民用航空甚高頻通信系統互調干擾分析與建模研究

石國勇

民航云南空管分局，云南 昆明，650200

0 引言

現階段，航空甚高頻系統在航空領域有特別廣泛的應用，在無線電方面運用的頻率最高，這種資源在運用的時候，會出現供求矛盾，并且通信的次數還使通信頻率受到一定的影響。因而要對此進行建模分析，在進行干擾排查的同時，也能夠提升規劃的科學性。

1 無線電監管介紹

無線電干擾是在無線電通信中出現的，這主要是一種或多種發射、輻射、感應或組合形成的無用能量，其會被無線通信系統接收，還會對無線電通信要接收的信號產生影響，通過直接耦合或者間接耦合的形式接收設備信道或者系統電磁能量，其能夠造成無線電通信性能降低，質量下降，還容易影響通信。無線干擾一般分成互調干擾、同信道干擾、臨道干擾、帶外干擾、雜散輻射干擾、阻塞干擾與來源非無線電設施干擾這六種，其中互調干擾就是無線電通信中十分嚴重的干擾之一[1]。互調干擾產生于兩個方面或超出兩個方面頻率的信號共同輸入發信機里，由于電路的非線性會出現第三種頻率F0，在F0正好進入一個電臺的工作頻段中時，這種電臺會受到一定的干擾。互調干擾在限制通話質量的同時，還讓信號存在一定的失真，導致空中交通管理人員和飛行人員通話困難，甚至無法取得聯系。互調干擾也容易導致設備損壞，在發射機調試完成之后，其工作頻率處于輸電線路的最好諧振點上，此時電路電流是很小的，實際上互調干擾信號讓工作電路失去協調，電流逐漸變大，元器件發熱比較嚴重，逐步導致發射機的故障。

在了解電磁頻譜資源本身應用的情況下，此時應該針對無線電頻展開全面檢驗，在檢查以及分析、運算的前提下，了解電磁環境發展趨勢，從而加強對電磁環境的管理，掌握頻譜應用狀況的同時，制定存在針對性的頻譜規劃，從而避免出現電磁干擾，讓無線業務的運行更加穩定。

2 互調干擾簡介

2.1 基礎概念

實際互調干擾，這是大部分頻率信號在一定的時間內進行信號發送，同時發信機電路第三方頻率是F1，進一步讓電臺信號受到影響[2]。通俗來說就是多于1個頻率信號同時被發射或接收時因電路原因形成了有別于之前的新頻率，其產生后會對飛機飛行中應用的信號聯絡造成干擾、失真，嚴重時將造成信號聯絡中斷。這種情況不僅容易影響到飛機飛行中的通話質量，而且也容易影響到民航指揮的正常性。另外，多線路信號造成的電網瞬間急劇變化造成功率加大和內部電壓起伏，也容易造成與信號發射或接收有關的系統元器件運行失調，對飛行設備造成一定的影響，從而導致航空交通人員的通信質量無法得到保證。

2.2 分類與原因

電路非線性屬于產生互調干擾的重要來源，其組成部分是接收機、發射機外部效應三種類別。接收機：在這種設備之前的電路中，容易受到非接收頻率信號的影響和變頻器的非線的影響，互調頻率的存在容易進入這種設備，進一步對這種社會形成干擾性的影響[3]。發射機：功放電路中形成的信號可以在有效性調節下出現新型頻率，并且這樣的頻率還會和發射信號一起傳遞，進一步讓得到的信號更加穩定。外部效應：在進行電路發送中，容易存在天線現天線、接觸不嚴、各類型金屬接觸等原因，這種影響存在一定的非線性，而且作用在射頻現場，從而造成很大的干擾。

3 互調干擾形成的作用機理

眾所周知，所有線性系統都屬于非線性系數。三階互調就是兩種或者多種信號在相同線性系統中，因為非線性因素的出現讓一個信號的二次諧波和另一種信號的基波形成差拍之后形成的寄生信號。例如：F1的二次諧波為2F1，其和F2形成寄生信號2F1-F2，因為一個信號屬于二次諧波，另一種信號屬于基波信號。其能夠變成三階信號，這之中的2F1-F2叫做三階互調信號，是其在調整時構成的。因為從這兩個方面的信號互相之間調制出現差拍信號，因而這樣構成的信號就可以稱為三階互調失真信號[4]，出現這種信號的過程是三階互調失真。因為F1、F2信號通常是十分接近的，還導致了2F1-F12、2F2-F1和原本的基帶信號F1和F2十分相似，這種容易影響到原本基帶信號F1和F2，即三階互調干擾，目前狀況十分復雜比如包含三種信號在相同的一個線性系統中，比如F1、F2、F3，這不僅形成了以上所講的三階互調，而且也出現了三階互調F1+F2-F3、F1+F3-F2、F2+F3-F1。顯然，在整個過程中也容易存在很高階段的互調，如五階互調、七階互調，事實上都是因為高階互調信號強，導致干擾很輕，所以在通常狀況下不會分析高階互調的干擾，因為三階互調干擾是最重要的干擾。

