民航同頻干擾及頻偏設置

王瑞軍

【摘要】? ? 文章對民航甚高頻同頻干擾的產(chǎn)生及原理進行了分析，對國際民航組織給定的頻偏設置要求進行了理論分析與解釋，最后對實際應用中的頻偏設置給出了具體要求，便于維護人員理解頻偏設置與維護。

【關鍵詞】? ? 民航甚高頻? ? 同頻干擾? ? 頻率偏置

引言

同頻異址臺或中繼臺對于無線電信號增大通訊距離，擴展覆蓋范圍扮演著極其重要的角色。民航地空通信常使用這兩種方式來擴大甚高頻（VHF）信號覆蓋范圍，以便于管制指揮。在擴展信號覆蓋范圍的同時，因無線電信號特性，這兩種方式也帶來了無線電同頻干擾的問題，給通話質(zhì)量帶來了影響。對于同頻干擾，民航業(yè)通常通過設置電臺的頻偏來減小或抑制該干擾。國際民航組織（ICAO）給出了電臺頻偏設置要求，但并未給出設置要求的具體解釋。本文將對民航無線電同頻干擾的產(chǎn)生及現(xiàn)象進行分析與研究，并對電臺頻偏的設置要求進行闡述，便于維護人員正確理解頻偏設置并做好同頻干擾的處置工作。

一、同頻干擾

1.1 同頻干擾的定義

所謂同頻干擾，原指無用信號的載頻與有用信號的載頻相同，并對接收同頻有用信號的接收機造成的干擾。民航地空通信中，為有效實現(xiàn)VHF信號的覆蓋，行業(yè)內(nèi)通常使用同頻異址臺方式，即在可能存在遮擋的地形附近搭建相同頻率的遙控異址臺，使多部同頻電臺有效覆蓋服務區(qū)域;為擴展VHF信號的通信距離，則采用同頻中繼臺的方式。不論采取哪種方式，都要求兩個同頻異址/中繼臺之間信號存在交叉覆蓋區(qū)域，但伴隨而來的是某一航班飛經(jīng)具有多重同頻信號覆蓋的區(qū)域時，在同一地區(qū)能夠同時收到不同位置不同電臺的相同信號，接收機往往會有嘯叫干擾或強烈的噪聲干擾[1]，我們將這一類干擾也稱為同頻干擾。本文所分析的同頻干擾即為多重覆蓋下的同頻噪聲干擾。

1.2 同頻干擾的產(chǎn)生

同頻干擾的產(chǎn)生究其原因為兩部及兩部以上的同頻電臺的工作頻率相差在音頻范圍內(nèi)所形成的干擾。假設某一臺站電臺載波頻率為f，另一部電臺載波頻率為f+Δf，這里雖然兩臺發(fā)射機標稱頻率相同，但電臺因頻率穩(wěn)定度原因，晶振頻率會產(chǎn)生少許偏差，同時由于航班相對于臺站的方位不同，在接收信號時還會產(chǎn)生不同的多普勒頻移，因此兩個同頻臺站電臺載波頻率被接收時多少有所差異，并且不可避免。無線電信號在經(jīng)過非線性器件時將會產(chǎn)生混頻效果，根據(jù)三角函數(shù)積化和差公式：

航班接收機一定會產(chǎn)生一個頻率為Δf的低頻信號。我們知道人的話音信號頻率多數(shù)集中在300-3400Hz之間，當Δf剛好處于該頻率范圍內(nèi)時，在接收機中即可聽到差拍嘯叫聲，從而影響管制與航班的正常通信。在實際工作中，因電臺穩(wěn)定度差別較小且不可避免，差頻Δf往往處于話音頻率之間，同頻干擾的情況是極易發(fā)生的。

