民航甚高频地空通信干扰研究

民航甚高频地空通信干扰研究

Research Of Air-Ground Communication Interference of VHF System

祝军

（民航天津空管分局，天津 300300）

摘 要：甚高频通信是目前民航地空通信的主要方式，在空中交通管理、对空广播通信中起着重要作用。但是，民航VHF地空通信干扰问题仍然没有解决，而且干扰类型越来越多，越

来越复杂。本文结合VHF通信干扰的产生机理，分析了地空通信常见的干扰源类型，并提出了有针对性的解决方案。

关键词：甚高频；同频干扰；互调干扰；带外干扰

0 引言

甚高频通信系统是管制人员实施空中交通管制的核心系统之一，其通话质量、稳定性及可靠性直接关系到民航飞行安全。由于甚高频通信方式的特点、信道需求的增加、以及机场附近中低空电磁环境复杂，甚高频通信信号面临电磁波干扰的情况更加严峻，严重的干扰影响了飞机与地面指挥之间的通信，对飞行安全造成极大隐患。

1 干扰类型

从干扰源的产生机理来看，对民航地空通信影响较大的干扰有同频干扰、互调干扰、带外干扰等。

1.1 互调干扰

互调干扰由传输信道中的非线性电路产生，主要分为接收机互调、发射机互调。

甚高频接收机非常灵敏，当两个或多个强干扰信号同时馈入接收机时，经过具有宽频带特性的接收机的高放电路和混频器的非线性作用而产生信号的组合频率，即发生接收机互调干扰。

发射机互调是由于在同一个地点设置了多部发射机，一部分发射机信号通过电磁耦合或由其它途径窜入其它发射机中，并在该发射机的输出信号中发生互调，产生新的组合频率信号与有用信号一起发射出去，从而对邻近的接收机形成干扰。可能由于基站天线之间、天线共用设备之间的隔离度不够，或前级串扰等原因导致。

1.2 同频干扰

无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频道有用信号的接收机造成的干扰称为同频干扰。同频干扰的产生主要是由于同频异址台站或中继台站和频率复用技术的使用。

1.2.1 同频异址台站或中继台站

民航地空通信中，为有效实现VHF信号的覆盖，通常使用同频异址台方式，即在可能存在遮挡的地形附近搭建相同频率的遥控异址台，使多部同频电台有效覆盖服务区域；为扩展VHF信号的通信距离，则采用同频中继台的方式。不论采取哪种方式，都要求两个同频异址/中继台之间信号存在交叉覆盖区域，但伴随而来的是某一航班飞经具有多重同频信号覆盖的区域时，在同一地区能够同时收到不同位置不同电台的相同信号，接收机往往会有啸叫干扰或强烈的噪声干扰，这就是同频干扰。

同频干扰的产生究其原因为两部及两部以上的同频电台的工作频率相差在音频范围（300Hz-3400Hz）内所形成的干扰。甚高频设备采用的元器件以及做工工艺不会完全相同，甚至可以说，没有两部绝对相同的电台，所以，发射机发射频率实际上是略有差异。

那么，如何消除同频异址台站或中继台站的同频干扰呢？根据ICAO国际民航公约附件10，合理设置频偏是解决同频干扰的有效方案。公约建议信道间隔为25kHz的偏置载波系统，任意两个同频电台的一阶外差频率必须不小于4kHz,同时任一电台的载波频偏设置不能超过8kHz。

一阶外差即两个频率经过非线性器件时发生混频，生成新的频率，其中两个频率之差称为一阶外差。当两个频率的一阶外差Δf处于300-3400Hz内时将产生啸叫干扰或强烈背景噪声干扰也即同频干扰。当人为设置频偏后，使两部电台混频后产的差频大于4kHz时，外差频率信号处于音频信号范围外，人耳将不再听到音频噪声干扰，从而有效避免了同频干扰。

