民航甚高頻臺(tái)站無線電干擾排查及分析

張金星

（中國(guó)民用航空西北地區(qū)空中交通管理局青海分局，青海西寧，810000）

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的發(fā)展,，航班飛行流量不斷增多，民航甚高頻通信臺(tái)站也在不斷增多。近年來，隨著臺(tái)站周圍商業(yè)的不斷發(fā)展，各類電力、廣播設(shè)施及移動(dòng)基站等設(shè)備導(dǎo)致民航甚高頻臺(tái)站周圍電磁環(huán)境日益復(fù)雜，大量無用高能量信號(hào)不斷通過直接或間接耦合的方式進(jìn)入接收設(shè)備信道或接收系統(tǒng)中，引起有用信號(hào)接收質(zhì)量降低或強(qiáng)干擾信號(hào)導(dǎo)致通信中斷，嚴(yán)重影響民航安全，本文利用干擾原理和干擾排查方法進(jìn)行民航甚高頻臺(tái)站無線電干擾案例分析，總結(jié)和思考對(duì)干擾進(jìn)行排查和預(yù)防的手段。

1 常見民航甚高頻臺(tái)無線電干擾類型及干擾源

1.1 常見民航甚高頻無線電干擾類型

在民航干擾案例中，常見干擾源的干擾類別為同頻干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾、中頻干擾和雜散干擾等。

互調(diào)干擾是指兩個(gè)或多個(gè)無用信號(hào)同時(shí)落入在混頻器的輸入端，經(jīng)混頻器的非線性特性產(chǎn)生接近接收機(jī)中頻的組合信號(hào)，落入中放頻帶內(nèi)形成的干擾。互調(diào)干擾具有多種形式，但在考慮互調(diào)干擾影響時(shí)通常以三階互調(diào)干擾為主。

中頻干擾是指當(dāng)干擾信號(hào)與接收機(jī)中頻頻率接近或相同時(shí)，干擾信號(hào)落入到混頻器輸入端，混頻器對(duì)此無用信號(hào)相當(dāng)于一級(jí)(中頻)放大器，將干擾信號(hào)放大，由此引入之后電路，將無用信號(hào)解調(diào)輸出后形成干擾。

同頻干擾是指具有相同載波頻率的發(fā)射設(shè)備在一定范圍內(nèi)發(fā)射時(shí)多個(gè)信號(hào)對(duì)接收機(jī)造成的干擾，通常采用頻偏來減緩干擾產(chǎn)生。

交調(diào)調(diào)制是指有用信號(hào)與干擾信號(hào)一起落入混頻器時(shí)，由混頻器的非線性特性產(chǎn)生的干擾。

鄰道干擾是指在頻率間隔相鄰的波道，干擾信號(hào)傳輸?shù)念l率帶寬超過波道寬度，對(duì)鄰近頻率信號(hào)造成的干擾。

1.2 常見干擾源

在民航干擾案例中，常見干擾源除廣播設(shè)施以外，設(shè)備自身故障干擾、設(shè)備參數(shù)不匹配導(dǎo)致的干擾、能產(chǎn)生高能量無用雜散輻射的設(shè)備也常常出現(xiàn)，常見無線電干擾現(xiàn)象與無線電干擾源對(duì)照分析如表1所示。

表1 常見干擾源及干擾現(xiàn)象

2 常見民航甚高頻天線共用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前民航甚高頻臺(tái)站中使用甚高頻天線共用通信系統(tǒng)最為常見，它采用合用收發(fā)天線，后續(xù)接入帶通腔體濾波器、耦合器、單向器等措施，使多個(gè)甚高頻電臺(tái)相互隔離且匹配共用，從而達(dá)到節(jié)約天線數(shù)量，降低電臺(tái)間的干擾，充分發(fā)揮共用系統(tǒng)信道多、系統(tǒng)容量大和信道間互不影響的優(yōu)勢(shì)，大大提高了通信能力和集成程度。

以R&S XU4200電臺(tái)組成的四信道甚高頻天線共用系統(tǒng)為例（圖1），接收機(jī)通過天饋系統(tǒng)接收信號(hào)，并經(jīng)過耦合器分路，通過帶通濾波器、3db功分器、電臺(tái)將甚高頻信號(hào)濾波、檢波、解調(diào)處理得到語音信號(hào)，將機(jī)組語音傳輸?shù)焦苤茊T耳機(jī)中；管制員語音通過電臺(tái)調(diào)制，經(jīng)過主備切換繼電器選擇射頻線路，帶通濾波器濾波，由耦合器合路后送給天饋系統(tǒng)。

