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民航甚高频地空通信电台存在的干扰以及预防措施浅析
摘要:民航事业的飞速发展,促使飞行流量的增长,对于民航地空通信质量的保障成为重点工作。而民航甚高频设备(VHF)作为管制员与机组通信的关键所在,其安全稳定运行是飞行安全的核心条件。现阶段,由于无线电技术在各行各业的应用,其会对民航甚高频通信产生一定的干扰,进而对地空通信质量和飞行安全产生严重影响。本文对民航甚高频设备存在的干扰进行分析,并在此基础上提出一定的预防措施,为保障飞行安全奠定坚实基础。
关键字:民航;甚高频;干扰;预防措施
1引言
为保证全国地空通信的流畅性和可靠性,在我国地空通信中主要使用甚高频地空通信技术,而甚高频地空通信作为目前世界最流行的地空通信技术,其安全可靠稳定一直是大家较为关注且需极力保障的问题。甚高频(VHF)是指频带在30MHz-300MHz的无线电波,在民航领域内其主要工作形式是以语音为主,在工作过程中通过无线电信号将信息传送至接收方,但是由于工作频段较高,所以常常会受到不同程度的无线电干扰。而对于无线电干扰,是指在9KHz-3000GHz频段内,有害的无线电波对正常的无线电通信产生危害,导致有用信号的接收质量下降,信息产生误差、丢失等[1],这对于民航地空通信来说是极其不利的,严重影响飞行安全。因此,针对民航甚高频地空通信干扰的排查和预防变得尤为重要。
2民航甚高频地空通信干扰类型划分
民航甚高频地空通信电台工作过程中,面临着许多不同的干扰,其中常见的干扰包括:同频干扰、互调干扰、邻道干扰等。
2.1同频干扰
所谓同频干扰,是指两个或多个相同频率的信号同时被接收机接收而产生的干扰。在甚高频台站设频时,考虑到频率使用的冗余性,会在不同甚高频台站设置相同频率的台点,当相同频率台点同时发射时,则有可能产生同频干扰。其次,来自无线电、调频广播等多种干扰源产生的相同频率信号,也是一项关键的影响因素。当相同频率的信号同时加入接收机中,并且因为这些信号是由不同设备发出,存在微小的差异,经过多普勒效应后差异变大化,导致背景噪音变大,影响通话质量。
2.2互调干扰
所谓互调干扰,是指在非线性电路的作用下,多个信号同时传输时相互组合,产生与有用信号相同或者相近的频率并顺利到达接收机的输入端或者发射机的天线而出现的干扰。互调干扰较为复杂,分为发射机互调干扰、接收机互调干扰和外在因素的互调干扰[2]。由于发射机的末级放大模块是非线性电路,若天线之间、天线公用系统的隔离度做的不好或者前端出现串扰现象,那么多个其他频率信号会串进发射机中,在发射机功放模块中进行多阶互调,形成干扰信号,然后通过天线和有用信号一同发射出去,造成其他接收机接收到干扰信号。对于接收机互调干扰,由于前端接收模块是非线性的,当接收机选择性不好,多个强信号同时作用时,在接收机中进行相互调制而造成干扰。现阶段,无线电的广泛应用使得每个频段都有一个或多个用户,这些无线电信号通过非线性器件的作用后形成的互调产物若刚好是民航地空通信频段,就会对民航地空通信产生干扰,这也是互调干扰不可忽视的外在因素。
2.3邻道干扰
随着民航客机流量的增大,VHF信道的需求也会增加,实际使用的信道间隔也日益变小,这便越来越容易导致邻道干扰的产生。所谓邻道干扰,是指相邻或者相近频道的信号之间产生的干扰。由于发射机发射的信号并不是单一信号,而是带有一定宽度的信号,所以在民航地空通信中,若发射机发射的信号的边频分量落到邻近频段接收机的通带内,则会被接收机所接收,进而产生邻道干扰,严重影响了地空通信的准确性。
2.4杂散辐射干扰
所谓杂散辐射干扰,是指在飞机飞行过程中,收到了除发射机载频信号外的其他信号而产生的干扰。这些杂波信号的产生有可能来自乘客使用的手机、电脑等无线电产品,当这些杂波信号分量较大时,会干扰机载发射机的发射频率,同时对接收频率也会产生一定的影响。以安全角度出发,这也是为什么在飞机起飞下降的关键时段要求乘客务必关闭无线电产品的重要原因。
3民航甚高频地空通信电台干扰的防范策略探讨
民航甚高频地空通信设备所面临的干扰,已经严重影响飞机与管制员的联系,因此需要不断加强预防,尽可能保证通信质量。以下对于每一类常见的干扰,通过实例提出预防措施。
3.1同频干扰预防
(1)调整民航甚高频信号频率。比如,控制民航甚高频信号频率偏移,让其和相邻频率间,有4KHZ距离保持,这样能够保证所接收信号稳定性,并有效、合理消除同频干扰[3];
(2)源头规避。在电台运行中,如甚高频使用频率出现和同频干扰频率相同情况,可从源头规避。技术人员需结合地空通信电台具体运行需求、设备技术利用情况等,充分做好准备工作,提前了解周边地区频率的使用程度,保证甚高频设备有效安装和设备参数的精准设置,在源头上规避同频干扰;
(3)使用新技术。现阶段频段的使用已达到饱和,为解决频率短缺和在同地区使用相同频率等问题,需要运用新的技术和方式。目前正通过大力发展VHF地空数据链的技术,使得机组与管制员的联系不再只是语音信号,还可以通过数据沟通的形式。
3.2互调干扰预防
