地空通信VHF干扰如何防范

　　摘要：二战以后民航一直沿用VHF调幅波的这种调制方式来指挥飞机，当时这种方式具有通信距离长、通信质量好的优点。但随着社会的发展，大量电子器件的普遍使用，各地区广播电台如雨后春笋般涌现，各地暴露出VHF调幅波抗干扰能力差，受地形影响严重等缺点。通过分析民航VHF波段的特点，和地空通信调幅波的特点，来分析干扰的类型，针对各种干扰，提出在现有民航工作模式下适当的解决办法。

　　关键词：甚高频;灵敏度;互调干扰;邻道干扰;频谱分布;视距传播;选择性;信噪比;隔离度

　　伴随着民航事业的大发展，飞行流量持续不断的增加，管制工作压力巨大，如何清晰，明确下达飞行指令，有序指挥飞行，对甚高频通话质量的要求是不能有丝毫含糊的。

　　1 VHF(Very High Frequence)调幅波特点

　　VHF(Very High Frequence)频率段为30MHZ-300MHZ。特点：类似光波的直线传播，在视距范围类通信。

　　引用公式：视线传播极限距离计算公式

　　民航地空通信采用是双边带调幅VHF信号，由于其自身特点通信距离长，而且飞机运动速度很快，因此对通话质量的要求很高，需要使用高性能的VHF设备。民航的接收机模式：高灵敏度或低失真度、低噪声模式。

　　国际民航公约在附件10中规定：地面发射时，有效辐射功率在其设备的服务区，应保证机载设备接收电平超过75uv/m.机载设备发射时，在绝大多数时间内，有效辐射功率在其工作区域以及与运行条件相适应的各种距离与高度上，为地面接收设施提供至少为20uv/m的工作信号场强。

　　随着技术的发展，设备性能灵敏度越来越高，频率越来越稳定，选择性越来越好，接收微弱信号的能力越来越强。同样道理，当有干扰信号落在带宽内，也将被接收。接收机灵敏度是接收机最重要的指标，它显示的接收有效的微弱信号的能力，即当接收机输出端为解调提供了充分的载噪比 (SINAD)时，接收机可检测到的最低可用信号功率。一般接收机的灵敏度为-107dbm，大约为3uv。

　　图为实际测量：

　　2 常见的电磁干扰及其抗干扰问题分析

　　为了更好预防电磁干扰，需要对干扰产生的根源进行分析和归类。虽然是VHF无线电干扰，但不是只有无线电才会对民航地空通信产生干扰。广义上非我们需要的有用信号，其他一切进入到通信信道内的信号都可称为是干扰。它有自然界的宇宙噪声、太阳噪声、大气噪声等等。也有可能是电子设备人为产生的。发射和接收设备消除自身热噪声性能不佳，自身所携带的噪音。也可能是其他大功率电子设备对我们的干扰。例如：广播电台的寄生干扰，高压线的电磁干扰，大功率设备杂散干扰等。或是无线电发射机之间隔离度不够，造成其他发射机信道的信号的串入有用的信道内，或是安装工艺差，造成多个信号互调干扰。

　　几种常见的干扰类型：

　　1)民航左右邻近频道干扰

　　2)接收以及发射信机噪声

　　3)信号传输路径上电台广播寄生辐射干扰

　　4)相互调制过程中产生的干扰

　　这五种干扰粗略地可分为两类：如前三种干扰，它反映了设备的内在性能以及质量的好坏即电磁兼容性问题。通过选择技术性能好的设备，便可以从源头上消除干扰源;后两种在建台时，通过采取一些技术措施也可以消除干扰。

　　3 常见干扰的形成及抑制措施

　　3.1 民航邻频道干扰

　　民航邻频道干扰就是来自相邻民航信道的干扰。民航信道之间的频率间隔25KHZ，信道之间频率间隔太近，由于收信机选择性不够，或者是邻道发信机频带过宽，造成在相邻信道频率点上的衰减不够大。现象可能在这个频点上，相邻频点信号也能接收到。解决办法一般是一一管制区，VHF信道间隔至少大于200k以上，共用系统之间信道间隔大于500k以上。或是将收发天线之间的距离拉大，增加隔离度。

　　例如：相临管制扇区使用50KHz以上间隔，可以得到较好的通信保障。如：南昌高空111.45MHZ，与合肥高空111.50MHZ，都可以得到较好的电磁工作环境。但在同一管制扇区的频率，50KHz信道的间隔，收发天线距离几百米米左右时，同时发射这两个频率才不会相互干扰。

　　自由空间传输损耗公式：VHF天线采用水平隔离，设频率fMHz，相距d米时

　　3.2 收发信机噪声

　　由于发射机无法消除自身振荡器、变频、调制过程中，还有电源模块逆变所带来的，以载频为中心数十千赫到数兆赫范围之内的频率的热噪声。噪声随着有用信号一同发射出去，影响有用信号接收，随着民航设备的越来越精良，这种现象已经越来越少。