圖1 R&S XU4200 天線共用系統(tǒng)

3 干擾案例分析

3.1 鄰道干擾案例分析

青海空管分局某甚高頻臺(tái)站擁有三套R(shí)&S XU4200 4信道天線共用系統(tǒng)，天線塔高十五米，收發(fā)天線位于塔頂不同高度層。2021年一段時(shí)間范圍內(nèi)用戶反映有如下出現(xiàn)干擾情況出現(xiàn)：在陰雨天等天氣電磁環(huán)境變差時(shí)，A、B頻率信道電臺(tái)均在一套4信道天線共用系統(tǒng)中且頻率差極為接近，使用過程中A頻率發(fā)射會(huì)在B頻率接收機(jī)中收到，B頻率發(fā)射A頻率接收機(jī)中不能收到。此次干擾為典型的鄰道干擾案例，技術(shù)人員通過遠(yuǎn)程調(diào)整接收機(jī)接收門限，但后續(xù)效果不理想，且接收門限的調(diào)整有影響通信距離及區(qū)域甚高頻信號(hào)比選器信號(hào)輸入整體性，技術(shù)人員前往臺(tái)站調(diào)節(jié)濾波器選擇性參數(shù)后干擾消失，但濾波器選擇性調(diào)節(jié)多少數(shù)值合適，除日常經(jīng)驗(yàn)外也可以通過數(shù)據(jù)計(jì)算得出。

在實(shí)際運(yùn)行工作中，出現(xiàn)鄰道干擾，主要由收發(fā)天線間隔、相鄰干擾頻率的間隔、接收機(jī)的靜噪門限、接收機(jī)的鄰道抑制、發(fā)射機(jī)的功率、收發(fā)濾波器選擇性等因素共同決定。其中可以調(diào)節(jié)接收機(jī)靜噪門限、收發(fā)濾波器選擇性、發(fā)射機(jī)功率等參數(shù)來抑制鄰道干擾產(chǎn)生。

以僅調(diào)節(jié)濾波器選擇性為例，調(diào)節(jié)參數(shù)計(jì)算過程可由以下分析得出：

從干擾角度分析，當(dāng)鄰道干擾出現(xiàn)時(shí)，受干擾接收機(jī)接收口信號(hào)強(qiáng)度P接收機(jī)大于接收機(jī)靜噪門限值P門限，即P接收機(jī)＞P門限，P門限可由接收機(jī)設(shè)置獲得；

接收機(jī)接收口信號(hào)強(qiáng)度P接收機(jī)由信號(hào)傳輸角度分析可由以下公式計(jì)算出：

上式中L濾波器為接收濾波器選擇性（可調(diào)節(jié)參數(shù)），L射頻組件損耗1為接收系統(tǒng)射頻組件損耗（可用矢量分析儀測(cè)出，通常為1至3db），接收機(jī)天線接收口輸出的信號(hào)強(qiáng)度P天線接收可由以下公式得出：

上式中，L空間損耗為發(fā)射天線與接收天線間電磁波空間傳輸損耗（可由收發(fā)天線間距Dkm及干擾頻率FMHz算出），L鄰道抑制為固定參數(shù)（可參考 MH/T 400.1-2016《甚高頻地空通信地面系統(tǒng)第1部分：話音通信系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》測(cè)出），其中P發(fā)射為發(fā)射天線輻射功率，可由功率計(jì)測(cè)量或如下公式計(jì)算：

上式中P發(fā)射機(jī)為發(fā)射機(jī)發(fā)射功率，L插入損耗為發(fā)射濾波器插入損耗（可用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)出，通常為1.5db），L射頻組件損耗2為發(fā)射系統(tǒng)射頻組件損耗（可用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)出，通常為1至3db）

至此除L濾波器外所有參數(shù)均 可 得 出，通 過（1）（2）（3）（4）式計(jì)算，當(dāng)受干擾接收機(jī)接收口信號(hào)強(qiáng)度P接收機(jī)大于甚高頻接收機(jī)的靜噪門限值P門限時(shí)，可得出接收濾波器選擇性L濾波器最小值，從而避免鄰道干擾出現(xiàn)。

