摘要：本文主要探讨了民航甚高频通信系统在复杂电磁环境下所面临的干扰问题，分析了现有系统的抗干扰能力，并提出了若干提升策略。通过理论分析和实验验证，证明这些策略能够有效提高民航VHF通信系统的可靠性和稳定性。

关键词：民航甚高频通信系统；抗干扰能力；提升策略

引言

民航甚高频通信系统作为保障飞行安全的重要环节，其稳定性和可靠性直接影响到航班的安全运行。然而，在实际应用中，该系统常常受到各种电磁干扰的影响，导致信号质量下降，甚至出现通信中断的情况。因此，研究和提升民航VHF通信系统的抗干扰能力具有重要的现实意义。

1现状与挑战

当前，民航VHF通信系统普遍采用窄带调频技术进行信息传输。然而，随着航空业务量的增长以及电磁环境的日益复杂化，系统面临着越来越多的干扰源，如同频道干扰、邻频道干扰、互调干扰等，严重影响了通信质量和效率。此外，随着无人机、卫星通信等新兴技术的发展，对VHF频段的需求增加，使得频谱资源更加紧张，加剧了干扰问题。

2抗干扰能力提升策略

2.1 智能天线技术：波束成形与自适应算法

智能天线技术在现代通信系统中的应用极大地提高了信号接收的质量，尤其是在复杂电磁环境下，其优势尤为明显。智能天线的核心在于能够动态调整天线的方向图，即所谓的“波束”，从而聚焦于目标信号来源方向，同时有效地抑制来自其他方向的干扰信号。这一过程依赖于高度精确的波束形成技术和复杂的自适应算法，能够在无需人工干预的情况下实时优化接收性能。波束形成是一种空间信号处理技术，它允许天线阵列将多个天线单元的相位和幅度调整至特定值，以便在所需方向上产生增益最大的主瓣，同时在不需要的方向上形成零点或低旁瓣来抑制干扰。这一过程通常涉及以下步骤：天线单元布局：首先确定天线阵列的几何结构，包括天线的数量、间距及其排列方式；阵元加权计算：根据接收到的信号特征和预设的目标函数，计算每个天线单元的权重因子，用以调整信号的幅度和相位；动态更新：持续监控信号环境的变化，并根据最新数据快速调整权重因子，确保波束始终指向目标信号源。自适应算法是智能天线系统中不可或缺的一部分，它们负责分析接收到的信号强度分布，判断是否存在潜在的干扰源，并据此调整波束方向。常见的自适应算法有最小均方误差（LMS）、递归最小二乘法（RLS）等，这些算法能够在不断迭代中逼近最优解，使天线系统能够适应不断变化的电磁环境。

2.2 数字信号处理技术：提升信噪比与抗干扰能力

数字信号处理（DSP）技术对于提高通信系统的性能至关重要，尤其在面对噪声和干扰时。通过运用数字滤波器和多载波调制技术，可以显著提高信噪比，确保信号传输的准确性和完整性。此外，扩频技术的应用则能在不牺牲信号质量的前提下，有效分散能量，对抗宽带干扰，提高系统的鲁棒性。数字滤波器是DSP技术的核心组件之一，主要用于去除信号中的噪声成分，保留有用的信息。通过精心设计滤波器的频率响应特性，例如低通、高通、带通或带阻滤波器，可以针对性地削弱或完全剔除特定频率范围内的干扰信号，从而使输出信号更加纯净。多载波调制技术，如正交频分复用（OFDM），通过将原始信号分割成一系列较低频率的子载波，可以在频域内分散能量，减少由于频率选择性衰落造成的信号失真。这种技术不仅提高了频谱利用率，还增强了系统对多径传播效应的抵抗力。扩频技术的基本思想是将信号的能量扩展到较宽的频带上，这样即使某个频段遭受强烈干扰，整个信号也不会被破坏。常用的扩频方法有直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）。前者通过伪随机序列对信号进行调制，后者则是周期性地改变载波频率，两种方式都能有效地降低单点功率密度，提高系统的抗干扰能力。

