甚高频VHF谐波干扰分析

徐丽娜

（民航山西空管分局，山西 太原 030031）

0 引言

在民航通信设备中，甚高频占有非常重要的地位，甚高频设备的运行可靠性对飞行安全起着至关重要的作用。因台站与信道的增加以及电磁环境日益的恶劣，民航甚高频各频段较易受到干扰，其中常见的对民航VHF使用有较大影响的干扰有：杂散输出、接收发射互调和电磁环境噪音干扰[1]。

1 杂散辐射输出和收、发信机的互调

在发信机标称（载波）频率信号以外的其他杂波被称为杂散辐射。采用低通滤波器去除高于二次谐波的频率分量，其中容易形成干扰的是信号强度较强的低于二次谐波的频率分量。民航VHF电台多使用宽带天线，当带宽覆盖杂散辐射产生的频率时，则会加重干扰。杂散辐射能在很宽范围内对邻近信道产生干扰的原因就是其频谱复杂，信号较强，通过对杂散辐射强度进行限制可以消除其干扰。中国民航行业标准《甚高频地面通信地面系统第1部分：话音通信系统技术规范》中规定，VHF设备在1MHz～1GHz范围内的杂波抑制能力≥80dB[2-3]。

作用在通信设备上的两个或多个不同频率的信号，由于非线性器件的作用会产生谐波和其他组合频率分量，其中与有用信号频率相近的分量对通信设备造成的干扰叫做互调干扰。

在各VHF台站天线之间、共用天线系统之间，因信道隔离度不够或前级串扰等原因，使一部分发射机信号进入另一部发射机，并在该发射机的输出中产生互调，产生新的频率分量与有用信号一起发射出去，对邻近的收信机形成干扰即发射机互调。

当两个或多个强干扰信号进入到收信机的前端高频放大和混频器时，因晶体管的非线性作用，经过混频产生出落入收信机通带内的互调产物即是接收机互调。

在互调干扰中影响最严重的是三阶互调。两个不同的信号在同一个线性系统中，因非线性因素影响导致一个信号产生的的二次谐波分量与另一个信号的基波产生差拍（混频）而所产生的寄生信号即是三阶互调。如F1产生的二次谐波即二阶信号是2F1，与F2产生寄生信号即一阶信号2F1-F2，这两个统称为三阶信号，2F1-F2，2F2-F1被称为三阶互调信号。因F2、F1信号频率接近，造成2F1-F2、2F2-F1对原基带信号F1、F2产生干扰。在ETSI EN 300 676－1技术特性中指出互调衰减是发射机避免有载波的存在和通过天线进入发射机的干扰信号引起非线性元件产生信号的能力。在民航行业标准中规定移动台和固定台设备在两个互调信号分别间隔标称频率为100kHz、200kHz时，互调抑制能力≥70dB[4-5]。

2 不同频率间隔谐波干扰分析

对放置在两个不同台址的电台之间产生的谐波进行分析。地点1：PAE发射机共用系统通过腔体连接合路器到天馈，载波频率F0=119.2MHz；地点2：RS XU4200收发一体单机（机内设置low noise未接滤波器）。地点2环境噪声RSSI=-112dBm，地点1与地点2间收发天线距离为100m。依据当电波传播路径远离地面，大气对电波传播的影响可以忽略时采用自由空间传播模型以获得自由空间传播损耗，工程上公式简化为：

其中，L为损耗（dB）、d为传播半径（km）、f为频率（MHz）。

由此得到两地点间的路径衰减为：

滤波器、合路器和线缆衰减合计估算为4dB，地点1PAE发射机载波频率为119.200MHz，发射电平为47dBm，所以地点1到地点2接收天线的电平为：47dBm-54dB-4dB=-11dBm，在表1中由仪器实际测得接收机的RSSI电平为-16dBm。

PAE T6T发射机的技术性能指标为：杂散输出≤46dBm；在大于载波频率500kHz处测试并且调制度小于90%；谐波输出≤36dBm。

PAE B6350 IP发射机的技术性能指标为：噪声输出≤155dBc/Hz at>2MHz offset；谐波输出≤36dBm；杂散输出≤46dBm >500kHz from carrier。

取发射机谐波输出为-36dBm，腔体、合路器以及电缆衰减合计估算为4dB，发射机频率为119.225MHz的谐波电平为-36dBm，所以到地点2接收天线的电平为：-36dBm-54dB-4dB=-94dBm，地点2接收机的RSSI电平应为-94dBm，除非增加天线距离否则这个干扰电平难以避免。当偏离载波500kHz以上时，按杂散干扰考虑，电台指标中杂散电平为-46dBm，则-46dBm-54dB-4dB=-104dBm，该干扰可有效避免。

当地点1发射机119.2MHz发射时，使用干扰分析仪记录的波形如图1所示，图中可见偏离载波500kHz之内谐波电平逐步下降，且谐波频率间隔不一定，每次测试谐波的位置也不固定。图2的谐波特征较明显。

常用电台的相关指标：

（1）RS SU250A

谐波发射：-80dBc(标准模式）或≤54dBm（模式4）；

杂散发射：-90dBc(标准模式）或≤54dBm（模式4）。

（2）OTE DTR

杂散辐射：-46dBm；

频率范围：30MHz～1GHz。

（3）RS SU4200

杂散辐射≤-93dBc(at full output power)。

表1 不同频点处RSSI 电平实测值

3 减少谐波影响的方法

（1）增大发射机天线间隔离度，在中国民航行业标准中规定甚高频设备信道隔离度≥70dB，多振子天线振子间隔离度应≥25dB。

（2）在共用系统中采用单向隔离器件，如单向环形器、3dB定向耦合器等。

（3）降低收信机的射频非线性。

（4）收信机在前端接腔体滤波器，达到降低插入损耗、提高选择性，衰减干扰信号，改善互调性能的目的，使干扰信号不能进入高频放大和混频级。民航VHF设备技术标准要求：腔体滤波器插入损耗应≤1.5dB，相对于中心频率±500kHz处的阻带衰减应≥15dB。

4 结语

民航甚高频设备出现干扰会严重威胁飞行安全，应充分分析干扰产生原因，从系统内部和外部环境等方面采取有针对性的措施以降低干扰程度、提高设备运行可靠性。