实际情况下,互调干扰以三阶互调最为常见且三阶互调也是最为严重的,因为在信号经过非线性器件时产生的干扰信号,随着互调阶数的增加信号强度会减弱,因而产生的影响也相对较弱。所以在我们实际排查和保障工作中,主要是防止产生三阶互调干扰。而三阶互调产生的前提条件是在满足一定公式的频率组合就可构成,比如设有频率f1、f2、f3,当f=2f1-f2或f=2f2-f1或f=f1+f2-f3时,就可形成三阶互调干扰。
以湛江空管站为例,湛江空管站使用的频率包括133.95MHz、128.70MHz、134.45MHz、132.35MHz、118.75MHz、121.50MHz、124.575MHz、133.35MHz、130.00MHz、118.30MHz、126.80MHz[2]。根据公式,可以得出:
f1+f2-f3=121.50+133.95-128.70=126.80
f1+f2-f3=130.00+118.30-126.80=121.50
f1+f2-f3=121.50+126.80-118.30=130.00
可以看出,三阶互调干扰产生的频率126.8MHz、121.5MHz、130.00MHz都是一直在使用且比较关键的频率,所以为预防这种干扰对关键频率的影响,湛江空管站作出了相应的预防措施。
(1)做好事前频率规划。对于本区域所使用的频率要有一个充分的事前规划,结合使用实况、台点运行需求等,将有可能产生互调干扰的频率信号分布于不同台点,保证互调干扰的及时规避。
(2)做好信号过滤工作。对于互调干扰的产生,目前是无法做到完全解决的。所以对干扰信号的过滤和隔离工作显得尤为关键。目前湛江空管站甚高频台点有5个,其中所有台点的接收机都装备了腔体滤波器,所有发射机都配置了腔体滤波器和隔离器,对干扰信号的过滤和隔离有一个很明显的作用。针对于此,每年还制定了定期对腔体滤波器和隔离器的性能检查的计划,保证地空通信质量。
(3)做好多方联合工作。针对难以探寻、检测到的干扰信号,需加强多方联合,可联合地方无线电管理委员会,共同探查干扰信号实际位置并监听,而后以信号来源位置判定,采用对应关闭手段,保证互调干扰预防效果;
结合以上措施后,互调干扰情况大幅度减少。
3.3邻道干扰预防
以湛江空管站发生实例说明。湛江空管站某台站配置了PAE甚高频系统和海格甚高频系统。某日,经反映此台站海格电台XXX.95MHZ接收机收到PAE XXX.8MHz串扰声干扰。值班人员查看PAE监控,并按程序联系台站值守人员检查现场设备运行情况,同时打开无线电监测软件检测。经查证,现场设备运行环境良好、周边无重大施工影响且无线电监测软件未检测到干扰信号。后续值班人员重放录音,结果发现每当PAE XXX.8MHz频率发射时,在海格电台XXX.95MHz接收机都收到干扰。经分析,由于两个频率之间间隔较小,定位为邻道干扰。
考虑到如果接收机选择性不好,就很容易产生此类干扰,所以针对此情况,海格厂家在海格电台XXX.95MHz增加陷波器后,干扰消失。
经此次案例分析后,对于邻道干扰就有了一定的经验。邻道干扰的预防,在实际检测过程中,可从以下三个角度入手:
(1)频率设置规划。对于邻道干扰来说,相邻频率尽可能不安排在同一个机柜或者台站,在源头进行规避。
(2)过滤设备。类比以上案例,对于相邻频率的设备可以增加过滤设备,如腔体滤波器、陷波器等,并对过滤设备进行一个科学精确的设置和优化,有效滤除干扰信号,减少邻道干扰。
(3)科学、有效增大民航甚高频地空通信电台使用频段与其他频段实际距离,保证空白缓冲频段留足,有效预防邻道干扰[3];
上述几种方式的贯彻落实,能够确保各个部件、设备与使用标准相符合,并做到民航甚高频邻道干扰迅速减少。
3.4杂散辐射干扰预防
杂散辐射干扰较为复杂,在预防起来也相对困难。首先,可以利用低通滤波器滤除杂散干扰信号,同时,尽量选择接地性能良好、滤波性强的发射机,使其杂散辐射保持在一定范围内,将干扰程度降至最低。其次,借助实时监控和不断的测试,提高各类智能设备的管控力度,从而减少杂散干扰的影响,保证飞行安全。
4 结语
民航甚高频地空通信电台存在的干扰极大影响了地空通信质量,针对这些干扰,我们要加以重视并做好预防措施。本文对于常见的干扰类型进行分析并在此基础上提出预防措施。对于每一个干扰的产生,我们要认真做好记录,仔细分析源头,每一次排查干扰都是日后预防的经验。除自身设备外,还存在其他类型设备的干扰,因此政府部门要加强无线电管理,同时民航相关部门也要做好频率使用的规划,不断完善民航甚高频地空通信电台的技术标准,合理科学准确设置各项参数,保证地空通信质量的准确性和流畅性,进而为飞行安全提高强有力的保障。
参考文献:
[1]李冬.甚高频电台干扰的预防和解决[J].电子技术与软件工程,2019(12):27.
[2]黄海章.浅谈湛江空管站甚高频互调干扰[J].空中交通,2017(3):22-24.
[3]蒋奇吰.民航甚高频地空通信电台干扰及预防策略研究[J].数字通信世界,2021(4):71-72.
作者个人信息:
姓名:庞旭东单位:中国民用航空湛江空中交通管理站