民航甚高频地空通信远距离同频话音干扰分析

杨健

【摘要】    本文为保障民航通信质量将展开相关研究工作，主要对民航甚高频地空通信远距离同频话音的技术形式进行论述，随后分析同频话音远距离传播时的干扰因素，最终提出抗干扰策略。采用文中策略可以给同频话音远距离传播提供抗干扰保护，让民航通信质量增高、稳定，有利于航空安全等。

【关键词】    民航    甚高频地空通信    话音干扰

引言：

甚高频地空通信远距离同频话音是当前民航通信的主要技术，其具有话音清晰的特点，因此得到了非常广泛的应用，而且具有很好的效果。但与其他同类技术一样，该项话音技术在使用时会受到干扰，干扰的存在就会导致话音变得不够清晰，甚至出现较长时间的中断、断续的情况，使得民航航行时不能很好的与地面通话。在这种情况下，民航难以正确的对当下情况作出判断，增大了航行风险，因此有必要对民航甚高频地空通信远距离同频话音的干扰情况展开分析，旨在了解成因、做好应对。

一、民航甚高频地空通信远距离同频话音技术形式

1.1大气波导

利用大气波导进行话音通信传播是该同频话音技术的主要形式之一，其基本原理如下：在特定的气象条件下进行近地面电磁波传播，传播时电磁波在大气折射的作用下会折弯转向地面，在折弯曲率达到一定水平后（超过地球表面曲率）一部分电磁波会陷入厚度恰当的大气层中，该大气层可以在一定程度上封锁这一部分电磁波，使得这一部分电磁波在该大气层的上下边界中来回折射，并朝前传播，其具体表现类似与金属波导管中的电波传播形式，最后朝前传播的信号就可以被目标接收，实现相互通信的Udine。大气波导在不同的气象条件下会发生特定的变化，诸如表面波导、蒸发波导、拾升波导等各种情况，不同波导形式的高度、陷入深度、折射率等存在差异，因此在进行民航甚高频地空通信远距离同频话音传播时要慎重选择。另外，大气波导必须满足四大特征实现传播：1.近地层中的任意高处要存在大气波导;2.大气层的最低陷获率不得超过电磁波的频率;3.电磁波发射位置正确，即任意波导传播中电磁波的发射位置必须处于大气波导内部，除拾升波导以外，其余波导的发射位置最好是大气波导内中部，而拾升波导可以从中部发射，也可以从波导底部发射，但在底部发射时必须保障发射源与波导底部的距离不能太远，且波导本身的强度要足够高;4.电磁波发射时的仰角不得超过临界仰角[1]。

1.2对流层散射

对流层散射也是同频话音技术的一大形式，其基本原理为：对流层是地球大气层的构成部分，位于大气层最底部，其最高位置与地面之间的距离不过十余公里，较近的距离使得无线电波（对流层散射中需要使用无线电波）可以轻而易举的接触、进入对流层。但对流层内部非常混乱，基本上人们熟知的各种天气现象均来源于对流层，而这些天气现象的变化对于无线电波而言是天然的不均匀介质，散射特征明显，因此当无线电波与不均匀介质接触后，将沿途不断折射，还会被不均匀体再次辐射，如此循环就形成了对流层散射，散射后的无线电波即可被目标接收。值得注意的是，对流层散射的出现时间比较早，因此在长时间的研究下该项通信传播技术出现了多种分类，其中较具代表性的包括以下几个方面：1.湍流非相干散射，即大气湍流的运动会产生大气涡旋，而任意涡旋都可以充当不均匀介质，且当无线电波与涡旋接触，涡旋还会变成偶极子，使得电波能量二次辐射，这个辐射过程中产生的散射信号相互独立，互不干预，目标要接受的就是所有不相干信号的矢量和;2.不规则层非相干反射，即对流层中有温度不同的冷暖空气团，这些空气团接触后会发生剧烈反应，形成锐变层，借助锐变层即可进行非相干反射传播，而因为每个锐变层都没有规则可言，所以这种非相干反射传播具有不规则性。

二、民航甚高频地空通信远距离同频话音干扰因素

2.1甚高频通信系统隔离度不当

在大气波导理论中高频通信系统隔离度不当会带来干扰，即当前甚高频地空通信远距离同频话音通信的主要设备是甚高频天线，该天线通常采用垂直极化方式进行设置，这样能让信号的覆盖范围进一步增大，而且具有非常稳定的辐射效果，但在整体上这种方式对收发两端天线的间距提出了严格要求，若天线间距不当就会导致信号受到干扰。原理上，电磁波在大气环境中进行波导传播属于自由空间传播，传播是的信号损耗公式为Lfs（dB）=20lgd（km）+20lgf（MHz）+32.44，由公式可知信号传输中的损耗与频率f、距离d正向关，当f、d增大，Lfs也会增大，增大规则为f、d增大一倍，Lfs增大6dB。依照这一原理，当电磁波频率为120MHz，且传输两端距离为100km时，信号损耗值约为120dB，在这种情况下如果甚高频通信系统的收发天线间距不当，就会出现同频话音干扰，具体表现为信号降低减弱、信号终端等。另外，在甚高频通信系统隔离度不当的情况下，当民航飞机的海拔高度较大、电台接收门限较低时，飞机落地也会出现同频话音干扰[2]。

