淺談三峽河段VHF干擾現(xiàn)狀

司馬俊杰

摘 要：本文分析了三峽河段VHF系統(tǒng)的應(yīng)用情況，對(duì)存在的干擾問(wèn)題從技術(shù)上進(jìn)行分析、歸類。

關(guān)鍵詞：VHF；通航調(diào)度

1 概述

長(zhǎng)江三峽——葛洲壩河段位于長(zhǎng)江上、中游連接處，在59km的江段上橫亙著三峽、葛洲壩兩座世界級(jí)大型水利樞紐。

三峽河段甚高頻無(wú)線電話通信系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱VHF系統(tǒng)）主要由船閘運(yùn)行、通航指揮調(diào)度、海事監(jiān)管、錨地指泊、通信聯(lián)系等通航業(yè)務(wù)管理固定岸臺(tái)、中繼站和移動(dòng)手持臺(tái)構(gòu)成，其業(yè)務(wù)使用涉及到轄區(qū)水域船舶交通組織、通信溝通、助航服務(wù)等環(huán)節(jié)，貫穿于船舶通過(guò)三峽河段監(jiān)管調(diào)度服務(wù)的全過(guò)程。

從系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)看，VHF系統(tǒng)主要由中繼站、固定岸臺(tái)和移動(dòng)手持臺(tái)構(gòu)成。中繼基站分布于宜昌局、南津關(guān)、石牌、樂(lè)天溪、壩河口等通信站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了CH06、CH09、CH10、CH11、CH14、CH15、CH17等頻段在轄區(qū)內(nèi)的功能性覆蓋。業(yè)務(wù)范圍涵蓋船閘運(yùn)行、通航指揮調(diào)度、海事監(jiān)管、錨地指泊、通航信息聯(lián)播等。它不僅是實(shí)現(xiàn)船—船、船—岸間實(shí)時(shí)通信的重要手段，還是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度、遠(yuǎn)程指揮和交通組織、應(yīng)急救助的重要通信聯(lián)絡(luò)方式，已成為三峽通航管理不可或缺的重要核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)。多年的應(yīng)用實(shí)踐表明，VHF系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠、通暢，將直接影響三峽河段內(nèi)調(diào)度指揮和交通組織的質(zhì)量與效率。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著近些年三峽河段信息化的發(fā)展，VHF設(shè)備和系統(tǒng)的陸續(xù)建成和即將建設(shè)的VHF系統(tǒng)，使得三峽河段的VHF頻段使用更加緊張和困難，彼此間的頻道和三階、五階互調(diào)等干擾也將越來(lái)越明顯，從而嚴(yán)重制約了各項(xiàng)通航業(yè)務(wù)通信聯(lián)絡(luò)的正常進(jìn)行。VHF系統(tǒng)是船岸交互的重要手段，猶如船岸間調(diào)度指揮、安全監(jiān)管等業(yè)務(wù)操作實(shí)現(xiàn)的嘴巴，與通航安全緊密相連。因此，VHF系統(tǒng)面臨的干擾問(wèn)題，將嚴(yán)重影響三峽通航的指揮調(diào)度與通航安全，給三峽通航的安全、穩(wěn)定、高效帶來(lái)影響。

另外，隨著VHF技術(shù)的發(fā)展，新的VHF系統(tǒng)不僅僅是過(guò)去功能單一的甚高頻無(wú)線電話通信系統(tǒng)，并逐步朝著數(shù)字化、IP化、智能化的方向發(fā)展，藉由通信設(shè)備數(shù)字化，組網(wǎng)方式IP化，調(diào)度終端智能化發(fā)展為新的綜合性無(wú)線調(diào)度控制系統(tǒng)。

3 問(wèn)題分析

3.1 導(dǎo)致三峽河段內(nèi)的VHF信號(hào)干擾

隨著長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的快速發(fā)展，民用無(wú)線電的使用日益增多，從而導(dǎo)致三峽河段內(nèi)的VHF信號(hào)受干擾的情況也日趨嚴(yán)重。VHF干擾不僅使三峽河段內(nèi)船岸通信受到影響，同時(shí)也給船舶安全航行帶來(lái)了極大的隱患。無(wú)線電干擾通常分為同頻干擾、互調(diào)干擾、鄰道干擾以及阻塞干擾。

3.1.1 同頻干擾

同頻干擾是指在不同地區(qū)提供通信服務(wù)的設(shè)備之間，由相同頻率的無(wú)用信號(hào)所造成的干擾，也稱為共信道干擾。同頻干擾的產(chǎn)生主要是由于兩個(gè)地面通信臺(tái)站之間的距離小于同頻復(fù)用最小安全距離，造成其中一個(gè)通信站的發(fā)射信號(hào)耦合至同頻復(fù)用臺(tái)站時(shí)，大于其能夠容忍的最小干擾信號(hào)功率，從而影響該臺(tái)站的通信質(zhì)量。

