機載無線電羅盤電磁干擾研究

張全興

摘要：機載無線電羅盤是完成飛行訓練任務的重要導航設備，其性能正常與否直接影響著飛行安全。本文首先闡述了無線電羅盤的工作原理，指出電磁干擾已成為制約羅盤定向的重要因素，具體分析了超短波電臺、電源和控制信號、廣播電臺對羅盤的電磁干擾，最后總結了機載無線電羅盤抑制電磁干擾的措施。

關鍵詞：機載無線電羅盤；電磁干擾；抑制

Keywords：airborne radio compass；electromagnetic interference；suppress

機載無線電羅盤是完成飛行訓練任務的重要導航設備，其性能正常與否直接影響著飛行安全。本文旨在對無線電羅盤的工作原理和受電磁干擾的原因進行分析，并提出機載無線電羅盤抑制電磁干擾的措施。

1 機載無線電羅盤定向原理

機載無線電羅盤能夠根據機場導航臺發(fā)射的無線電信號，通過航向指示器自動指示導航臺的方位，引導飛機按照預先設定的航線進行飛行和著陸，其功能正常與否對作戰(zhàn)訓練和飛行安全起著重要作用。機載無線電羅盤由羅盤天線、羅盤收訊機、控制盒和航向指示器組成。在無線電羅盤天線接收到機場導航臺發(fā)射的無線電信號時，其環(huán)形天線和垂直天線能夠根據電波來向測出飛機縱軸與機場導航臺的夾角，然后通過航向指示器指示出此角度，即電臺相對方位角（DXF），飛行員由此可判定飛機所處的方位。在飛機著陸時，尤其在能見度不好的情況下，飛行員只要始終對準羅盤航向指示器指示的0°飛行，配合無線電高度表、信標機，就可以準確找到機場跑道延長線，進行安全著陸。

2 機載無線電羅盤受干擾因素

隨著作戰(zhàn)訓練任務的增加，航空機載電子設備種類和數量越來越多、越來越復雜，而機上安裝空間有限，設備間電磁干擾不可避免。無線電羅盤的工作頻率最低且是純接收類產品，因此其他機載電子設備很容易對其產生干擾。目前，廣播電臺、電子產品等民用通信設備迅速發(fā)展，民用通信設備的工作頻率與無線電羅盤的工作頻率接近，且發(fā)射功率較大，產生的干擾場強也相應較大，無疑會對機載羅盤產生電磁干擾。

形成電磁干擾有三個要素：干擾源、耦合通道和敏感器件。通常情況下，機載電子設備是成品件，隨飛機出廠時已固定安裝，因此提高無線電羅盤抗干擾能力主要通過修正耦合通道實現。耦合通道是把電磁干擾信號從干擾源傳輸到機載羅盤的途徑。

3 典型干擾現象分析

下面通過幾個典型的干擾現象對機載無線電羅盤的受干擾情況進行具體分析。

1）超短波電臺干擾機載無線電羅盤

超短波電臺的發(fā)射功率大于10W，工作頻率為30～400MHz，與無線電羅盤的工作頻率相差較大。理論上超短波電臺發(fā)射的信號不會對無線電羅盤產生干擾，但由于飛機的安裝空間狹小，電臺和羅盤的天線、饋線往往距離較近，超短波電臺的語音低頻信號容易傳輸到無線電羅盤的變頻級，且場強能達到毫伏級，進而對無線電羅盤的音頻和方位信號產生干擾。

某次對飛機進行地面通電檢查時，當按下電臺發(fā)射按鈕時，耳機內羅盤接收的導航臺語音聲音增大，同時羅盤航向指示器擺動5°左右；松開發(fā)射按鈕時，羅盤定向和語音恢復正常。對比其他飛機并無此現象。檢查羅盤收訊機、羅盤天線、饋線及搭鐵線連接情況，均符合要求。初步懷疑是羅盤機件性能下降，受到電臺發(fā)射的載波干擾，但依次更換羅盤收訊機、羅盤天線后，故障仍然存在。在從羅盤天線往收訊機方向檢查饋線時，發(fā)現羅盤饋線與電臺的高頻饋線在某一段捆扎在一起，兩條饋線屏蔽層直接接觸，中間無任何隔離措施，初步判定電臺發(fā)射的無線電波信號通過其高頻饋線耦合到了羅盤饋線上，進而對羅盤的接收信號產生干擾。重新規(guī)范電臺饋線的走向，使其與羅盤饋線隔開，多次進行通電檢查，故障現象徹底消失。