二、頻偏設置

2.1 頻偏設置的作用及要求

根據(jù)ICAO國際民航公約附件10，合理設置頻偏是解決同頻干擾的有效方案。公約建議信道間隔為25kHz的偏置載波系統(tǒng)，任意兩個同頻電臺的一階外差頻率必須不小于4kHz，同時任一電臺的載波頻偏設置不能超過8kHz[2]。

2.1.1 一階外差頻率不小于4kHz

一階外差即兩個頻率經(jīng)過非線性器件時發(fā)生產(chǎn)生混頻動作，生成新的頻率，其中兩個頻率之差稱為一階外差。根據(jù)前一節(jié)分析，當兩個頻率的一階外差Δf處于300-3400Hz內(nèi)時將產(chǎn)生嘯叫干擾或強烈背景噪聲干擾也即同頻干擾。當人為設置頻偏后，使兩部電臺混頻后產(chǎn)的差頻大于4kHz時，外差頻率信號處于音頻信號范圍外，人耳將不再聽到音頻噪聲干擾，從而有效避免了同頻干擾。

2.1.2 載波頻偏設置不能超過8kHz

目前國內(nèi)民航VHF通信系統(tǒng)使用的均為25kHz信道間隔。為使相鄰兩信道間功率互不干擾，每個信道載波在相鄰側(cè)僅有12.5kHz的頻率偏移量，如下圖所示。通信設備中，通常將語音頻率設定在4kHz以內(nèi)。因此載波在語音調(diào)制后，射頻信號頻率將變?yōu)閒1±4kHz以內(nèi)，此時為了不影響領道信號，載波頻率偏移可設置最大量為Δf=12.5-f1-4=8.5kHz。為通信保障，ICAO為頻率偏移留取了頻率容量，因此規(guī)定甚高頻電臺最大頻率偏移不能超過8kHz。

2.2 頻偏設置要求

根據(jù)前述分析，在頻偏設置要求范圍內(nèi)進行合理的頻率偏移設置是解決同頻干擾的有效手段。除上述要求外，在實際工作中，頻偏設置還應根據(jù)實際臺站信號覆蓋重數(shù)及電臺頻率穩(wěn)定度等因素進行合理的設置。具體要求為：

根據(jù)信號覆蓋重數(shù)，設置各臺站電臺相應的N頻偏系統(tǒng)。N為信號覆蓋重數(shù);

多重覆蓋信號臺站的同頻電臺設置頻偏后，頻率差值越大越好[3]，但要符合ICAO附件公約要求;

ICAO公約附件建議載波頻偏設置如下：

a）2頻偏系統(tǒng)，載波頻偏設置在±5kHz處。同時要求頻率穩(wěn)定度在±2kHz內(nèi);

b）3頻偏系統(tǒng)，載波頻偏設置在0和±7.3kHz處，同時要求頻率穩(wěn)定度在±0.65kHz以內(nèi);

c）4頻偏系統(tǒng)，載波頻偏設置在±2.5kHz和±7.5kHz處，同時要求頻率穩(wěn)定度在±0.5kHz以內(nèi);

d）5頻偏系統(tǒng)，載波頻偏設置在0和±4kHz、±8kHz處，同時要求電臺頻率穩(wěn)定度在±40Hz以內(nèi)。

三、結(jié)束語

同頻異址臺或中繼臺現(xiàn)階段仍是實現(xiàn)民航地空通信信號有效覆蓋的必須手段，電臺頻偏設置則是信號覆蓋過程中常常出現(xiàn)同頻干擾的有效處理措施。準確理解頻偏設置原理，正確設置頻偏參數(shù)才能保證地空通信的安全順暢。

參? 考? 文? 獻

[1] 孫博峰.同頻異址甚高頻電臺相互干擾監(jiān)測與控制方法研究[D].內(nèi)蒙古大學.2015.p13-19

[2] ICAO.國際民用航空公約附件10.第三卷[S].P238

[3] 蔡晶.VHF三偏置載波信號交叉及相關干擾分析[D].中國民航大學.2008.P29-37