調(diào)頻廣播對(duì)民航甚高頻頻段的干擾分析

王榮盛

【摘 要】隨著人民生活水平的提高，旅客出行數(shù)量不斷增加，民航飛行任務(wù)量也隨之激增。民航系統(tǒng)的通信導(dǎo)航干擾問(wèn)題，是民航相關(guān)部門應(yīng)該重視的安全隱患。不光要從技術(shù)手段進(jìn)行剖析處理，還要在管理手段上加以預(yù)防。無(wú)線電干擾的產(chǎn)生復(fù)雜多變，技術(shù)分析難度大，排查難，這些都是客觀事實(shí)。如果在民航內(nèi)部管理上主動(dòng)防御，將可以產(chǎn)生事半功倍的效果。

【關(guān)鍵詞】調(diào)頻 調(diào)幅 干擾

目前民航系統(tǒng)所使用的甚高頻電臺(tái)是對(duì)空廣播、航務(wù)管理、管制指揮等重要的通信工具。近年來(lái)，航空無(wú)線電頻段（108MHz-137MHz）受干擾況時(shí)有發(fā)生，民航使用的甚高頻電臺(tái)受到各種干擾影響，問(wèn)題日趨嚴(yán)重，存在安全隱患。無(wú)線電干擾會(huì)造成甚高頻通信距離縮短，通信噪聲造成通話質(zhì)量下降，話音失真，甚至無(wú)法通話聯(lián)系。干擾的出現(xiàn)無(wú)形中增大了管制員和飛行員的工作量，浪費(fèi)信息傳遞時(shí)間，嚴(yán)重影響飛行安全。

1 調(diào)頻廣播對(duì)航空通信頻率的干擾種類

按照我國(guó)有關(guān)電磁兼容（EMC）國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)中GJB2081-94 （87～108MHz頻段廣播業(yè)務(wù)和108～137MHz頻段航空業(yè)務(wù)之間的兼容）的定義，調(diào)頻廣播電臺(tái)對(duì)航空通信的干擾可以分為四類：A1，A2，B1，B2。

A1是指單部廣播發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的雜散發(fā)射或由同臺(tái)址多部廣播發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物進(jìn)入航空接收機(jī)，造成干擾。

A2是指廣播發(fā)射機(jī)工作頻率靠近108MHz的邊帶輻射進(jìn)入航空接收機(jī)造成干擾。

B1是指當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上廣播信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)，由于非線性作用而落入接收機(jī)通頻帶內(nèi)引起的干擾，也就是接收機(jī)互調(diào)。

B2是指一個(gè)或多個(gè)廣播信號(hào)，導(dǎo)致航空接收機(jī)前端過(guò)量，過(guò)強(qiáng)的廣播信號(hào)進(jìn)入航空電臺(tái)后，可能造成放大器，混頻器電路進(jìn)入非線性狀態(tài)，最終導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度下降，覆蓋區(qū)域小。

這四類分類基本歸納了民航甚高頻通信受調(diào)頻廣播干擾的情況。

調(diào)頻廣播電臺(tái)工作在87MHz-108MHz頻段，為覆蓋更大接收面積，廣播電臺(tái)發(fā)射功率大（一般功率在1KW以上），臺(tái)址架設(shè)位置較高，調(diào)頻廣播設(shè)備電臺(tái)設(shè)備大多陳舊，且處于長(zhǎng)期發(fā)射狀態(tài)，對(duì)設(shè)備的精度指標(biāo)要求低。而與之相臨頻段的民航甚高頻通信設(shè)備要求通信范圍廣，接收機(jī)靈敏度高，通話質(zhì)量要求高。甚高頻電臺(tái)功率一般不能超過(guò)50W，尤其是甚高頻電臺(tái)調(diào)幅解調(diào)的工作原理限制了其自身的抗干擾性。

2 調(diào)頻廣播電臺(tái)對(duì)民航甚高頻的干擾原理分析

2.1 調(diào)制分析

1947年開(kāi)始，國(guó)際民航組織就是用國(guó)際電信聯(lián)盟分配的VHF頻段（118-137MHz）作為民航地空通信的主要頻段，使用AM調(diào)制。在當(dāng)前復(fù)雜的電磁環(huán)境下，民航甚高頻電臺(tái)AM調(diào)制解調(diào)方式的弱點(diǎn)逐漸凸顯出來(lái)，抗干擾能力差，對(duì)電磁環(huán)境要求高。