4 民航甚高頻電臺頻率干擾制度分析

三階互調即在相同系統中很多信號有非線性原因的影響，容易產生寄生信號。這種信號實際產生在調制時期，可以稱為失真信號，這樣的信號會對基帶信號形成干擾性的影響。在特別復雜的情況下，高階段的信號也會出現，并且信號的強弱還會對效果產生影響，在大部分高階信號中，三階互調干擾性是很強的[5]。由于接收機接收的信號很多，三階互調可以分成兩種類型：①三階一型互調，②是三階二型互調。

5 民航甚高頻電臺頻率干擾分析模型

5.1 對頻率范圍分析

調頻廣播信號頻率主要把86～107MHz當成采用的范疇，信道寬帶屬于189MHz，通信頻率屬于117～135MHz。在集中相鄰的兩個信號的限制下，一般運用2k1-k2這個公式展開互調頻率運算，通過運算可以得出，頻率范圍在115～130MHz[6]。在頻率范圍中進行分析可以獲得下面兩種結論：第一，在115～136MHz甚高頻范圍中，產生干擾頻率的范圍是86～107MHz；第二，對民用航空甚高頻電臺頻率獲取以及應用，更好的頻點范疇是128～136MHz之內，這三個類型的互調干擾可以產生更好的預防效果。

5.2 頻率關系模型

民用航空機場甚高頻率運用的組別數學關系進行思考互調干擾。目前，采用信息技術對三階互調展開數值運算的策略十分成熟，其對頻率組合積極識別，而且也可以對互調種類進行更好的分析，對干擾頻率進行正確的判斷。

5.3 互調干擾的策略

在互調干擾出現的來源，提供更加有針對性的策略削弱干擾，具體從發射機、接收機和外部效應這個三個層面實際進行，實際策略如下。在解決發射機互調干擾中，一般運用的策略是：增大天線之間的距離、增大頻率的間隔；全方位監控線性動態；完善發射機性能；對不同的干擾針對性地插入高Q諧振腔。在解決接收機互調干擾中，一般運用的策略是：放入衰減器實施，將電平弱化；科學選取輸入回路，從而抵御這種干擾；選擇的器件要具有平方律性質。在解決外部效應互調干擾中，一般運用的策略是：增強金屬之間接觸嚴謹性，打造良好的設備氛圍，從而實行有效的防銹處理。

6 減少互調干擾的策略

互調干擾出現要求具有三種條件：①非線性電路；②干擾信號可以進入非線性電路；③互調分量頻率和接收機工作率是相同的。上面三個條件，符合一個就不容易形成互調干擾，所以應該運用具體的措施由從上三個層面進行考慮。

6.1 減少發射機互調干擾采用的措施

①每種發射機分用天線中，應該加大天線之間的水平距離，垂直方向也要有隔離距離，防止饋線互相靠近平行敷設；②在發射機輸出一段放入高Q帶通濾波器，加大頻率的間隔；③改進發射機末級效果性能，提升線性動態范疇；④在共用天線系統中，每種發射機和天線之間放入單向隔離器或者高Q諧振腔。

6.2 對減少接收機互調干擾采用策略

①接收機之前放入衰減器，讓干擾信號逐漸電平；②接收機輸入回路要具備很好的選擇性，比如運用很多級別的調諧回路，從而減少進入的有效強干擾；③高放與混頻器都要運用具備平方律性質的器件，比如結型場效應管。

6.3 增強運用環境治理

在民用航空等方面的甚高頻通信系統運行時，增強對運用環境的管理是十分重要的，因而，要重點從下面兩個方面著手。

（1）為了使電子領域不斷向前發展，中國政府部門在進行管理的時候，要重視根據民用航空無線電臺數目大同時頻率也較大的特征，明確完善的法律，而且要明確分析民用無線電臺研發、運用的詳細規則，進而完成對甚高頻通信體系里面電磁干擾問題的解決，營造更好的通信空間。

