提出抗干擾策略。采用文中策略可以給同頻話音遠距離傳播提供抗干擾保護，讓民航通信質量增高、穩定，有利于航空安全等。

【關鍵詞】? ? 民航? ? 甚高頻地空通信? ? 話音干擾

引言：

甚高頻地空通信遠距離同頻話音是當前民航通信的主要技術，其具有話音清晰的特點，因此得到了非常廣泛的應用，而且具有很好的效果。但與其他同類技術一樣，該項話音技術在使用時會受到干擾，干擾的存在就會導致話音變得不夠清晰，甚至出現較長時間的中斷、斷續的情況，使得民航航行時不能很好的與地面通話。在這種情況下，民航難以正確的對當下情況作出判斷，增大了航行風險，因此有必要對民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音的干擾情況展開分析，旨在了解成因、做好應對。

一、民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音技術形式

1.1大氣波導

利用大氣波導進行話音通信傳播是該同頻話音技術的主要形式之一，其基本原理如下：在特定的氣象條件下進行近地面電磁波傳播，傳播時電磁波在大氣折射的作用下會折彎轉向地面，在折彎曲率達到一定水平后（超過地球表面曲率）一部分電磁波會陷入厚度恰當的大氣層中，該大氣層可以在一定程度上封鎖這一部分電磁波，使得這一部分電磁波在該大氣層的上下邊界中來回折射，并朝前傳播，其具體表現類似與金屬波導管中的電波傳播形式，最后朝前傳播的信號就可以被目標接收，實現相互通信的Udine。大氣波導在不同的氣象條件下會發生特定的變化，諸如表面波導、蒸發波導、拾升波導等各種情況，不同波導形式的高度、陷入深度、折射率等存在差異，因此在進行民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音傳播時要慎重選擇。另外，大氣波導必須滿足四大特征實現傳播：1.近地層中的任意高處要存在大氣波導;2.大氣層的最低陷獲率不得超過電磁波的頻率;3.電磁波發射位置正確，即任意波導傳播中電磁波的發射位置必須處于大氣波導內部，除拾升波導以外，其余波導的發射位置最好是大氣波導內中部，而拾升波導可以從中部發射，也可以從波導底部發射，但在底部發射時必須保障發射源與波導底部的距離不能太遠，且波導本身的強度要足夠高;4.電磁波發射時的仰角不得超過臨界仰角[1]。

1.2對流層散射

對流層散射也是同頻話音技術的一大形式，其基本原理為：對流層是地球大氣層的構成部分，位于大氣層最底部，其最高位置與地面之間的距離不過十余公里，較近的距離使得無線電波（對流層散射中需要使用無線電波）可以輕而易舉的接觸、進入對流層。但對流層內部非常混亂，基本上人們熟知的各種天氣現象均來源于對流層，而這些天氣現象的變化對于無線電波而言是天然的不均勻介質，散射特征明顯，因此當無線電波與不均勻介質接觸后，將沿途不斷折射，還會被不均勻體再次輻射，如此循環就形成了對流層散射，散射后的無線電波即可被目標接收。值得注意的是，對流層散射的出現時間比較早，因此在長時間的研究下該項通信傳播技術出現了多種分類，其中較具代表性的包括以下幾個方面：1.湍流非相干散射，即大氣湍流的運動會產生大氣渦旋，而任意渦旋都可以充當不均勻介質，且當無線電波與渦旋接觸，渦旋還會變成偶極子，使得電波能量二次輻射，這個輻射過程中產生的散射信號相互獨立，互不干預，目標要接受的就是所有不相干信號的矢量和;2.不規則層非相干反射，即對流層中有溫度不同的冷暖空氣團，這些空氣團接觸后會發生劇烈反應，形成銳變層，借助銳變層即可進行非相干反射傳播，而因為每個銳變層都沒有規則可言，所以這種非相干反射傳播具有不規則性。

二、民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音干擾因素

2.1甚高頻通信系統隔離度不當

在大氣波導理論中高頻通信系統隔離度不當會帶來干擾，即當前甚高頻地空通信遠距離同頻話音通信的主要設備是甚高頻天線，該天線通常采用垂直極化方式進行設置，這樣能讓信號的覆蓋范圍進一步增大，而且具有非常穩定的輻射效果，但在整體上這種方式對收發兩端天線的間距提出了嚴格要求，若天線間距不當就會導致信號受到干擾。原理上，電磁波在大氣環境中進行波導傳播屬于自由空間傳播，傳播是的信號損耗公式為Lfs（dB）=20lgd（km）+20lgf（MHz）+32.44，由公式可知信號傳輸中的損耗與頻率f、距離d正向關，當f、d增大，Lfs也會增大，增大規則為f、d增大一倍，Lfs增大6dB。依照這一原理，當電磁波頻率為120MHz，且傳輸兩端距離為100km時，信號損耗值約為120dB，在這種情況下如果甚高頻通信系統的收發天線間距不當，就會出現同頻話音干擾，具體表現為信號降低減弱、信號終端等。另外，在甚高頻通信系統隔離度不當的情況下，當民航飛機的海拔高度較大、電臺接收門限較低時，飛機落地也會出現同頻話音干擾[2]。