　　3.3 广播电台寄生辐射干扰

　　大功率的调频广播电台之间由于非线性器件相互影响产生的大量复杂的寄生信号。广播电台发射功率大都在千瓦以上，由于广播电台需要经过多次倍频和放大，由于广播电台滤波特性不佳在功率放大和末级输出端的非线性作用下，因此在大功率广播电台发射塔周围产生了许多寄生物，即广播电台杂波辐射干扰。

　　虽然是调频广播，与民航使用的调幅制式不同，但由于：地空通话频率118.000-136.975MHZ，而广播电台在29.7-108MHZ，紧靠民航地空通信频率，广播电台设备射频端线性度不高，广播电台的发射功率一般是上千瓦或外围有非线性因素，导致广播电台发射源附近信号复杂，产生大量的寄生调幅信号。平时可能显现不出来，一旦广播电台加大功率，民航设备就能收到类似广播干扰信号。解决办法是联系当地无线电委员会，要求电台功率严格限定在规定值以内。

　　民航频谱分布上与民用广播电台频谱太近，如表1所示。

　　3.4 相互调制的干扰

　　相互调制干扰，即通常说的互调干扰，同时有两个或多个频率的信号串入到收、发信机末端时，由于末端电路的非线性作用而调制产生新的频率称为互调频率f0，若新的频率f0恰好又是某个电台正在使用工作频率，互调干扰就无法避免了。互调干扰从互调形成的方式上，可分为三类。

　　3.4.1发射机形成的互调干扰

　　电台之间的隔离度不够，对相邻频率或信道衰减值不够大，造成一部或多部发信机发出的信号，通过天线和某它途径侵入另一部发信机中，并且仍具有一定的能量，并在后者的末级功率放大器的非线性作用下相互调制，产生不需要的频率组合，随同有用信号发射出去，在收信机内就形成了干扰。可通过在发射天线端加装滤波器和单向器等等设备来解决。

　　3.4.2收信机形成的互调干扰

　　同样的，当能量足够大的两个或多个无关信号同时串入收信机末端射频电路时，经过非线性电路(例如高频耦合放大，混频等)相互调制，且互调新生成的频率落在收信机中频带宽范围内，就产生收信机互调干扰。可以通过在收线机前端加装滤波器提高选择性来适量缓解干扰信号的影响。

　　3.4.3不是收发信机本身原因而是由于外部环境造成的互调干扰

　　由于电台到天线这一部分天馈系统(高频滤波器与馈线、馈线与天线、或馈线接头等部分)的接触不良或天线周边有金属生锈等等因素造成非线性环境从而产生相互调制。这样干扰只要提高施工质量，加强维护管理，是可以避免的。

　　互调干扰中尤其以三阶二型互调对民航影响最为严重，公式为：f0=2 f1-f2，此互调幅值大。由于没有绝对的线性电子元器件，也就无法根本上消除互调干扰，但通过采取一定措施也可减轻其影响。

　　1) 将形成互调干扰的的能量降至无影响的水平：一架设天线时尽量使各电台天线间的距离拉大，以增大电台间隔离度;二是净化发信机输出电波纯净度，提高收信机的中、高频选择性，以提高设备的线性度，以忽略或降低可能形成的互调信号电平。

　　2) 降低互调可能性，采用同频异址，只有较远的管制扇区之间才使用相同VHF频率。

　　3 总结

　　干扰类型中对一些主要的可控的干扰，要积极主动地去解决。伴随民航大发展，民航使用频率段狭窄，信道数量越来越多，信道拥挤现象日趋严重，尽可能利用一切可用资源，使用选择性好的滤波器，单向器，增加天线之间隔离度，提高维护人员安装工艺水平，最大程度的避免干扰的形成，以保障航空飞行安全。遇到一些外单位人为干扰，积极做好记录及录音工作，立即通知当地无线电委员会，协助他们来排查干扰源。

　　参考文献：

　　[1] 周振芳.通信导航抗干扰分析[J].科技致富向导，2011( 35).

　　[2] 徐文杰，周新力，李福琦，金慧琴，宋斌斌.同台站同址干扰分析及仿真[J].无线电工程，2010(10).

　　[3] 潘方.对无线电干扰相关问题的探讨[J].数字技术与应用，2012(2).

　　阅读期刊：交通信息与安全

　　《交通信息与安全》(双月刊)创刊于1983年，由武汉理工大学、交通计算机应用信息网主办。杂志紧密结合交通行业实际，刊载了交通行业在交通信息化建设、管理信息系统(MIS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、智能运输系统(ITS)、计算机辅助设计(CAD)、电子数据交换(EDI)、企业网(Intranet)等领域计算机应用的学术论文、研究成果、经验总结、专题讲座等方面的大量文章，介绍了国内外计算机硬件、软件技术的新成果、新产品、应用动态和发展趋势。为指导、促进交通行业计算机应用的普及与提高作出了显著成绩。