3.2 甚高頻天線共用系統(tǒng)間干擾案例分析

青?？展芊志帜成醺哳l臺(tái)站擁有一套R(shí)&S XU4200 4信道天線共用系統(tǒng)，一套R(shí)&S XU4200 2信道天線共用系統(tǒng)，一臺(tái)測(cè)試電臺(tái)單機(jī)，天線塔高三十米，收發(fā)天線位于塔頂不同高度層。2018年一段時(shí)間范圍內(nèi)用戶反映有如下出現(xiàn)干擾情況出現(xiàn)：2信道天線共用系統(tǒng)頻率A出現(xiàn)與測(cè)試電臺(tái)單機(jī)頻率B串繞；4信道天線共用系統(tǒng)C頻率和測(cè)試電臺(tái)單機(jī)B頻率均存在噪聲干擾；2信道天線共用系統(tǒng)頻率D存在長(zhǎng)收噪聲干擾。結(jié)合用戶反饋和遠(yuǎn)程監(jiān)控觀察，干擾情況可由表2更直觀表示。

表2 干擾情況表

根據(jù)表2及干擾統(tǒng)計(jì)分析，此干擾可分為發(fā)射干擾和接收干擾兩類，確定出A頻率為發(fā)射干擾，C頻率和D頻率為接收干擾，B頻率同時(shí)存在發(fā)射和接收干擾。再按是否由2個(gè)及以上頻率同時(shí)發(fā)射時(shí)出現(xiàn)干擾，可劃分出A/B頻率和B/C頻率兩組進(jìn)行對(duì)比分析，初步判斷這兩組頻率內(nèi)部之間存在互調(diào)或交調(diào)干擾可能。

當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)工作人員使用頻譜儀測(cè)試臺(tái)站天線場(chǎng)地頻譜，排查發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)貜V電僅有兩個(gè)廣播頻道在發(fā)射，且在環(huán)境排查中發(fā)現(xiàn)民航甚高頻臺(tái)站距光電發(fā)射臺(tái)較近。通過對(duì)兩個(gè)廣電頻率及高能雜散波頻率和臺(tái)站受干擾頻率對(duì)比計(jì)算發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的三階互調(diào)頻率不會(huì)對(duì)民航臺(tái)站頻率構(gòu)成干擾，由此排除三階互調(diào)干擾可能。

在進(jìn)一步排查過程中，無線電管理部門通過采取聯(lián)系當(dāng)?shù)貜V電暫時(shí)關(guān)閉發(fā)射機(jī)的方式，再次用頻譜儀測(cè)試空管臺(tái)站天線場(chǎng)地電磁環(huán)境，發(fā)現(xiàn)底噪下降且D頻率電臺(tái)長(zhǎng)收情況消失，A、B、C頻率三個(gè)頻點(diǎn)干擾依然存在。由此分析判斷D頻率干擾為雜散干擾，排除A/B頻率和B/C頻率間三階互調(diào)干擾。

經(jīng)過進(jìn)行不同測(cè)試以及數(shù)據(jù)分析判斷，此次臺(tái)站甚高頻系統(tǒng)干擾產(chǎn)生的原因如下：D頻率電臺(tái)干擾為雜散干擾；B、C頻率干擾為電臺(tái)頻率間隔較小且臨時(shí)天線架設(shè)導(dǎo)致收發(fā)天線距離較近造成的交調(diào)干擾；A、B頻率是處于同一天線共用系統(tǒng)中參數(shù)調(diào)節(jié)不佳導(dǎo)致的交調(diào)干擾。根據(jù)以上排查情況，空管技術(shù)人員進(jìn)行下消除工作：

通過調(diào)整D頻率電臺(tái)收濾波器插入損耗和選擇性等參數(shù)，長(zhǎng)收現(xiàn)象消失，干擾排除；

調(diào)整A頻率電臺(tái)發(fā)射濾波器中心頻率駐波比及插入損耗和選擇性等參數(shù)并適當(dāng)降低發(fā)射功率，A、B頻率語音串?dāng)_情況消失，干擾排除；

對(duì)于B、C兩個(gè)頻率的排除，首先通過調(diào)整B頻率和C頻率收發(fā)濾波器參數(shù)，但收發(fā)干擾均未消失，繼而在使用C頻率電臺(tái)后使用雙腔濾波器增大選擇性的方法進(jìn)行測(cè)試，但干擾仍未消失，后期因B頻率測(cè)試期滿后設(shè)備拆除，臺(tái)站無干擾。