2.2同頻異址信號

在對流層散射理論中，民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音的傳播可能會被同頻率，但地址各異的信號所干擾，原因在于對流層散射的傳播環境并不穩定，因此必須嚴格控制無線電波的頻率才能保障傳播到位，具體頻率為118MHz至136.975MHz，這使得無線電波頻率相對固定，在這種情況下如果周邊存在頻率相同的信號，就可能導致通信受到干擾。同頻異址信號對民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音的干擾在近些年越來越常見，起因為：1.民航班次數量增大，使得通信需求同樣增大，而民航無線電頻資源有限，因此在整體通信中很可能出現多個民航飛機通信頻率相同的現象，這就形成了同頻異址信號，在干擾作用下有可能出現通信混亂現象[3];2.為了保障甚高頻信號穩定，一些民航管理組織會在通信范圍內設置多個地空通信臺站，且每個通信臺站的頻率相同，這樣做確實讓地空通信有了安全保障，其頻率、臺址增多讓甚高頻信號更加穩定，但多個地空通信臺站頻率相同也形成了同頻異址信號，增大了安全隱患，諸如民航飛機進入兩個甚高頻臺站較差覆蓋區域后，往往會受到多普勒效應影響而不能很好的接受信號，這也是同頻干擾的一種表現;3.個別民航區域周邊存在調頻廣播一類的設備，這一類設備在使用過程中可能會將頻率調節到民航甚高頻信號的相同頻率水平，這樣也形成了同頻異址信號，會導致民航交通指揮信息外泄，也會使得民航地空通信時長，對于民航飛行的安全性有不利影響。

三、民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音抗干擾策略

3.1做好設備規劃與設備管理、維護工作

甚高頻通信系統隔離度不當的主要表現是收發端天線間距不當，這種表現就屬于設備規劃不當，因此要對抗干擾，就必須做好設備規劃工作。針對收發端天線間距，建議管制部門在天線布置之前結合電臺發射功率、信號衰減度、實際輸出功率三大指標與備份電臺的測試接收信號強度進行計算，可知當下收發端天線間距是否正確，若不正確則要進行對應調整，使得天線設備間距規范[4]。同時因為抗干擾是一項長期工作，所以在做好設備規劃的基礎上，管制部門還要重視設備管理、維護兩項工作，即同樣針對收發天線，管制部門應當安排專人負責天線設備調試、檢查，確保天線設備狀態正常、符合工作需要，也能第一時間發現天線設備異常，而當發現異常，專人就要負責進行維修、保護，旨在排除異常、降低異常發生率。另外，甚高頻地空通信系統中涉及到多種設備，類如與甚高頻通訊有關的儀表等，對于這些設備管制部門也不能松懈，有必要根據實際情況進行規劃，再展開專門的管理與維護工作，這也是實現抗干擾目的的關鍵點。

3.2做好通信頻率管理、通信環境保護工作

同頻異址信號來源較多，主要涉及到管制部門的通信頻率管理、通信環境保護兩項工作，即因為同頻異址信號來源多，不能完全去除，所以在抗干擾目的上，可行性較好的策略就是避免民航甚高頻地空通信頻率與其他信號頻率一致，或者是讓兩個信號互不接觸，這樣就能實現抗干擾，而要做到這兩點就需要管制部門對通信頻率進行管理，并對通信環境提供良好保護。首先在通信頻率管理工作上，管制部門要著眼于現實環境，了解周邊是否存在同頻異址信號，若存在這一類信號就要進行勘察，確認同頻異址信號的頻率，隨后在甚高頻地空通信中避開這個頻率，可控制干擾影響[5]。同時，管制部門可以根據實際需求設置降噪門限，使得電臺抗干擾能力增強，這也是控制干擾影響的一大方法，但缺點在于可能會帶來較高成本，因此在使用中要結合實際需求。其次在通信環境保護方面，第一可以適度錯開民航飛機起飛班次，這樣能避免多架飛機同時使用相同頻率，不會產生同頻異址信號影響;第二出于預防目的，管制部門在系統建設選址階段就對周邊環境進行考察，盡可能選擇干擾源少、干擾力小的地址;第三要重點分析空管地空通信拓撲結構，隨后借助濾波器等設備對無線設備前端選擇性進行改善。

四、結束語

民航甚高頻地空通信關系到民航飛機的正常飛行、飛行安全性，因此其遠距離同頻話音質量必須得到保障。但在兩大民航甚高頻地空通信遠距離同頻話音技術形式中，都存在話音質量干擾因素，說明管制部門必須做好抗干擾工作，該項工作要從管理、保護兩個角度出發，秉持預防優先、嚴格治理的原則進行，這樣可以保障遠距離同頻話音質量。

參? 考? 文? 獻

[1]何洋.民航甚高頻通信同頻差拍干擾的產生與解決[J].數字通信世界，2020（05）：18+49.

[2]鄭瑞康.民航甚高頻地空通信干擾分析及解決策略[J].通訊世界，2019（009）：143-144.

[3]楊懷均.民航甚高頻地空通信電臺干擾及預防對策[J].通訊世界，2019（03）：62-63.

[4]韓澤宇.FREQUENTIS內話系統VoIP模式地空通信配置方法[J].信息與電腦（理論版），2018（15）：169-170.

[5]胡石根，謝來陽.VOIP技術在VHF通信系統中的實現機制[J].電子測試，2018（09）：68-69+65.