3.1.2 互調(diào)干擾

互調(diào)干擾是指當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)在非線性電路中互相影響，產(chǎn)生出同有用信號(hào)頻率一樣或相近的組合頻率，從而對(duì)通信系統(tǒng)構(gòu)成干擾，其中三階互調(diào)最為嚴(yán)重。

3.1.3 鄰道干擾

領(lǐng)道干擾是在同一基站內(nèi)分配了多個(gè)頻道，這些頻道的頻率間隔很小，如果設(shè)計(jì)不合理可能會(huì)發(fā)生收發(fā)信機(jī)之間的鄰道干擾問(wèn)題，降低接收機(jī)效能。鄰道干擾有兩個(gè)方面，一是發(fā)射機(jī)主頻發(fā)射對(duì)鄰道工作的接收機(jī)的干擾；二是發(fā)射機(jī)帶外無(wú)用發(fā)射對(duì)鄰道接收機(jī)的干擾。鄰道干擾的產(chǎn)生和抑制涉及到發(fā)射機(jī)的寄生輻射、接收機(jī)的選擇性和鄰近頻道間隔等多方面的因素。

3.1.4 阻塞干擾

阻塞干擾一般是指強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)的抑制作用。當(dāng)有強(qiáng)干擾進(jìn)入接收機(jī)高頻前端放大鏡后，由于非線性的影響，使晶體管的跨導(dǎo)下降，或可能完全進(jìn)入飽和或截止區(qū)，這樣就造成輸出端的有用信號(hào)減小，甚至是晶體管完全阻塞，使有用信號(hào)的輸出為零。此外，如果混頻器前端用電容耦合，在強(qiáng)干擾作用期間，電容被充電而生成的電壓也可能使晶體管在信號(hào)過(guò)去的一小段時(shí)間處于飽和或截止而不能工作。

3.2 三峽河段VHF系統(tǒng)干擾現(xiàn)狀

近幾年來(lái)，三峽河段多次發(fā)生了VHF信號(hào)干擾，直接影響到系統(tǒng)的使用。通過(guò)2011年至2014年的干擾情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，干擾現(xiàn)象主要表現(xiàn)為噪音、嘯叫、串臺(tái)、無(wú)接收信號(hào)等，主要涉及以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

3.2.1專用頻道使用不規(guī)范

實(shí)際使用中，來(lái)自各地的船舶除業(yè)務(wù)通話在專用頻道上進(jìn)行外，其他非此類業(yè)務(wù)通話也在此頻道進(jìn)行，導(dǎo)致專用頻道成了“通用頻道”，嚴(yán)重影響了正常的業(yè)務(wù)通信。

3.2.2 地方船舶電臺(tái)對(duì)長(zhǎng)江三峽水上通信規(guī)定不熟悉

三峽河段水上業(yè)務(wù)涉及通航、過(guò)閘、錨泊、港口作業(yè)等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，該區(qū)域所使用的專用業(yè)務(wù)頻道較多，有些船舶對(duì)水域的VHF通信規(guī)則不太熟悉，隨意使用頻道，從而干擾了正常的通信業(yè)務(wù)。

3.2.3 頻率使用和指配方面的問(wèn)題

一些地方單位陸地電臺(tái)不按核定頻道工作，隨意轉(zhuǎn)換頻率，超占使用長(zhǎng)江水上公眾安全業(yè)務(wù)頻道或其他非指配的通信頻率，造成對(duì)其他正常通信的干擾。

3.2.4 設(shè)備方面的問(wèn)題

該問(wèn)題主要是因?yàn)樵O(shè)備在建設(shè)、安裝、使用、搬遷過(guò)程中，因設(shè)備布局、故障等原因而產(chǎn)生的干擾。

3.3 三峽河段VHF干擾原因分析

3.3.1 同頻干擾原因分析

三峽河段因調(diào)度指揮、海事監(jiān)管、船閘運(yùn)行等通航業(yè)務(wù)的需要，建設(shè)的CH6、CH9、CH10、CH14、CH15、CH17等6個(gè)頻道，均采用了同頻復(fù)用方式實(shí)現(xiàn)功能覆蓋。具體頻道的地區(qū)復(fù)用情況如表1：

VHF系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，均應(yīng)考慮同頻復(fù)用的最小安全距離，合理設(shè)置基站站址。通過(guò)表1分析，壩河口、石牌、南津關(guān)三個(gè)基站的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，理論上存在同頻干擾的可能性非常小。對(duì)照干擾統(tǒng)計(jì)表，三峽河段內(nèi)也未出現(xiàn)同頻干擾造成的干擾。

3.3.2 互調(diào)干擾原因分析

在VHF系統(tǒng)互調(diào)干擾中三階互調(diào)最為嚴(yán)重。三峽河段在用VHF頻道多，頻率相對(duì)集中，對(duì)在用的8個(gè)頻道進(jìn)行三階互調(diào)計(jì)算結(jié)果如表2。

