浅谈三峡河段VHF干扰现状

司马俊杰

摘 要：本文分析了三峡河段VHF系统的应用情况，对存在的干扰问题从技术上进行分析、归类。

关键词：VHF；通航调度

1 概述

长江三峡——葛洲坝河段位于长江上、中游连接处，在59km的江段上横亘着三峡、葛洲坝两座世界级大型水利枢纽。

三峡河段甚高频无线电话通信系统（以下简称VHF系统）主要由船闸运行、通航指挥调度、海事监管、锚地指泊、通信联系等通航业务管理固定岸台、中继站和移动手持台构成，其业务使用涉及到辖区水域船舶交通组织、通信沟通、助航服务等环节，贯穿于船舶通过三峡河段监管调度服务的全过程。

从系统架构来看，VHF系统主要由中继站、固定岸台和移动手持台构成。中继基站分布于宜昌局、南津关、石牌、乐天溪、坝河口等通信站点，实现了CH06、CH09、CH10、CH11、CH14、CH15、CH17等频段在辖区内的功能性覆盖。业务范围涵盖船闸运行、通航指挥调度、海事监管、锚地指泊、通航信息联播等。它不仅是实现船—船、船—岸间实时通信的重要手段，还是实现现场调度、远程指挥和交通组织、应急救助的重要通信联络方式，已成为三峡通航管理不可或缺的重要核心业务系统。多年的应用实践表明，VHF系统运行的稳定、可靠、通畅，将直接影响三峡河段内调度指挥和交通组织的质量与效率。

2 应用现状

随着近些年三峡河段信息化的发展，VHF设备和系统的陆续建成和即将建设的VHF系统，使得三峡河段的VHF频段使用更加紧张和困难，彼此间的频道和三阶、五阶互调等干扰也将越来越明显，从而严重制约了各项通航业务通信联络的正常进行。VHF系统是船岸交互的重要手段，犹如船岸间调度指挥、安全监管等业务操作实现的嘴巴，与通航安全紧密相连。因此，VHF系统面临的干扰问题，将严重影响三峡通航的指挥调度与通航安全，给三峡通航的安全、稳定、高效带来影响。

另外，随着VHF技术的发展，新的VHF系统不仅仅是过去功能单一的甚高频无线电话通信系统，并逐步朝着数字化、IP化、智能化的方向发展，藉由通信设备数字化，组网方式IP化，调度终端智能化发展为新的综合性无线调度控制系统。

3 问题分析

3.1 导致三峡河段内的VHF信号干扰

随着长江经济带的快速发展，民用无线电的使用日益增多，从而导致三峡河段内的VHF信号受干扰的情况也日趋严重。VHF干扰不仅使三峡河段内船岸通信受到影响，同时也给船舶安全航行带来了极大的隐患。无线电干扰通常分为同频干扰、互调干扰、邻道干扰以及阻塞干扰。

3.1.1 同频干扰

同频干扰是指在不同地区提供通信服务的设备之间，由相同频率的无用信号所造成的干扰，也称为共信道干扰。同频干扰的产生主要是由于两个地面通信台站之间的距离小于同频复用最小安全距离，造成其中一个通信站的发射信号耦合至同频复用台站时，大于其能够容忍的最小干扰信号功率，从而影响该台站的通信质量。

3.1.2 互调干扰

互调干扰是指当两个或多个信号在非线性电路中互相影响，产生出同有用信号频率一样或相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰，其中三阶互调最为严重。

3.1.3 邻道干扰

领道干扰是在同一基站内分配了多个频道，这些频道的频率间隔很小，如果设计不合理可能会发生收发信机之间的邻道干扰问题，降低接收机效能。邻道干扰有两个方面，一是发射机主频发射对邻道工作的接收机的干扰；二是发射机带外无用发射对邻道接收机的干扰。邻道干扰的产生和抑制涉及到发射机的寄生辐射、接收机的选择性和邻近频道间隔等多方面的因素。

3.1.4 阻塞干扰

阻塞干扰一般是指强信号对弱信号的抑制作用。当有强干扰进入接收机高频前端放大镜后，由于非线性的影响，使晶体管的跨导下降，或可能完全进入饱和或截止区，这样就造成输出端的有用信号减小，甚至是晶体管完全阻塞，使有用信号的输出为零。此外，如果混频器前端用电容耦合，在强干扰作用期间，电容被充电而生成的电压也可能使晶体管在信号过去的一小段时间处于饱和或截止而不能工作。

3.2 三峡河段VHF系统干扰现状

近几年来，三峡河段多次发生了VHF信号干扰，直接影响到系统的使用。通过2011年至2014年的干扰情况进行统计分析发现，干扰现象主要表现为噪音、啸叫、串台、无接收信号等，主要涉及以下几个方面的问题：