（2）在民用航空甚高頻通信體系運轉的時候，為了讓電磁干擾產生的概率變低，要重視通過“員工競技大賽”、“知識問答比賽”等多樣化的方式，讓機關人員形成更好的甚高頻通信系統操控思想，同時指導其遵循電子產品運用的規則，避免電子互干擾等情況的出現，讓民用飛機運轉的氛圍更加安全，符合最好的飛行情況，同時削弱電磁干擾的威脅。

6.4 加裝帶通濾波器

電磁干擾問題的出現在很大情況下讓信號傳送的質量受到影響，基于此，為了形成更好的信號傳送空間，很好地處理電磁環境的復雜性情況，需要部分技術者在通信題詞操作過程中要重視電臺輸出方面加裝帶通濾波器，就是削弱臨近頻道電磁干擾的強度，同時要確保信息的傳送成效。將帶通濾波器的設計作為前提，在接收天線信號的時候，要根據信號通過雙向限幅器、低通濾波器的特征，針對信號進行放大解決，并且在塔臺相同頻段中設計射頻放大器，抵抗出現的電磁干擾目標。另外，針對“嘟？嘟？”之類數據傳送聲音的電磁干擾情況，比如鏡像干擾、雜波干擾等情況，解決的時候要重視干擾源的定位形式，就是要隨時獲得干擾源部位的數據，同時更好地將干擾信號進行記錄，最后對多個干擾性問題進行解決，縮短干擾源排除周期，從而能夠達到有效率的電磁干擾解決效果，這符合信號傳送的需要。

6.5 建立長效的互調干擾處理機制

上述措施的執行，必須以完善的標準化執行方案來確定和監督實施。要形成長效的互調干擾處理機制，根據航班運行的頻率及架次，明確規定常規情況及有特殊事件、極端氣候及航班頻次加大等情況下的抗互調干擾處置方案，以確保航空飛行信號穩定。

7 民航外界的干擾排查

7.1 地空干擾

地空干擾就是機組和地面臺站都可以在相同的頻率中接收到這種干擾信號，這種干擾的排查比較簡單，由于地面臺站可以接收到，表示這種干擾源部位和地面接收臺站比較近，在地面傳播范圍中，所以這種干擾運用的是車載側向設備逼近監測的策略，能夠迅速地找到干擾源。比如：一個民航頻率在地空都能夠接近干擾源，在被干擾的頻率中可以迅速清楚地聽到干擾源播放的內容，這個時候搜索調頻廣播電臺，把解調出的內容做好比較，就可以迅速明確調頻廣播的頻點。然后將這個廣播的頻率做好測向，因為其總強度要比干擾頻率大很多，干擾源的部位能夠被明確，之后通知地方無委與廣電部門，迅速排除干擾[7]。

7.2 空中干擾

空中廣播干擾是當前民航遇到的很多廣播干擾的種類，大部分都是雜散干擾。因為我國廣播頻點是很多的，廣播發射設備只發射不接收，大部分發射機不進行加裝濾波器，造成大功率發射機即使出現十分嚴重的雜散頻率，實際廣電部門也是不了解的，進一步對民航頻率造成干擾。最近幾年，有些不法分子為了得到更多的利益，將黑廣播架設其中，這種設備性能很差，出現雜散的可能性較高。這種干擾占據民航甚高頻通信空中干擾的80%。

空中干擾的排查最先一定要確定的是干擾特征，實際表層只存在空中機組能夠誘干擾，地面無法接收到，事實上地面接收機無法接收到是因為地面接收機距離干擾源很遠，超過了其與地面的距離，無線電波在空中的傳播不能在遮擋的同時還能夠更好地使航路上空機組收到，所以這個表層就是只存在空中收到。這種干擾的排查思路是把空中干擾變成地空干擾，運用地空干擾的排查方案去排查干擾源。

8 結語

民用航空甚高頻通信系統互調干擾對民航發展存在不良的影響，因而對其進行思考和建模探究，實際是在了解互調干擾的本質上，采取更好的策略讓一些影響因素減少，讓民用航空運行更加安全和穩定。搭建甚高頻電臺頻率干擾模塊，在思考模型參數的同時，對頻率影響進行有效的分析，對全方位評價通信頻段風險十分有利，對提升頻點資源的運用價值也有利。