淺析電臺調(diào)頻對民航通信頻率干擾問題

張宇航

編者按：在民航通信中，調(diào)頻廣播對民航通信干擾尤為顯著。這篇文章分別從電臺發(fā)射功率、輻射及頻率自身特性等方面分析了調(diào)頻廣播對民航通信業(yè)務(wù)干擾問題，并提出了解決辦法。

引言

在民用航空發(fā)展的過程中，無線電通信技術(shù)發(fā)揮著非常重要的作用，其對于保障民航飛行安全以及民航行業(yè)發(fā)展所起到的巨大幫助也使得其在近年中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是隨著無線電技術(shù)的不斷發(fā)展，民航無線電通信受到干擾的情況也變得越來越多，給我國人民的生命以及財產(chǎn)安全帶來了非常大的安全隱患。因此，對民航無線電通信干擾因素進(jìn)行分析，并對如何更好地防范此類干擾進(jìn)行研究，具有非常重要的意義。近年來，廣播電視行業(yè)與民航行業(yè)發(fā)展迅速，造成廣播頻率日益向上擴(kuò)展，同時民航頻率又在向下擴(kuò)展，使得使用頻段過于擁擠，導(dǎo)致廣播電視業(yè)務(wù)極易對民航地空通信頻率造成同頻或鄰頻干擾。

民航航空無線電通信應(yīng)用簡述

航空無線電通信在民用航空應(yīng)用中，扮演著一個最為重要的角色。通過在民航中應(yīng)用航空無線電通信，可以更好地為各個航班的飛行提供各類語音通信信號、通信接引以及高頻遙控等一系列服務(wù)。目前，在民用航空器飛行過程中，可以通過甚高頻地空通話以及數(shù)據(jù)傳輸，來讓航空管制員與飛行員之間進(jìn)行及時的信息交流，實現(xiàn)地面與空中的雙向通信，這對于保證民航飛行過程中的高效性和安全性都是非常重要的。

干擾技術(shù)分析

頻段手段

調(diào)頻廣播所占頻段與民航無線電業(yè)務(wù)頻段緊密相鄰，如：民航導(dǎo)航（指點標(biāo)）頻段為74.6MHz-75.4MHz;廣播電視業(yè)務(wù)頻段為76MHz-84MHz;調(diào)頻廣播頻段為87MHz-108MHz;民航導(dǎo)航（ILS、VOR）頻段為108MHz-117.975MHz;民航VHF通信頻段為117.975MHz-137MHz。 由于頻段相鄰，若兩個系統(tǒng)間無隔離措施，相互影響的幾率很大。

信號接收技術(shù)

對于信號本身而言，因受地波效應(yīng)及各種障礙物的阻擋影響，在沿地表傳輸時距離有限，但在寬廣的空中，即便是較弱信號也能覆蓋;對于接收電臺而言，相對于地面電臺，處于一種傳統(tǒng)設(shè)計及延續(xù)性考慮，機(jī)載電臺不能像地面臺那樣，隨電磁兼容性的要求變化增配耦合器、隔離器等設(shè)備，在選擇性方面，顯得十分脆弱?？傊裼煤娇掌髟诳罩惺艿礁蓴_是由信號本身的傳播特性和自身設(shè)備的設(shè)計缺陷造成的。

寄生調(diào)幅

寄生調(diào)幅是指寬頻帶調(diào)頻波中包含不同頻率的信號分量（頻率連續(xù)分布）。 當(dāng)通過RLC回路時，RLC回路對不同頻率分量顯現(xiàn)出不同的輸出阻抗，從而導(dǎo)致輸出信號幅度變化，成為調(diào)幅波形式。由于器件的非理想型，調(diào)頻器在載波調(diào)制的過程中，其幅度也受到了調(diào)制信號或其他干擾信號的調(diào)制，這就是調(diào)頻信號的寄生調(diào)幅，事實上幾乎所有的調(diào)幅輸出都帶有寄生調(diào)幅。對于調(diào)頻通信而言，其對寄生調(diào)幅這種干擾有較強的抑制力，因此在規(guī)定發(fā)射機(jī)輸出調(diào)頻信號附帶的寄生調(diào)幅參數(shù)限制時，也就不是特別嚴(yán)格，但對于接收選擇性差的調(diào)幅通信而言，接收機(jī)解調(diào)出調(diào)幅信息后，地空通信信道中就會夾雜著廣播節(jié)目或其他干擾信息。