由表2得出三峽河段使用的頻道中有三階互調(diào)干擾的固定頻道組合，見(jiàn)表3。

對(duì)照上述表格，分析得出部分頻道存在互調(diào)干擾的可能性較大。

2013年發(fā)生的CH09干擾是一次典型的互調(diào)干擾。CH09為長(zhǎng)江信息聯(lián)播頻道，該頻道主要用于定期發(fā)布水情信息。聯(lián)播的頻率較低，設(shè)備運(yùn)行正常，該頻道與CH11產(chǎn)生的三階、五階互調(diào)干擾并不明顯，維護(hù)部門僅收到少量干擾申告，干擾無(wú)規(guī)律。后因原設(shè)置的CH08（信息聯(lián)播頻道）調(diào)整至CH09后，干擾故障明顯增多。經(jīng)連續(xù)監(jiān)聽(tīng)，并分析壩河口區(qū)域在用頻道后，用頻譜分析儀對(duì)頻帶進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)CH09的頻帶變寬后，與CH08、CH10的頻率范圍有重疊。這種寬頻信號(hào)造成了CH08、CH11和CH14的三階互調(diào)，CH09、CH11和CH15的五階互調(diào)，影響了通航業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。通過(guò)更換CH09設(shè)備的濾波器以及調(diào)整天線，有效的消除了此次干擾。

根據(jù)近兩年的故障分析表的分析，其中由無(wú)源器件引起的互調(diào)干擾有2次。其主要原因是三峽河段氣候潮濕多變，而基站及終端設(shè)備多安裝在外圍無(wú)人值守機(jī)房，天饋線及接頭等無(wú)源器件暴露在空氣中，長(zhǎng)時(shí)間的自然腐蝕對(duì)設(shè)備造成了損壞，因此無(wú)源干擾的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。如三峽船閘北線17頻道發(fā)生的干擾，船臺(tái)背景噪聲大，經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)是天饋線的接頭銹蝕嚴(yán)重，更換接頭后干擾消失，這就是典型的無(wú)源器件接觸不良造成的無(wú)源干擾。

上述分析也可看出，產(chǎn)生互調(diào)干擾需要有固定的頻率組合關(guān)系，干擾有足夠大且相關(guān)臺(tái)站同時(shí)工作。這三個(gè)條件只有同時(shí)具備時(shí)，互調(diào)干擾才能發(fā)生。因此，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，對(duì)互調(diào)干擾的分析和查找有相當(dāng)?shù)睦щy，其所造成的影響面較大，構(gòu)成的危害也大。

此外，由于在對(duì)VHF系統(tǒng)設(shè)備選型時(shí)進(jìn)行了比選，選用較好的性能的設(shè)備，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)互調(diào)干擾現(xiàn)象暫未發(fā)生。

3.3.3 鄰道干擾原因分析

理論上相鄰的頻道共址建設(shè)，在設(shè)備性能下降時(shí)，極易出現(xiàn)鄰道干擾。以壩河口為例，2013年CH09干擾CH11的主要原因是CH09設(shè)備的濾波器老化，發(fā)射頻帶較寬，干擾CH11的正常通信。造成這類干擾的主要問(wèn)題是三峽局通信頻率過(guò)于集中，共場(chǎng)地收發(fā)設(shè)備多。目前，壩河口有4個(gè)頻道，石牌有6個(gè)頻道，南津關(guān)有6個(gè)頻道，相鄰的頻道有CH09、CH10、CH11以及CH13、CH14、CH15。因此，在新增頻道時(shí)，需采用頻率間隔大的頻道。

3.3.4 阻塞干擾原因分析

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，民用無(wú)線電設(shè)備的增多，船岸通信信號(hào)經(jīng)常遭受非法大功率電臺(tái)的電磁波干擾，現(xiàn)已成為一種主要的阻塞干擾原因。三峽河段的船舶調(diào)度頻道在近3年的時(shí)間里也曾多次遭受無(wú)線電臺(tái)的干擾。同時(shí)，三峽河段內(nèi)VHF系統(tǒng)也出現(xiàn)過(guò)因基站設(shè)備的射頻開關(guān)損壞，導(dǎo)致設(shè)備處于長(zhǎng)發(fā)狀態(tài)，造成其它設(shè)備無(wú)法正常接收信號(hào)，形成阻塞干擾。因此，依法使用無(wú)線電臺(tái)及做好設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控是非常有必要的。

4 結(jié)論

根據(jù)對(duì)三峽河段發(fā)生的干擾現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)際分析，可得出結(jié)論主要造成三峽河段VHF信號(hào)干擾的原因集中在三階互調(diào)、鄰道干擾和阻塞干擾這三種情況。要改善目前三峽河段的VHF信號(hào)干擾，相關(guān)管理單位及部門需要著重針對(duì)以上三種情況進(jìn)行干擾控制的對(duì)策研究和管理。