3.2.1专用频道使用不规范

实际使用中，来自各地的船舶除业务通话在专用频道上进行外，其他非此类业务通話也在此频道进行，导致专用频道成了“通用频道”，严重影响了正常的业务通信。

3.2.2 地方船舶电台对长江三峡水上通信规定不熟悉

三峡河段水上业务涉及通航、过闸、锚泊、港口作业等多项业务，该区域所使用的专用业务频道较多，有些船舶对水域的VHF通信规则不太熟悉，随意使用频道，从而干扰了正常的通信业务。

3.2.3 频率使用和指配方面的问题

一些地方单位陆地电台不按核定频道工作，随意转换频率，超占使用长江水上公众安全业务频道或其他非指配的通信频率，造成对其他正常通信的干扰。

3.2.4 设备方面的问题

该问题主要是因为设备在建设、安装、使用、搬迁过程中，因设备布局、故障等原因而产生的干扰。

3.3 三峡河段VHF干扰原因分析

3.3.1 同频干扰原因分析

三峡河段因调度指挥、海事监管、船闸运行等通航业务的需要，建设的CH6、CH9、CH10、CH14、CH15、CH17等6个频道，均采用了同频复用方式实现功能覆盖。具体频道的地区复用情况如表1：

VHF系统设计时，均应考虑同频复用的最小安全距离，合理设置基站站址。通过表1分析，坝河口、石牌、南津关三个基站的距离相对较远，理论上存在同频干扰的可能性非常小。对照干扰统计表，三峡河段内也未出现同频干扰造成的干扰。

3.3.2 互调干扰原因分析

在VHF系统互调干扰中三阶互调最为严重。三峡河段在用VHF频道多，频率相对集中，对在用的8个频道进行三阶互调计算结果如表2。

由表2得出三峡河段使用的频道中有三阶互调干扰的固定频道组合，见表3。

对照上述表格，分析得出部分频道存在互调干扰的可能性较大。

2013年发生的CH09干扰是一次典型的互调干扰。CH09为长江信息联播频道，该频道主要用于定期发布水情信息。联播的频率较低，设备运行正常，该频道与CH11产生的三阶、五阶互调干扰并不明显，维护部门仅收到少量干扰申告，干扰无规律。后因原设置的CH08（信息联播频道）调整至CH09后，干扰故障明显增多。经连续监听，并分析坝河口区域在用频道后，用频谱分析仪对频带进行测试，发现CH09的频带变宽后，与CH08、CH10的频率范围有重叠。这种宽频信号造成了CH08、CH11和CH14的三阶互调，CH09、CH11和CH15的五阶互调，影响了通航业务的正常运行。通过更换CH09设备的滤波器以及调整天线，有效的消除了此次干扰。

根据近两年的故障分析表的分析，其中由无源器件引起的互调干扰有2次。其主要原因是三峡河段气候潮湿多变，而基站及终端设备多安装在外围无人值守机房，天馈线及接头等无源器件暴露在空气中，长时间的自然腐蚀对设备造成了损坏，因此無源干扰的现象时有发生。如三峡船闸北线17频道发生的干扰，船台背景噪声大，经过详细的检查，发现是天馈线的接头锈蚀严重，更换接头后干扰消失，这就是典型的无源器件接触不良造成的无源干扰。

上述分析也可看出，产生互调干扰需要有固定的频率组合关系，干扰有足够大且相关台站同时工作。这三个条件只有同时具备时，互调干扰才能发生。因此，从技术上来说，对互调干扰的分析和查找有相当的困难，其所造成的影响面较大，构成的危害也大。

此外，由于在对VHF系统设备选型时进行了比选，选用较好的性能的设备，发射机与接收机互调干扰现象暂未发生。

3.3.3 邻道干扰原因分析

理论上相邻的频道共址建设，在设备性能下降时，极易出现邻道干扰。以坝河口为例，2013年CH09干扰CH11的主要原因是CH09设备的滤波器老化，发射频带较宽，干扰CH11的正常通信。造成这类干扰的主要问题是三峡局通信频率过于集中，共场地收发设备多。目前，坝河口有4个频道，石牌有6个频道，南津关有6个频道，相邻的频道有CH09、CH10、CH11以及CH13、CH14、CH15。因此，在新增频道时，需采用频率间隔大的频道。

3.3.4 阻塞干扰原因分析

近年来，随着经济的高速发展，民用无线电设备的增多，船岸通信信号经常遭受非法大功率电台的电磁波干扰，现已成为一种主要的阻塞干扰原因。三峡河段的船舶调度频道在近3年的时间里也曾多次遭受无线电台的干扰。同时，三峡河段内VHF系统也出现过因基站设备的射频开关损坏，导致设备处于长发状态，造成其它设备无法正常接收信号，形成阻塞干扰。因此，依法使用无线电台及做好设备运行状态监控是非常有必要的。

4 结论

根据对三峡河段发生的干扰现状进行实际分析，可得出结论主要造成三峡河段VHF信号干扰的原因集中在三阶互调、邻道干扰和阻塞干扰这三种情况。要改善目前三峡河段的VHF信号干扰，相关管理单位及部门需要着重针对以上三种情况进行干扰控制的对策研究和管理。