互調(diào)干擾

互調(diào)干擾[1]是由傳輸信道中非線性電路產(chǎn)生的，當(dāng)兩個或多個不同頻率的信號輸入到非線性電路時，由于非線性器件的作用，會產(chǎn)生很多諧波和組合頻率分量，其中與所需要的信號頻率相接近的組合頻率分量會順利通過接收機(jī)而形成干擾，這種干擾稱為互調(diào)干擾。通常而言，廣播電視部門設(shè)備功率過大，采用大功率發(fā)射，小則幾百瓦，高至上千瓦。民航的地空通信功率低至幾瓦，高至50瓦。這種上千倍的功率差，使兩者在互相影響方面，民航地空通信受到的影響更大。尤其是在過年期間，某些區(qū)調(diào)區(qū)域內(nèi)的航班時常會清晰地聽見廣播節(jié)目。理論分析，對民航通信較為有害的互調(diào)分量一般來自三階互調(diào)[3]。

干擾分析

廣播電臺媒體業(yè)務(wù)的干擾

隨著我國社會的不斷發(fā)展，為了更好地滿足我國人民的精神需求，各種廣播電臺以及民間電臺的設(shè)立和使用都在快速的增長中。在這個過程中，由于廣播電視業(yè)務(wù)中所使用的頻率與民航業(yè)務(wù)中使用的頻段非常接近，同時廣播電視業(yè)務(wù)的無線電功率設(shè)置也逐漸增大，并且沒有配置非常完備的濾波配套裝置，促使在使用過程中非常容易出現(xiàn)廣播電臺信號串進(jìn)航空通信頻段的情況，這使得航空無線電通信經(jīng)常受到干擾。

“黑廣播”干擾影響

那么干擾信號多大可以對直線距離

453 km、高度10000 m的飛機(jī)產(chǎn)生干擾呢？假設(shè)機(jī)載電臺接收機(jī)靈敏度為1μV（-107dBm），天線增益為0 dBi，頻率為120 MHz，在自由空間傳播下最遠(yuǎn)通信距離的傳輸損耗根據(jù)公式L=32.45+20lgD+20lgF計算得出127dB，根據(jù)公式-107=P-127計算得出等效輻射功率P=20 dBm=100 mW。

從以上計算可以看出：干擾源只需要100 mW的等效輻射功率就可以對453 km范圍內(nèi)飛行高度10000 m的飛機(jī)產(chǎn)生干擾，而“黑廣播”發(fā)射功率都在1 kW以上，因此很容易對飛機(jī)產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致機(jī)組聽不清或聽不到令等，影響飛行安全。

“黑廣播”對民航地空通信頻率頻繁造成干擾，究其原因還是因為其占用的調(diào)頻廣播頻段87～108 MHz與民通信頻段117.975～137 MHz相近，在發(fā)射功率過大、不加裝濾波器、設(shè)備簡陋不達(dá)標(biāo)以及缺乏維護(hù)等情況下較強的互調(diào)信號和雜散信號落入民航地空通信頻段內(nèi)，一旦這些信號進(jìn)入民航機(jī)載或者地面臺站的接收機(jī)時，就會對民航地空通信頻率造成干擾。 另外，近兩年“黑廣播”不斷趨于專業(yè)化、規(guī)?；?，個別不法分子通過在房門上及房間內(nèi)安裝攝像頭、路由器、遠(yuǎn)程遙控設(shè)備，可以遠(yuǎn)程實時監(jiān)控設(shè)備房間內(nèi)外的動態(tài)，當(dāng)懷疑自己的電臺被盯上時，就可以遠(yuǎn)程關(guān)閉電臺，讓執(zhí)法人員無從下手、無功而返[5]。 所以“黑廣播”干擾相對于其他類型干擾查處大、耗時更長，對民航通信頻率造成的影響經(jīng)常會更持久。

干擾案例

（1）案例1

某地的民航地空通信頻率為120.95 MHz，從2006年3月份開始，受到了調(diào)頻廣播的干擾，飛機(jī)在經(jīng)過點“XXXXX”附近時，飛行員在信道中聽到有持續(xù)的廣播節(jié)目，無奈只能啟用備頻，120.95 MHz被迫停用。后查實，120.95MHz信道上的廣播節(jié)目正是105.3 MHz的廣播節(jié)目。105.3 MHz廣播發(fā)射機(jī)的寄生調(diào)幅通過和89.7 MHz互調(diào)產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物120.9 MHz串入120.95MHz信道。

分析得出，該互調(diào)屬一型三階互調(diào)，即兩個工作頻率互調(diào)的產(chǎn)物。公式為105.3 MHz+105.3 Mhz-89.7 MHz=120.9 MHz。假設(shè)民航通信系統(tǒng)與該調(diào)頻廣播臺之間沒有足夠的保障距離，由于廣電設(shè)備功率與民航通信設(shè)備功率相差甚大，那么在120.9 MHz±120 KHz的范圍內(nèi)都會受到干擾，即約10個地空通信信道都會受干擾。