而與之相反，調(diào)頻廣播采用FM調(diào)制方式（圖1），理論上說(shuō)FM調(diào)制信號(hào)是等幅波，但實(shí)際實(shí)現(xiàn)過(guò)程中由于器件的非理想性，調(diào)制過(guò)程中，幅度也受到調(diào)制信號(hào)或其他干擾信號(hào)的調(diào)制，形成調(diào)頻信號(hào)的寄生振幅。對(duì)于調(diào)頻設(shè)備本身來(lái)講，可以通過(guò)寄生調(diào)幅器，或有限幅功能的鑒頻器去掉干擾，所以調(diào)頻系統(tǒng)對(duì)寄生的調(diào)幅干擾不敏感。而調(diào)幅解調(diào)系統(tǒng)解調(diào)的包絡(luò)檢波器是無(wú)法抑制寄生調(diào)幅干擾的。如果一個(gè)理想的調(diào)頻信號(hào)輸入調(diào)幅系統(tǒng)，解調(diào)不出任何信息；如果存在寄生調(diào)幅信號(hào)，所攜帶的信息和調(diào)頻信號(hào)基帶信息相近，民航甚高頻接收機(jī)就會(huì)解調(diào)出信息，這就會(huì)出現(xiàn)民航甚高頻電臺(tái)通信收到調(diào)頻廣播的干擾原因。從電磁兼容角度講，民航地空通信設(shè)備自然成了受干擾的敏感設(shè)備。

2.2 頻譜分析

調(diào)頻廣播頻率與民航地空通信頻率采用的都是甚高頻頻段，互調(diào)干擾是最普遍存在的干擾現(xiàn)象之一，而調(diào)頻廣播對(duì)民航甚高頻頻段影響最嚴(yán)重的互調(diào)干擾主要來(lái)自三階互調(diào)干擾。

三階互調(diào)產(chǎn)生原理：頻率F1的二次諧波是2F1，它與頻率F2產(chǎn)生了寄生信號(hào)F=2F1-F2。由于一個(gè)信號(hào)是二次諧波（二階信號(hào)），另一個(gè)信號(hào)是基波信號(hào)（一階信號(hào)），它們倆合成為三階信號(hào)，其中F被稱為三階互調(diào)信號(hào)，它是在調(diào)制過(guò)程中產(chǎn)生的。這里的F就是在無(wú)線發(fā)射過(guò)程中，互調(diào)產(chǎn)生了一個(gè)新的信號(hào)源，這個(gè)頻率就是無(wú)用的發(fā)射衍生信號(hào)。

舉例說(shuō)明，2016年2月27日至3月4日，沈陽(yáng)進(jìn)近2號(hào)扇區(qū)主用頻率119.825MHz在荒山子地區(qū)受到嚴(yán)重地面廣播干擾。民航無(wú)線電電臺(tái)解調(diào)的干擾信息內(nèi)容為非法調(diào)頻廣播電臺(tái)的賣藥信息。干擾期間，對(duì)荒山子地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)接收非法調(diào)頻廣播，搜到的廣播電臺(tái)頻點(diǎn)分別為89.2MHz、91MHz、91.6MHz、97.8MHz、100.9MHz、105.3MHz。根據(jù)三階互調(diào)公式F=2F1-F2計(jì)算，將上述6個(gè)可疑頻點(diǎn)列入公式組合計(jì)算，最后得出一組數(shù)據(jù)非常符合干擾民航頻點(diǎn)119.825MHz的條件，即：105.3MHz*2-91MHz=119.6MHz，非法調(diào)頻廣播91MHz與105.3MHz三階互調(diào)后產(chǎn)生的信號(hào)非常臨近沈陽(yáng)進(jìn)近2號(hào)扇區(qū)主用頻率。由于非法廣播的設(shè)備質(zhì)量差，帶寬范圍較大，自然會(huì)影響對(duì)民航頻點(diǎn)119.825MHz的正常使用。在沈陽(yáng)市無(wú)線電管理委員會(huì)的幫助下，打掉了91MHz的非法廣播后，三階互調(diào)條件不成立，沈陽(yáng)進(jìn)近2號(hào)扇區(qū)主用頻率干擾消除。

根據(jù)實(shí)際的干擾排查工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析，調(diào)頻廣播頻段對(duì)民航頻段形成二階互調(diào)干擾可能性基本不成立；調(diào)頻廣播的五階互調(diào)可能性存在，但是五階互調(diào)的功率衰減很大，民航甚高頻通信加裝有腔體濾波器，對(duì)于較弱的信號(hào)雜波有過(guò)濾功能，因此也可以不考慮五階互調(diào)的干擾因素；而三階互調(diào)干擾將是調(diào)頻廣播影響民航甚高頻電臺(tái)的主要原因。另外，針對(duì)調(diào)頻廣播的頻譜范圍（87～108MHz），使用三階互調(diào)公式計(jì)算F=2F1-F2可知，三階互調(diào)干擾對(duì)民航118MHz—129MHz的影響最為典型。

2.3 功率分析

對(duì)于地空通信ICAO標(biāo)準(zhǔn)與推薦應(yīng)用要求，空中信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)為75UV/M，相當(dāng)于在0dB增益的天線上獲得-82dBM（功率絕對(duì)值）。在這樣的信號(hào)強(qiáng)度下，要求帶外干擾信號(hào)強(qiáng)度不能超過(guò)-4dBM，帶內(nèi)干擾信號(hào)最大不超過(guò)-104dBM。