2.3 频率规划与管理优化：规避干扰，提升通信效率

合理的频率规划与管理是确保无线通信系统性能的关键。在VHF频段，为了避免同频道和邻频道干扰，必须采取有效的措施来规划和分配可用频谱资源。动态频率分配机制能够根据实时监测结果，自动选择最佳的工作频率，避免严重的干扰区域，这不仅提高了通信的可靠性，也最大限度地利用了宝贵的频谱资源。同频道干扰是指在同一频率下，两个或多个发射器同时工作而产生的相互干扰。邻频道干扰则是指相邻频率的信号泄露到目标频道内引起的干扰。为了减少这两种干扰的影响，需要精细地划分和调度各个用户的频率使用权限，避免不必要的冲突。动态频率分配机制通过实时监测通信环境，收集关于信号强度、信道占用情况以及干扰水平的数据，然后依据预先设定的规则，自动选择受干扰最少且满足服务质量要求的最佳工作频率。这种方法特别适用于那些存在频繁干扰源的场景，如机场、城市中心等，能够显著提升系统的灵活性和适应性。

2.4 软件定义无线电（SDR）平台：实现通信协议间的无缝切换

软件定义无线电（Software Defined Radio， SDR）是一种革命性的设计理念，它将传统上由专用硬件完成的功能转移到通用处理器上的软件程序上来实现。SDR平台的引入，意味着通信系统不再受限于固定的硬件配置，而是可以通过简单的软件升级或重新配置来支持多种不同的通信标准和协议，极大地增强了系统对新需求和未知干扰的适应能力。传统的无线通信设备往往只能处理一种或几种特定类型的信号格式，一旦需要支持新的标准或者应对新型干扰，就必须更换硬件，成本高昂且耗时费力。相比之下，SDR平台提供了几乎无限的可能性——只需编写和加载适当的软件代码，就能实现对新标准的支持，无论是现有的LTE、Wi-Fi，还是未来的5G乃至6G技术。

2.5 物理层加密与认证机制：保障通信数据安全

在网络安全日益严峻的今天，物理层的加密与认证变得尤为重要。通过在物理层加入加密算法和身份验证机制，不仅可以防止非法监听，还能阻止恶意篡改和非授权接入，为通信数据提供第一道防线，确保其完整性和机密性。物理层加密是通过数学变换对信号进行加密处理的过程，目的是使未授权者无法解读原始信息内容。常见的加密算法有AES、RSA等，它们通过生成密钥对数据流进行编码，只有持有正确密钥的一方才能成功解码。这种技术在保护敏感信息免遭窃取方面起着决定性作用。除了加密之外，身份验证同样重要。认证机制用于确认通信参与者的身份合法性，防止假冒或中间人攻击。常见的认证方式包括密码、数字证书、生物特征等。在物理层实现的认证过程，通常是通过握手协议来进行的，其中一方发送一个随机数给另一方，对方使用私有密钥对其进行加密后再返回，如果解密后的随机数与原数值匹配，则认为认证成功。物理层加密与认证机制的结合使用，形成了双重保护屏障，既确保了信息在传输过程中的保密性，又验证了收发双方的身份真实性，大大增加了攻击者入侵的难度。这对于保护国家关键基础设施、商业秘密和个人隐私来说，都是至关重要的。

结语

民航甚高频通信系统抗干扰能力的提升是一项系统工程，需要从硬件设备、软件算法及网络规划等多个层面入手。未来，随着5G、物联网等新技术的应用，将进一步推动民航VHF通信系统向智能化、网络化发展，为全球民航业带来更高效、更可靠的空中交通服务。

参考文献

[1] 民航甚高频通信中互调干扰的对策研究[J]. 任静.中国新通信，2020（09）

[2] 民航甚高频通信电台干扰及预防措施[J]. 刘儒祥.科技风，2019（08）

[3] 民航空管甚高频干扰情况的调查及处置浅析[J]. 夏玲玉.数字通信世界，2018（12）

[4] 简述民航甚高频通信的互调干扰与预防措施[J]. 胡俊声.数字通信世界，2018（08）