空管二次雷达干扰的分析与排除

杨宁宁



空管二次雷达干扰的分析与排除

杨宁宁

民航吉林空管分局，吉林 长春 130039

二次雷达是当前空管工作中不容忽视的重要支持力量。首先从二次雷达的工作机理开始着手展开分析，指出对其形成干扰的几个主要因素，而后在此基础之上，就如何切实消除干扰影响，提升二次雷达工作效率进行了讨论。

二次雷达；工作机理；干扰；优化

空管二次雷达（SSR，Secondary Surveillance Radar），在实际应用中也会被称作为航空交通管制雷达信标系统（ATCRBS，Air Traffic Control Radar Beacon System），其在工作过程中，与民航飞机实现制定频率的电磁波脉冲信息沟通，并且因为这种信息的交互特征而被称为二次雷达。在使用过程中，由于空管二次雷达在现阶段技术层面的局限特征，决定了其比较容易受到干扰，影响到整体民航系统运行的可靠性。因此干扰的确定和排除，就成为空管二次雷达保障工作中的一个重点问题。

1 二次雷达的工作机理分析

目前，我国的二次雷达系统，多采用单脉冲技术。这种系统通常由两个部分组成，即室内和室外。市内部分包括大垂直孔径（LVA）阵列天线、驱动马达、变速箱、旋转铰链、方位编码器以及安全互锁开关等；室外部分则包括双通道询问机、天线控制单元、本地监视与控制器、雷达维护显示器等共同构成。在这样的体系框架之下询问系统作为整个二次雷达体系的核心部分，又包括射频驱动模块、功率放大器、接收机、模式产生器以及点迹录取器等部分。

一次雷达系统可以直接通过获取反射回波，来确定目标的位置。但是二次雷达只有与机载应答机协同工作，才能实现对于目标的确定。具体而言，它是从二次雷达系统的地面站，经由天线发送一组询问编码脉冲，并且只有机载应答系统接收到改组信号，加以答复的时候，二次雷达才能确定目标的具体位置信息。从功能数据的角度看，二次雷达可以为工作人员提供飞机的方位、距离、高度与识别码几个方面的主要数据，进一步成为工作人员对飞机展开进一步调度管理的重要依据[1]。

二次雷达的干扰具体可以分为脉冲干扰和连续波干扰两种。脉冲干扰的来源，有可能是二次雷达本身发送出的脉冲信号经过反射而形成干扰源，也有可能来自其他雷达或者机载设备所发射的信号，测距仪等无线设备，同样有可能成为干扰源。连续波干扰的来源，则有可能来源于其他地面通信系统，如视频传输系统或者公众移动通信系统等。

从干扰的表现形态上看，扰环效应、多径效应以及大气波导环境影响是比较常见的几种。扰环效应指对于雷达发射天线而言，除主瓣发射询问脉冲功率以外，还会存在副瓣泄漏部分功率。也就是说，在有限的距离范围内，应答器可能被旁瓣触发，并且在全方位上均有应答信号，造成扰环效应。多径效应，则是信号在传输的过程中并非保持同一直线路径，而是经过反射最终达到接收端。这样的情况下，接收端就会接收多个强弱不同的信号，并且彼此之间存在时间差，因此形成多径效应。最后，对于大气波导环境影响这一干扰因素，主要是大气边界层，尤其是在近地层中传播的电磁波经过折射，导致其传播轨迹弯向地面的情况。当曲率超过地球表面曲率的时候，电磁波就会被捕获在大气层内，形成大气波导传播。在大气波导的作用之下，雷达会产生电磁盲区。对于二次雷达而言，如果遭遇此种环境，当大气波导的厚度和强度足够大的时候，二次雷达的发射波和应答波同样就会被此种环境所俘获，造成雷达的失灵[2-3]。