（2）案例2

1996年4月下旬，某管制室120.50 MHz頻率受到不明廣播電臺干擾，難以正常指揮飛機(jī)，對飛行安全構(gòu)成極大威脅。經(jīng)統(tǒng)計，該信號干擾范圍以“XXX”點為半徑，100 km區(qū)域內(nèi)對空中機(jī)載電臺造成影響。隨后對該干擾源進(jìn)行實地追蹤。仔細(xì)監(jiān)聽后，發(fā)現(xiàn)是XXX省人民廣播電臺節(jié)目。至此，對該臺進(jìn)行廣播信號源占用帶寬、殘波輻射等技術(shù)參數(shù)全面檢測，通過互調(diào)干擾計算，排除主發(fā)射臺造成的干擾。后期通過了解，查明在某兩地各有一座可疑調(diào)頻廣播差轉(zhuǎn)臺，發(fā)射頻率分別為89.7 MHz和100.6 MHz。檢測參數(shù)后發(fā)現(xiàn)兩臺發(fā)射機(jī)技術(shù)參數(shù)不合格，諧波分量和占用帶寬極大，89.7 MHz設(shè)備頻偏已偏至90.7 MHz。實驗后確認(rèn)為兩差轉(zhuǎn)臺造成此次干擾。

理論分析此次干擾原因是100.6 MHz的三次諧波與90.7 MHz的二次諧波互調(diào)干擾，即100.6×3-90.7×2=120.4MHz，與管制頻率120.50 MHz相近。因上述兩差轉(zhuǎn)臺未經(jīng)無線電管理部門審批，通過當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理機(jī)構(gòu)責(zé)成其停止工作后，排除了干擾。

干擾對民航的危害

長久以來，我國民航對于安全性以及可靠性的要求都是非常高的。在這樣的情況下，電臺廣播干擾及“黑廣播”干擾對于民航的影響都是非常嚴(yán)重的，而且在干擾較為嚴(yán)重的情況下，將會對飛機(jī)的安全飛行產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的影響。 輕則影響飛機(jī)的正常起飛或降落，引起復(fù)飛的情況，嚴(yán)重的時候甚至?xí)l(fā)空難，對人民的生命以及財產(chǎn)產(chǎn)生巨大的威脅。對于將安全飛行作為核心目標(biāo)的民航而言，無論是通信、導(dǎo)航還是氣象設(shè)備受到干擾，危害都是非常嚴(yán)重的，不但會大大加重飛行員和管制員的工作量，同時還會對航班產(chǎn)生連鎖的影響，打亂民航的原本飛行計劃，而對于將要降落的飛機(jī)而言，一但通信受到干擾，將會使其無法正常降落，因此造成復(fù)飛，這些情況都會帶來很大的損失，同時也會使得飛行過程中的風(fēng)險性大大提高。

干擾管理原因分析

設(shè)備原因

廣電部門設(shè)備功率過大，設(shè)備性能不穩(wěn)定是造成航空導(dǎo)航干擾的主要原因。發(fā)射設(shè)備超負(fù)荷工作，臺站集中，設(shè)備老化、帶外雜散大幅度超標(biāo)[2]。廣電部門存在一些擅自設(shè)臺、隨意變更臺站核定參數(shù)的現(xiàn)象。由于廣播電視系統(tǒng)頻率屬專用，在頻率規(guī)劃和臺址審批時無須經(jīng)過無線電管理部門的初審和電磁兼容性分析，這樣就沒有充分考慮頻率互調(diào)、諧波對其他無線電臺站造成的干擾。某些廣電部門“先設(shè)后報、擅自設(shè)臺”的現(xiàn)象也時有發(fā)生，為了擴(kuò)大廣播電視信號覆蓋范圍，未經(jīng)規(guī)劃和審批，擅自加大發(fā)射功率，隨意變更臺址，有的甚至變更發(fā)射頻率，這些都是造成無線電干擾的重要因素。

區(qū)域管理范圍

空中交通服務(wù)的范圍同行政區(qū)劃設(shè)有很大的不同[4]。一個空中交通管制中心的服務(wù)空域可能要跨越若干個省，由于地域上的差異，對口管理有很大的難度。民航設(shè)立地空通信臺站，只在當(dāng)?shù)貍浒?，但這個頻率可能還需要鄰近周邊的地方無線電管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)。由于信息不暢，有的地方無線電管理部門對于民航的一些干擾申訴不能作出正確的判斷，因沒有受干擾的證據(jù)，故不能及時采取措施消除干擾源。另一方面，空中交通服務(wù)受業(yè)務(wù)及政策驅(qū)使，改變扇區(qū)劃設(shè)方案，導(dǎo)致地空通信系統(tǒng)的覆蓋范圍改變，由此引發(fā)的干擾問題對地方無線電管理機(jī)構(gòu)來說就更加難以處理了。

