民航甚高频频率偏置技术应用于管制地空通信工作的可行性分析

民航西南空管局技术保障中心四川成都 610000

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摘要：在民用航空领域，管制员通常以地空通信的方式，与飞机飞行员在民航甚高频频段内进行沟通、交流、指挥和引导。随着民航空管行业的进步，民航对空域的需求面积逐渐增加，甚至出现了空管进近同一无线频率需要多重的台站覆盖才能满足基本的工作需要。但同时，不同台站发射同一频率时，在覆盖重叠区域会产生异地差拍干扰，机组难以收到有效指令，对管制工作影响巨大。因此，在甚高频发射电台设置频率偏置显得格外重要。本文则是对成都终端区产生同频干扰后，对该问题进行分析、解决和总结，验证了频率偏置技术在管制地空通信中稳定使用的可行性，并对相关新技术的运用进行展望。

关键词：民航甚高频；空管进近；频率偏置；同频干扰。

引言：

无线电甚高频信号是直线视距传输的电磁波，在传输过程中受到山体等障碍物的阻挡时，会出现信号传输质量不理想的情况。为了满足管制员的正常工作不受影响，技术部门通常设置同频异址台来增加频率对空域的覆盖范围或者设置中继台站来增大传输距离，管制员在使用多台群发的过程中，由于多个台站的甚高频设备的频率稳定度不同，机组在空中接收管制指令时会出现多普勒效应，从而造成同频干扰，由于内话系统侧音功能的存在，管制员也会在本地端收到蜂鸣啸叫声或较大噪音声。

一、同频干扰产生的原理

成都终端区所辖台站的甚高频电台的接收装置均采用超外差接收机，超外差接收机主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、前置低频放大器、功率放大电路和扬声器组成。其原理为在接收机对射频信号进行解调前，现将本振信号和接收信号在混频器中通过混频搬移到一个固定的中频信号上，产生一个调制规律与接收信号相同的中频信号，其具有灵敏度高、稳定性好的特点。工作原理如图1所示：

当飞机收到电台1和电台2发出的信号时，受到多普勒现象和电台本振偏移影响后，航空器即会出现同频异址干扰，频谱如图2所示，虚线内的音频频谱分量在解调完成后会干扰有用信号，成为无用信号。中间重叠部分的频谱就是干扰频谱，可见干扰频谱正好落入低通滤波器的滤波范围，与有用信号一起被解调放大，在音频输出端会产生啸叫噪声。解决方法就是利用R&S电台的频偏设置功能，将两部电台的本振信号的本振频率人为的设置在与原本振信号相差△W1与△W2的频率上，当解调时，在接收机输出端就可Ｗ将得到一个干扰频谱宽度为△W2—△W1的信号，频谱刚好落在低通滤波器的外化从而达到避免同频异址甚高频电台对航空器的干扰。

二、成都终端区频率使用概况

成都新终端区目前负责双流国际机场、天府国际机场、绵阳南郊机场三个机场的空管进近服务。新冠肺炎疫情过后，航班量增幅较大，业务较为繁忙，日均起降次数已趋1500余架次。成都新终端区所辖龙泉山台、终端区台、资阳台、广汉台、双流航管台、双流场内台共6个含甚高频设备的台站，总共使用频率信道66个，每一个频率均有三个及以上的发射台站可选。其中，双流国际机场与天府国际机场分隔于龙泉山山脉两侧，龙泉山山脉平均海拔1000米，对甚高频射频信号的传输形成天然屏障，故成都终端区管制员在发送指令时通常采用多台发射以防机组收不到指令后出现地空通信中断的情况发生。通过管制员与飞机飞行员的实际使用情况，绘制得到成都终端区台站对进近空域的覆盖图，如图4所示。

三、成都终端区频偏设置过程

管制员反映某频率在选用广汉台和资阳台同时发送信号时，耳机里会出现啸叫声，与机组反映一致。收到问题反馈后，技术员迅速组织开展所辖频率的同频干扰测试工作。通过检查发现，终端区6个台站均默认设置频率偏置为0KHz，不符合理论要求。考虑管制使用习惯和台站实际覆盖，按照ICAO对频偏使用的规定，决定使用5频偏设置，且龙泉山台可作为终端区得中心甚高频台站，将其频偏设置为0KHz，即不做修改，其余台站按照距离远近，依次对频偏进行设置。其中，终端区台距离龙泉山台最近，可按照5频偏中最大的频偏＋8KHz设置，资阳台次之，可采用＋4KHz，双流航管台和双流场内台相对距离较近，按照＋4KHz和—4KHz设置，广汉台与龙泉山台距离最远，可设置频偏为0KHz。在重新对频偏进行设置后，同频干扰的现象得到明显减弱或消失，证明终端区频偏设置方案的可行性。

四、经验总结及未来展望

虽然我国民航系统在干扰产生后的抗干扰技术中有一定沉淀，但是干扰源却会是不固定的不定期的不稳定风险一直存在，接下来应着手对干扰源的问题进行有效遏制。文中设置频偏的目的是拉大额率间隔，从而使接收机混频后成份不在音频范围内，消除频率稳定度、多普勒效应和重叠台站的互扰问题，而不是弥补频率偏移，发射机频率的偏移需要从发射机晶体振荡器上微调弥补；再者，当甚高频电台使用8.33KHzＷ频率间隔时，不能采用频偏技术，因此，频偏技术也具有一定的局限性，该技术仍然有可进步可创新的地方。同频干扰可利用频偏设置进行改善，而即将应用于民航的VoIP技术也将从传输上对同频干扰的问题进行破局。VoIP技术是基于IP网络进行传输的一种新型通信技术，以实现视频、图片、语音和数据的交换和路由网络一体化传输为目的。在数据网络逐渐发达的今天，其具有运营成本低、灵活性高、延伸性强的特点，所以VoIP技术在各技术领域均有应用案例。目前VoIP技术在民航甚高频领域的使用刚起步，VoIP技术也将是今后民航VHF通信系统的应用趋势。

参考文献：

[1]蔡晶 .VHF 三偏置载波信号交叉及相关干扰分析 [D]. 中国民航大学 .2008.P29-37

[2]何洋 .民航甚高频通信同频差拍干扰的产生与解决 [J]. 技术研究 .2020—05

[3]付杰 .民航甚高频通信系统可靠性的措施分析 [A]. 科学技术创新 .2019—07

作者简介：徐峰（1995年），男，汉族，贵州贵阳，助理工程师/机务员，研究方向：民航通信监视。

（作者单位：民航西南空管局技术保障中心）

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