參考上述標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際干擾排查案例分析，可辨識(shí)的調(diào)頻廣播干擾信號(hào)幅度-95dBM作為基準(zhǔn)線，超出該幅度的信號(hào)都是隱患干擾源。民航地空通信設(shè)備的發(fā)射功率不過(guò)50W， 廣播發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率一般在成百上千瓦，它由多個(gè)放大器組成，由于放大器的放大特性不是理想的線性，起輸出含有非線性成分。當(dāng)放大器輸入有不同的工作頻率時(shí)，輸出就含有互調(diào)產(chǎn)物。從功率角度分析，二者相差懸殊。

3 減少民航通信導(dǎo)航干擾合理化建議

3.1 合理使用通信導(dǎo)航站與機(jī)場(chǎng)設(shè)備

為了最大限度的消除干擾，需要對(duì)通信導(dǎo)航站以及機(jī)場(chǎng)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理的布局，對(duì)于同一工作頻率的天線和設(shè)備需要拉開(kāi)安全距離，保障天線的隔離度。對(duì)于大功率的接收設(shè)備以及發(fā)射設(shè)備需要分開(kāi)進(jìn)行放置，避免將通信設(shè)備設(shè)置在有電磁輻射的房間中，在對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)線路、設(shè)備布局時(shí)，需要深刻的分析電磁輻射情況，在必要的情況下，可以由上級(jí)部門開(kāi)展檢測(cè)工作，對(duì)于部分雜散設(shè)備，需要采取科學(xué)的屏蔽措施，減少內(nèi)部設(shè)備互相干擾產(chǎn)生。

3.2 合理分配民航甚高頻通信頻點(diǎn)

采取科學(xué)的措施減少系統(tǒng)內(nèi)部干擾，這不僅需要加強(qiáng)外部電磁環(huán)境的治理工作，還要對(duì)內(nèi)部進(jìn)行整頓。民航通信在分配主用、備用頻率時(shí)，應(yīng)該充分考慮到當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，防止同頻干擾、臨頻干擾、互調(diào)干擾等因素產(chǎn)生。在進(jìn)行實(shí)地的電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)外，還要將主、備頻點(diǎn)的間隔盡量加大，防止同時(shí)被干擾，影響管制指揮。

3.3 做好臺(tái)站、機(jī)房?jī)?nèi)部電磁環(huán)境的控制

為了避免電磁環(huán)境等因素影響飛行器正常飛行，需要做好臺(tái)站、機(jī)房?jī)?nèi)部電磁環(huán)境的控制工作，定期對(duì)民航臺(tái)站、機(jī)房?jī)?nèi)部及外圍環(huán)境進(jìn)行電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)，記錄電磁環(huán)境的改變，分析電磁環(huán)境的變化，了解設(shè)備的電磁環(huán)境改變，及時(shí)消除其中的安全隱患。另外，在新增臺(tái)站時(shí)，也需要加強(qiáng)環(huán)境測(cè)試，防止新增臺(tái)站架設(shè)之初的選址位置電磁環(huán)境差，避免新增設(shè)備影響飛行器的正常飛行。

3.4 建立干擾快速協(xié)調(diào)查處機(jī)制

民航東北空管局與遼寧省無(wú)委建立快速排查反應(yīng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，主動(dòng)與地方無(wú)委、當(dāng)?shù)乇O(jiān)管局保持聯(lián)系，互設(shè)專人聯(lián)系干擾事宜，主動(dòng)協(xié)調(diào)配合省無(wú)委排查工作。各單位能夠按照《無(wú)線電干擾處置程序》進(jìn)行通報(bào)，及時(shí)與地方無(wú)委溝通。主動(dòng)到現(xiàn)場(chǎng)配合排查，建立干擾測(cè)試跟蹤制度，對(duì)于干擾持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的，配合保障單位進(jìn)行測(cè)試，掌握第一手信息，制作干擾進(jìn)度表，查找規(guī)律，同時(shí)將干擾區(qū)域落在行政區(qū)地圖上，精確到市縣村，便于地方無(wú)委縮小排查區(qū)域，為排查提供必要數(shù)據(jù)，提高排查效率。完善跨地區(qū)干擾處置協(xié)調(diào)機(jī)制，建立跨地區(qū)干擾所在行政區(qū)屬地化管理，建立聯(lián)系方式。

4 結(jié)語(yǔ)

究其調(diào)頻廣播對(duì)民航甚高頻頻段干擾的起因，有最初無(wú)線電頻段分配的歷史原因，設(shè)備工作原理先天設(shè)計(jì)原因、當(dāng)前電磁環(huán)境復(fù)雜、干擾排查困難等諸多因素組成，想從根本上徹底解決還是困難重重。目前，我們只有通過(guò)加強(qiáng)技術(shù)分析及科學(xué)安全管理上下功夫，建立排查協(xié)調(diào)長(zhǎng)效機(jī)制，納入中心QSMS運(yùn)行手冊(cè)，作為常態(tài)化管理。采取積極主動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施，處理好電磁兼容問(wèn)題，制定出完善的管理制度，開(kāi)拓新思路，積累經(jīng)驗(yàn)，摸索干擾管理有效方法。加強(qiáng)對(duì)相關(guān)人員的培訓(xùn)與教育，將安全隱患扼殺在搖籃中，才能保障空管飛行安全。