2 空管二次雷达的干扰排除与优化

空管二次雷达干扰问题的优化，需要瞄准上述三个主要干扰来展开。

对于扰环效应来说，可以考虑采用两个发射通道，选用不同的发射功率。发射信号能量经收发转换开关、射频切换开关，经由不同的天线实现信号发射。如果二次雷达的询问信号调制脉冲为P1以及P3，并且用P2表示旁瓣抑制脉冲，则以P1-P3功率实现发射的波束的高增益部分为主瓣，而以P2作为发射功率的部分则为副瓣。应答器通过比较不同信号来源的功率大小，即可确定出旁瓣询问信号。雷达天线副瓣位置范围内的飞机在接收到异步询问的时候会给出应答，这种应答同样会带来干扰。对于此种状况，可以考虑利用单脉冲二次雷达两个波瓣的特征展开分析。和波束、和差波束同时接收应答信号，并且将两个接收机获取到的信号进行对比，如果P2发射功率之下的信号较大，则可以确定为副瓣区域内的应答信号。

多径干扰，可以采用单脉冲测向技术进行解决。在二次雷达中引入滑窗处理技术，能够剔除系统自身的干扰和多径干扰，提升实现目标检测概率。单脉冲技术可以通过比较和通道与差通道的信号，来精确测定每一个应答脉冲的到达角，进一步确定出应答信号来自询问天线中心的左侧还是右侧。在必要的情况之下，通过精确测量一次应答的一个脉冲的和、差通道信号比，确定飞机的方位角。这些都有助于排除干扰。除此以外，大气波导的相关研究同样为雷达装备的建设提供了诸多可靠依据[4]。

实际工作中，除了上述针对常见主要干扰源进行治理的举措以外，还应通过雷达信号的分析，发现其中的干扰问题并且加以排除。对于飞机雷达频繁掉点的区域，应当结合专业检测车来展开重点排查，并对附近基础设施接线桥进行逐一排查，确定除雷达正常工作时产生的信号之外是否存在其他干扰信号。在这个过程中，应关注不同时间段内雷达掉点发生的具体情况，在无线电监测车的帮助下展开信号分析，并且确定其中是否存在瞬发信号。

在排查二次雷达干扰的过程中，应首先确定干扰信号的来源，确定干扰来源于系统内部还是外部。对于系统内部的干扰源，应由技术人员指导相关用户展开设备的优化，考虑重新妥善安装或者对设备进行更换。如果干扰源位于系统的外部，与雷达系统内部的设备无关，则应对相应的民航空管区域进行排查并且适当展开延伸，注意在排查的过程中引入相关专业检测设备，扩大干扰信号来源分析效用[5]。除此以外，还应注重对既有条件展开合理和充分的利用，尽可能地将监测设备接入用户雷达的接收天线中，借助雷达的优势确定干扰信号来源，提高排查工作效率并且优化排查效果。注意在排查的过程中进行综合分析，避免落入既有思维框架，从而实现对于二次雷达干扰分析的提升。

3 结论

对于二次雷达的干扰问题，实践中只有不断深入，发现细节并且不断展开完善工作，才能获取良好效果。技术人员应当综合其专业优势以及实践经验，从多个层面多个角度综合考量实际情况，对干扰空管二次雷达的各种因素进行排查，并制订出具体的处理方案，不断提升民航通信环境整体稳定性。

[1]陈娇，肖希. 对航管二次雷达干扰现象的分析[J]. 舰船电子工程，2013，33（5）：90-92.

[2]富尧，富元群. 民用航空无线导航基础及二次雷达干扰排除[J]. 中国无线电，2010（10）：45-46.

[3]张尉，徐炎祥. 二次雷达原理[M]. 北京：国防工业出版社，2009.

[4]李旭东，陈冬，程鹏. 二次散射对脉冲激光雷达回波功率的影响[J]. 计算机与数字工程，2012，40（1）：9-10.

[5]张永顺. 雷达电子战原理[M]. 北京：国防工业出版社，2006.

Analysis and Elimination of Secondary Radar Interference in Air Traffic Control

Yang Ningning

Civil Aviation Jilin Air Traffic Control Branch, Jilin Changchun 130039

Secondary radar is an important support force that cannot be ignored in the current air traffic control work. Firstly, starting from the working mechanism of the secondary radar, the paper analyzes several main factors that cause interference, and then on this basis, discusses how to effectively eliminate the interference effect and improve the efficiency of the secondary radar.

secondary radar; working mechanism; interference; optimization

TN958.96

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