在实际工作中，根据信号覆盖重数，需要设置各台站电台相应的N频偏系统。N为信号覆盖重数。ICAO附件公约明确了2-5频偏系统的配置规范。

1.2.2 频率复用

由于民航无线电频谱资源有限，为提高频率利用率，同一个管制频率可以分配给多个相距较远的管制扇区使用，若设置不当就会产生同频干扰。这也是我们的甚高频系统根据不同的用途，设定不同的发射功率的主要原因。目前，区域管制功率不超过50W，进近管制功率不超过25W，塔台管制功率不超过10W，地面、机坪管制功率不超过5W。在这种功率设定条件下，通常很难发生同频干扰，但是在某些特殊大气环境下，也能出现同频干扰的情况。

同频干扰最多发、最常见的就是我们常说的“压话筒”和“发射机长划”。其中，“压话筒”是人为原因，通常是机组人员、管制人员、技术人员在工作或测试过程中，无意识的长时间压住PTT（Push To Talk）。发射机长划，通常是设备原因，从管制界面到发射机，中间经历了很多环节，如内话、配线架、传输设备、传输线路、发射机的发射组件等等，任一环节的故障都可能引发长划。

1.3 带外干扰

发信机的杂散辐射和接收机的杂散响应产生的干扰，称为带外干扰。

发信机的杂散辐射干扰的产生是由于在VHF频段通信设备尤其是基站的发信机大都

采用晶体震荡器以获得较高的频率稳定度。这种干扰是由于发信机的杂散辐射值过大造成的，为此，国家标准中大部分都对各种类型的发信机的杂散辐射值进行了严格的规定。发信机杂散辐射值过大，通常是由于倍频次数多、倍频器输出回路的选择性差、倍频器之间的屏蔽隔离不良等因素造成的。

收信机的杂散响应是由于接收机除收到有用信号外，还能收到其他频率的无用信号，与接收机本振的频率纯度有关。超外差收信机的杂散响应主要有镜频响应和中频响应。收信机的杂散响应，通常是由于发信机的杂散辐射造成的，当然也与收信机本身的本振频率纯度、输入回路和高放回路选择性有直接的关系。这些问题主要是由于设备的自身故障导致的，即设备在长期的运行过程中出现了元件的老化和故障，也就无法发挥应有的性能。

收信机的杂散响应在民航中尤其多发，干扰源主要是农村广播和黑广播，这些广播的 共同的特点是发射机质量差，发射功率大，没有加装滤波装置。这种类型的小电台，在不加装滤波器的情况下，发射功率动辄设置为100W甚至更高，加上电台质量较差，会产生大量的无用多次谐波形成杂散干扰。这也是这种类型干扰多发且对航空影响较大的根本原因。

3预防措施

3.1 台站建设

在台站建设时，一是在系统建设期间，做好频率布局规划，避免将具有三阶互调特性的频率设置在同一信道组；二是要对发射机的硬件设备进行改善，在各个发射机分用天线的时候，将天线之间的水平间隔进行合理化的加大；三是在发射机的输出端接入滤波器。在共用天线系统中，加入单向隔离器，吸收从外界通过天馈系统进入发射机的干扰信号能量，保证有用信号的正常输出。

3.2 运行维护

技术部门严格落实日、周、月、季等定期维护以及设备巡检，及时发现设备故障、老化、指标失常等极易导致干扰发生的安全隐患；严格执行无线电干扰应急处置程序；

对于技术部门，干扰发生后的重点工作是通报和排查，检查所属的所有发射机的工作状态，排除自身设备引发的干扰；积极配合、协同无委的排查行动；开展电磁环境检查：对于台站、机房周边的电磁环境进行定期检查，对于监测到的电磁环境变化进行分析，并通报上级单位，以第一时间消除隐患。

参考文献：

[1] MH/T 4001.1-2016,甚高频地空通信地面系统 第1部分：话音通信系统技术规范[S].