民航同频干扰及频偏设置

王瑞军

【摘要】    文章对民航甚高频同频干扰的产生及原理进行了分析，对国际民航组织给定的频偏设置要求进行了理论分析与解释，最后对实际应用中的频偏设置给出了具体要求，便于维护人员理解频偏设置与维护。

【关键词】    民航甚高频    同频干扰    频率偏置

引言

同频异址台或中继台对于无线电信号增大通讯距离，扩展覆盖范围扮演着极其重要的角色。民航地空通信常使用这两种方式来扩大甚高频（VHF）信号覆盖范围，以便于管制指挥。在扩展信号覆盖范围的同时，因无线电信号特性，这两种方式也带来了无线电同频干扰的问题，给通话质量带来了影响。对于同频干扰，民航业通常通过设置电台的频偏来减小或抑制该干扰。国际民航组织（ICAO）给出了电台频偏设置要求，但并未给出设置要求的具体解释。本文将对民航无线电同频干扰的产生及现象进行分析与研究，并对电台频偏的设置要求进行阐述，便于维护人员正确理解频偏设置并做好同频干扰的处置工作。

一、同频干扰

1.1 同频干扰的定义

所谓同频干扰，原指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰。民航地空通信中，为有效实现VHF信号的覆盖，行业内通常使用同频异址台方式，即在可能存在遮挡的地形附近搭建相同频率的遥控异址台，使多部同频电台有效覆盖服务区域;为扩展VHF信号的通信距离，则采用同频中继台的方式。不论采取哪种方式，都要求两个同频异址/中继台之间信号存在交叉覆盖区域，但伴随而来的是某一航班飞经具有多重同频信号覆盖的区域时，在同一地区能够同时收到不同位置不同电台的相同信号，接收机往往会有啸叫干扰或强烈的噪声干扰[1]，我们将这一类干扰也称为同频干扰。本文所分析的同频干扰即为多重覆盖下的同频噪声干扰。

1.2 同频干扰的产生

同频干扰的产生究其原因为两部及两部以上的同频电台的工作频率相差在音频范围内所形成的干扰。假设某一台站电台载波频率为f，另一部电台载波频率为f+Δf，这里虽然两台发射机标称频率相同，但电台因频率稳定度原因，晶振频率会产生少许偏差，同时由于航班相对于台站的方位不同，在接收信号时还会产生不同的多普勒频移，因此两个同频台站电台载波频率被接收时多少有所差异，并且不可避免。无线电信号在经过非线性器件时将会产生混频效果，根据三角函数积化和差公式：

航班接收机一定会产生一个频率为Δf的低频信号。我们知道人的话音信号频率多数集中在300-3400Hz之间，当Δf刚好处于该频率范围内时，在接收机中即可听到差拍啸叫声，从而影响管制与航班的正常通信。在实际工作中，因电台稳定度差别较小且不可避免，差频Δf往往处于话音频率之间，同频干扰的情况是极易发生的。

二、频偏设置

2.1 频偏设置的作用及要求

根据ICAO国际民航公约附件10，合理设置频偏是解决同频干扰的有效方案。公约建议信道间隔为25kHz的偏置载波系统，任意两个同频电台的一阶外差频率必须不小于4kHz，同时任一电台的载波频偏设置不能超过8kHz[2]。

2.1.1 一阶外差频率不小于4kHz

一阶外差即两个频率经过非线性器件时发生产生混频动作，生成新的频率，其中两个频率之差称为一阶外差。根据前一节分析，当两个频率的一阶外差Δf处于300-3400Hz内时将产生啸叫干扰或強烈背景噪声干扰也即同频干扰。当人为设置频偏后，使两部电台混频后产的差频大于4kHz时，外差频率信号处于音频信号范围外，人耳将不再听到音频噪声干扰，从而有效避免了同频干扰。

2.1.2 载波频偏设置不能超过8kHz

目前国内民航VHF通信系统使用的均为25kHz信道间隔。为使相邻两信道间功率互不干扰，每个信道载波在相邻侧仅有12.5kHz的频率偏移量，如下图所示。通信设备中，通常将语音频率设定在4kHz以内。因此载波在语音调制后，射频信号频率将变为f1±4kHz以内，此时为了不影响领道信号，载波频率偏移可设置最大量为Δf=12.5-f1-4=8.5kHz。为通信保障，ICAO为频率偏移留取了频率容量，因此规定甚高频电台最大频率偏移不能超过8kHz。

2.2 频偏设置要求

根据前述分析，在频偏设置要求范围内进行合理的频率偏移设置是解决同频干扰的有效手段。除上述要求外，在实际工作中，频偏设置还应根据实际台站信号覆盖重数及电台频率稳定度等因素进行合理的设置。具体要求为：

根据信号覆盖重数，设置各台站电台相应的N频偏系统。N为信号覆盖重数;

多重覆盖信号台站的同频电台设置频偏后，频率差值越大越好[3]，但要符合ICAO附件公约要求;

ICAO公约附件建议载波频偏设置如下：

a）2频偏系统，载波频偏设置在±5kHz处。同时要求频率稳定度在±2kHz内;

b）3频偏系统，载波频偏设置在0和±7.3kHz处，同时要求频率稳定度在±0.65kHz以内;

c）4频偏系统，载波频偏设置在±2.5kHz和±7.5kHz处，同时要求频率稳定度在±0.5kHz以内;

d）5频偏系统，载波频偏设置在0和±4kHz、±8kHz处，同时要求电台频率稳定度在±40Hz以内。

三、结束语

同频异址台或中继台现阶段仍是实现民航地空通信信号有效覆盖的必须手段，电台频偏设置则是信号覆盖过程中常常出现同频干扰的有效处理措施。准确理解频偏设置原理，正确设置频偏参数才能保证地空通信的安全顺畅。

参  考  文  献

[1] 孙博峰.同频异址甚高频电台相互干扰监测与控制方法研究[D].内蒙古大学.2015.p13-19

[2] ICAO.国际民用航空公约附件10.第三卷[S].P238

[3] 蔡晶.VHF三偏置载波信号交叉及相关干扰分析[D].中国民航大学.2008.P29-37