解決辦法

從以上分析可以看出，民航要徹底消除調(diào)頻廣播對民航地空通信的干擾是不現(xiàn)實的，但通過技術(shù)及管理手段，分區(qū)域采取相應(yīng)的保護(hù)措施，可以把調(diào)頻廣播對民航地空通信的干擾限制在可容忍的范圍內(nèi)，從應(yīng)用的角度解決干擾問題。

培訓(xùn)交流

通過組織培訓(xùn)交流經(jīng)驗，讓從事民航無線電相關(guān)人員對無線電管理、頻譜管理、調(diào)頻廣播及設(shè)備結(jié)構(gòu)與工作原理有更全面的了解，有效提升對干擾的分析和處置能力，以便能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)干擾點、干擾類型及干擾頻率。

加強審核

在媒體行業(yè)飛速發(fā)展的過程中，廣播電視媒體的設(shè)置攻略在不斷變大，同時其天線高、信號強度大、頻帶寬等特點使得其成為干擾民航無線電通信的最主要因素之一。為了更好地避免出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，無線電管理機(jī)構(gòu)應(yīng)該履行自身的職責(zé)，對廣播電視媒體的設(shè)備發(fā)射機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格的審核，對其設(shè)備質(zhì)量和應(yīng)用方法進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通過這樣的方式來更好地改善電磁環(huán)境，為民航無線電通信的順暢提供更好的保障。

加強監(jiān)測

民航建設(shè)無線電監(jiān)測網(wǎng)，在需要重點關(guān)注的地點設(shè)監(jiān)測與記錄設(shè)備，實時監(jiān)測調(diào)頻廣播發(fā)射性能與工作狀況，提高處理干擾問題時效。民航組建無線電干擾監(jiān)測站，專門執(zhí)行對空中交通服務(wù)區(qū)域內(nèi)無線電干擾的信息收集與處理工作，及時向民航及地方無委報告干擾信息，在需要時到干擾區(qū)域內(nèi)查找干擾源。

加強管理

督促廣電部門嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定，加大頻率臺站管理力度，加強廣播電視、電臺的監(jiān)測。如果臺站資料清楚，干擾查出則容易許多。嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)臺審批制度、加強設(shè)臺前的設(shè)備監(jiān)測、加大無線電監(jiān)督檢查力度是無線電管理工作的重中之重。此外，黑廣播也是干擾民航通信的一重要原因，無委會加強對黑廣播的監(jiān)控也是避免民航通信受干擾的重要保證之一。

加強宣傳

在民航無線電通信干擾的發(fā)生原因中，有一部分是由于無線電臺的使用者不懂也不了解非法設(shè)臺的危害[6]。為了更好地避免這種情況，無線電管理機(jī)構(gòu)需要不斷強化對相關(guān)法律法規(guī)以及危害的宣傳，通過這樣的方式來讓設(shè)備使用者、銷售者都更好地對其危害和需要負(fù)的責(zé)任有明確的認(rèn)識。 以此來更好地保證人們都可以合理合法地應(yīng)用無線電的頻率，合法設(shè)置無線電臺。為了達(dá)到這個目標(biāo)，相關(guān)部門的工作人員可以采用印制發(fā)放宣傳冊、開展培訓(xùn)和宣傳等方式，更好地保證人們規(guī)范使用無線電。

結(jié)論

綜上而言，解決調(diào)頻廣播對民航通信干擾問題，應(yīng)在充分宣傳的基礎(chǔ)上，建立民航空中交通服務(wù)部門與各個地方廣電部門及無線電管理部門信息共享工作關(guān)系，監(jiān)管好設(shè)施的同時，也著眼于預(yù)防新干擾出現(xiàn)。民航應(yīng)努力搭建和廣電合作的橋梁，使雙方在兼顧對方利益的同時提升自身產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)：

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[4]俞建明，張保明.民航導(dǎo)航頻率受廣播臺站干擾的問題分析[J].中國無線電，2006（02）：22-23.

[5]張磊.民航地空通信頻率受“黑廣播”干擾影響分析及治理思路[J].通訊世界，2019，26（05）： 29-30.

[6]張彥.民航無線電通信干擾分析及防范此類干擾的對策研究[J].數(shù)碼世界，2019（03）：35.