2.2同频异址信号

在对流层散射理论中，民航甚高频地空通信远距离同频话音的传播可能会被同频率，但地址各异的信号所干扰，原因在于对流层散射的传播环境并不稳定，因此必须严格控制无线电波的频率才能保障传播到位，具体频率为118MHz至136.975MHz，这使得无线电波频率相对固定，在这种情况下如果周边存在频率相同的信号，就可能导致通信受到干扰。同频异址信号对民航甚高频地空通信远距离同频话音的干扰在近些年越来越常见，起因为：1.民航班次数量增大，使得通信需求同样增大，而民航无线电频资源有限，因此在整体通信中很可能出现多个民航飞机通信频率相同的现象，这就形成了同频异址信号，在干扰作用下有可能出现通信混乱现象[3];2.为了保障甚高频信号稳定，一些民航管理组织会在通信范围内设置多个地空通信台站，且每个通信台站的频率相同，这样做确实让地空通信有了安全保障，其频率、台址增多让甚高频信号更加稳定，但多个地空通信台站频率相同也形成了同频异址信号，增大了安全隐患，诸如民航飞机进入两个甚高频台站较差覆盖区域后，往往会受到多普勒效应影响而不能很好的接受信号，这也是同频干扰的一种表现;3.个别民航区域周边存在调频广播一类的设备，这一类设备在使用过程中可能会将频率调节到民航甚高频信号的相同频率水平，这样也形成了同频异址信号，会导致民航交通指挥信息外泄，也会使得民航地空通信时长，对于民航飞行的安全性有不利影響。

三、民航甚高频地空通信远距离同频话音抗干扰策略

3.1做好设备规划与设备管理、维护工作

甚高频通信系统隔离度不当的主要表现是收发端天线间距不当，这种表现就属于设备规划不当，因此要对抗干扰，就必须做好设备规划工作。针对收发端天线间距，建议管制部门在天线布置之前结合电台发射功率、信号衰减度、实际输出功率三大指标与备份电台的测试接收信号强度进行计算，可知当下收发端天线间距是否正确，若不正确则要进行对应调整，使得天线设备间距规范[4]。同时因为抗干扰是一项长期工作，所以在做好设备规划的基础上，管制部门还要重视设备管理、维护两项工作，即同样针对收发天线，管制部门应当安排专人负责天线设备调试、检查，确保天线设备状态正常、符合工作需要，也能第一时间发现天线设备异常，而当发现异常，专人就要负责进行维修、保护，旨在排除异常、降低异常发生率。另外，甚高频地空通信系统中涉及到多种设备，类如与甚高频通讯有关的仪表等，对于这些设备管制部门也不能松懈，有必要根据实际情况进行规划，再展开专门的管理与维护工作，这也是实现抗干扰目的的关键点。

3.2做好通信频率管理、通信环境保护工作

同频异址信号来源较多，主要涉及到管制部门的通信频率管理、通信环境保护两项工作，即因为同频异址信号来源多，不能完全去除，所以在抗干扰目的上，可行性较好的策略就是避免民航甚高频地空通信频率与其他信号频率一致，或者是让两个信号互不接触，这样就能实现抗干扰，而要做到这两点就需要管制部门对通信频率进行管理，并对通信环境提供良好保护。首先在通信频率管理工作上，管制部门要着眼于现实环境，了解周边是否存在同频异址信号，若存在这一类信号就要进行勘察，确认同频异址信号的频率，随后在甚高频地空通信中避开这个频率，可控制干扰影响[5]。同时，管制部门可以根据实际需求设置降噪门限，使得电台抗干扰能力增强，这也是控制干扰影响的一大方法，但缺点在于可能会带来较高成本，因此在使用中要结合实际需求。其次在通信环境保护方面，第一可以适度错开民航飞机起飞班次，这样能避免多架飞机同时使用相同频率，不会产生同频异址信号影响;第二出于预防目的，管制部门在系统建设选址阶段就对周边环境进行考察，尽可能选择干扰源少、干扰力小的地址;第三要重点分析空管地空通信拓扑结构，随后借助滤波器等设备对无线设备前端选择性进行改善。

四、结束语

民航甚高频地空通信关系到民航飞机的正常飞行、飞行安全性，因此其远距离同频话音质量必须得到保障。但在两大民航甚高频地空通信远距离同频话音技术形式中，都存在话音质量干扰因素，说明管制部门必须做好抗干扰工作，该项工作要从管理、保护两个角度出发，秉持预防优先、严格治理的原则进行，这样可以保障远距离同频话音质量。

参  考  文  献

[1]何洋.民航甚高频通信同频差拍干扰的产生与解决[J].数字通信世界，2020（05）：18+49.

[2]鄭瑞康.民航甚高频地空通信干扰分析及解决策略[J].通讯世界，2019（009）：143-144.

[3]杨怀均.民航甚高频地空通信电台干扰及预防对策[J].通讯世界，2019（03）：62-63.

[4]韩泽宇.FREQUENTIS内话系统VoIP模式地空通信配置方法[J].信息与电脑（理论版），2018（15）：169-170.

[5]胡石根，谢来阳.VOIP技术在VHF通信系统中的实现机制[J].电子测试，2018（09）：68-69+65.