3.3 變壓器雜散輻射案例分析

青?？展芊志帜成醺哳l臺(tái)站擁有一套R(shí)&S XU4200 4信道天線共用系統(tǒng)，三臺(tái)甚高頻單機(jī)電臺(tái)，天線塔高約為45米，收發(fā)天線位于塔頂不同高度層，該臺(tái)站位于縣城內(nèi)，電磁環(huán)境較為復(fù)雜。此次干擾過程中用戶反映某頻率存在較為頻繁的間歇性干擾，斷續(xù)接收到“刺啦”的干擾噪聲，電臺(tái)RCMS監(jiān)控觀察有較為頻繁的靜噪激活情況，整個(gè)臺(tái)站所有甚高頻電臺(tái)底噪較高，初步判斷由雜散干擾引起通信設(shè)備異常接收的情況。此次干擾嚴(yán)重影響民航通信安全，遂報(bào)當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)協(xié)助排查。

根據(jù)上述情況分析后，空管機(jī)務(wù)員及無委技術(shù)人員通過便攜式信號(hào)分析儀測(cè)量臺(tái)站附近電磁環(huán)境中發(fā)現(xiàn)該處民航甚高頻頻段的確存在底噪抬升異常情況。排查人員先后在臺(tái)站室內(nèi)、屋頂、鐵塔下測(cè)量電磁環(huán)境未找到明顯異常干擾方向，不斷搜尋后在臺(tái)站附近樓房頂樓視線良好處測(cè)得明顯干擾信號(hào)，在民航通信頻段118MHZ-136.975MHZ內(nèi)存在強(qiáng)度約為-65dbm，帶寬約為3MHZ的雜散干擾信號(hào)，波形較為規(guī)律，視距范圍內(nèi)無遮擋處有一箱式變電站，疑似由此變電站引起。后續(xù)在變電站附近測(cè)量時(shí)波形與樓房頂樓測(cè)得波形一致，變電站與空管臺(tái)站天線塔間視距無遮擋。根據(jù)變電站與臺(tái)站鐵塔距離與高度利用無線電磁波傳播模型公式計(jì)算出變電站干擾信號(hào)傳播到甚高頻天線處功率略高于該臺(tái)站甚高頻接收機(jī)靜噪門限。據(jù)此可判定民航基高頻臺(tái)站干擾由附近箱式變電站抬高底噪及雜散輻射超標(biāo)造成間歇性干擾。為消除此次干擾當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)聯(lián)系變電站所屬單位作隔離屏蔽處理。

4 結(jié)束語

對(duì)于民航甚高頻臺(tái)站無線電干擾問題的排查過程中，需要通過各類干擾現(xiàn)象及信號(hào)逐段排查進(jìn)行分析，并考慮到甚高頻通信設(shè)備的內(nèi)部原因、甚高頻通信設(shè)備間的相互干擾、甚高頻臺(tái)站周圍電磁環(huán)境等方面的問題，因此排查過程較為繁瑣，難度大。

基于民航甚高頻通信臺(tái)站頻率范圍固定及通信系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，空管技術(shù)保障部門應(yīng)定期、有計(jì)劃的巡檢設(shè)備及監(jiān)測(cè)臺(tái)站周圍電磁環(huán)境，排查自身及臺(tái)站周圍干擾源。另外民航甚高頻無線電干擾的查找和處理，不僅僅靠空管技術(shù)保障部門的努力，還需要加強(qiáng)與其他單位之間的協(xié)作。民航無線電專用頻率受到干擾，時(shí)常是廣電等頻譜用戶發(fā)射的無線電信號(hào)頻率及功率不在申報(bào)的規(guī)定范圍內(nèi)、設(shè)備老化信號(hào)的帶寬超過規(guī)定帶寬等引起，也有黑廣播或大功率設(shè)備屏蔽措施不佳引起的干擾，干擾申報(bào)至無線電管理委員會(huì)后，相互配合進(jìn)行排查的過程也是經(jīng)驗(yàn)的積累。對(duì)民航甚高頻臺(tái)站無線電干擾的分析，即可以預(yù)防干擾的產(chǎn)生，又可以對(duì)加速干擾的排查和解決過程，保民航飛行安全。