2）電源和控制信號干擾機載無線電羅盤

機載無線電羅盤工作需要外界供電系統提供電壓來保障，供電系統按來源可分為機上發(fā)電機和機外航空蓄電瓶、地面電源車供電，按性質可分為直流27V和交流115V/400Hz。同時，在無線電羅盤中，也會輸入一些控制信號來改變其工作狀態(tài)。電源系統和控制信號電壓不穩(wěn)定、品質較差時會產生紋波等干擾電壓，干擾電壓通過電源通路進入羅盤放大處理單元，與有用信號進行疊加、調制，從而對有用信號產生干擾，進而影響無線電羅盤功能的正常實現。

某次用地面電源車對飛機進行通電檢查時，發(fā)現羅盤航向指示器指針擺動10°左右，且耳機內語音信號有雜音，更換其他羅盤頻率通電，該現象仍然存在。當地面電源車離羅盤天線較遠時，故障現象減弱；更換航空蓄電瓶進行通電，無線電羅盤定向正常，語音信號清晰，故障現象消失，發(fā)動機試車時進行羅盤通電檢查，故障現象也消失；進一步用示波器檢查地面電源車輸出的27V直流電壓波形，發(fā)現地面電源車的紋波電壓遠大于標準值，可以判定是地面電源車產生的干擾信號影響了羅盤對有用信號的接收，從而影響了羅盤的導航和語音功能。對地面電源車的電瓶接線柱進行清潔，檢查電源車接地良好，重新進行羅盤通電檢查，羅盤定向準確穩(wěn)定，語音信號清晰無雜音，故障徹底排除。

3）廣播電臺信號干擾機載無線電羅盤

早期由于機場地面導航臺數量不足，無線電羅盤的設計思想是利用廣播電臺發(fā)射的中波信號進行定向，隨著技術的進步，機場配套的地面導航臺已達足夠數量，不再需要使用廣播電臺進行定向，但廣播電臺的數量仍增長迅速。無線電羅盤的工作頻率為150～1799kHz，廣播電臺的工作頻率一般為500～1700kHz，與無線電羅盤工作頻率有交叉，且發(fā)射功率較大，能達到20kW左右，必然會對無線電羅盤的接收端產生干擾。

廣播電臺信號對無線電羅盤產生干擾主要以交叉調制和互相調制兩種方式出現。交叉調制是指當地面導航臺發(fā)出的有用信號和廣播電臺發(fā)出的干擾信號同時存在時，干擾信號寄生調制在無線電羅盤的工作頻率上，這種情況下即使是無線電羅盤接收機的濾波電路也不能對干擾信號進行消除。互相調制是指兩個廣播電臺信號先進行互相調制后產生干擾信號，然后與有用信號同時進入無線電羅盤接收端。

某次進行導航科目訓練，本場導航臺頻率為255kHz，飛行過程中多架飛機反映在飛機駛入某一路段附近時，無線電羅盤航向指示器在360°范圍內無規(guī)律擺動，且耳機內羅盤語音信號雜亂。由于是在特定地點才出現的故障現象，基本可以斷定是無線電羅盤受到此區(qū)域的電磁信號干擾，后來連續(xù)幾天的飛行中，飛行員反映此現象仍然存在。通信部門給無線電管理處發(fā)函反映此情況，事后與無線電管理處溝通了解到該路段存在一個頻率為580kHz的黑電臺，又因當地城市新聞頻道電臺頻率為837kHz，兩個廣播電臺信號的差值為257kHz，正好在本場導航臺工作頻率（255kHz）的頻帶之內。對黑電臺取締后，飛機再通過此空域時機載無線電羅盤工作恢復正常。

4 機載無線電羅盤抑制電磁干擾基本方法

機載無線電羅盤抑制電磁干擾應該從三方面入手：干擾源、耦合通道和提高自身性能。從理論上來說，抑制電磁干擾的首要途徑是從干擾源入手，但實際上有些干擾源是飛機正常配備的電子設備或是來自外界不可控因素，因此抑制電磁干擾主要從提高無線電羅盤接收端抗干擾能力和減弱電纜間的耦合兩方面入手，具體方法包括：1）提高無線電羅盤系統的動態(tài)范圍要求；2）提高無線電羅盤接收機的選擇性；3）對機載電子設備和電纜做好屏蔽；4）在電源線、信號線的輸出端安裝濾波器； 5）電纜之間布局合理，接觸的地方用包扎帶纏繞隔離；6）各電子設備搭鐵線接地良好。

5 總結

機載無線電羅盤頻率低、工作在中長波段，屬于典型的敏感機件，雖然與飛機上其他的電子設備交聯不多，但時常會被干擾而產生語音噪聲、定向速度慢、羅盤指針擺動大甚至不定向等故障，解決這些干擾可以通過合理安裝羅盤天線位置、提高羅盤自身性能、規(guī)范其他機載電子設備的信號強度來實現，同時還要查出外部的干擾源，比如廣播電臺、交聯的電源系統、線路的鋪設、電纜屏蔽線的搭鐵等，影響因素十分復雜，需要科學的分析和經驗的積累才能有效地排除干擾。