机载无线电罗盘电磁干扰研究

张全兴

摘要：机载无线电罗盘是完成飞行训练任务的重要导航设备，其性能正常与否直接影响着飞行安全。本文首先阐述了无线电罗盘的工作原理，指出电磁干扰已成为制约罗盘定向的重要因素，具体分析了超短波电台、电源和控制信号、广播电台对罗盘的电磁干扰，最后总结了机载无线电罗盘抑制电磁干扰的措施。

关键词：机载无线电罗盘；电磁干扰；抑制

Keywords：airborne radio compass；electromagnetic interference；suppress

機载无线电罗盘是完成飞行训练任务的重要导航设备，其性能正常与否直接影响着飞行安全。本文旨在对无线电罗盘的工作原理和受电磁干扰的原因进行分析，并提出机载无线电罗盘抑制电磁干扰的措施。

1 机载无线电罗盘定向原理

机载无线电罗盘能够根据机场导航台发射的无线电信号，通过航向指示器自动指示导航台的方位，引导飞机按照预先设定的航线进行飞行和着陆，其功能正常与否对作战训练和飞行安全起着重要作用。机载无线电罗盘由罗盘天线、罗盘收讯机、控制盒和航向指示器组成。在无线电罗盘天线接收到机场导航台发射的无线电信号时，其环形天线和垂直天线能够根据电波来向测出飞机纵轴与机场导航台的夹角，然后通过航向指示器指示出此角度，即电台相对方位角（DXF），飞行员由此可判定飞机所处的方位。在飞机着陆时，尤其在能见度不好的情况下，飞行员只要始终对准罗盘航向指示器指示的0°飞行，配合无线电高度表、信标机，就可以准确找到机场跑道延长线，进行安全着陆。

2 机载无线电罗盘受干扰因素

随着作战训练任务的增加，航空机载电子设备种类和数量越来越多、越来越复杂，而机上安装空间有限，设备间电磁干扰不可避免。无线电罗盘的工作频率最低且是纯接收类产品，因此其他机载电子设备很容易对其产生干扰。目前，广播电台、电子产品等民用通信设备迅速发展，民用通信设备的工作频率与无线电罗盘的工作频率接近，且发射功率较大，产生的干扰场强也相应较大，无疑会对机载罗盘产生电磁干扰。

形成电磁干扰有三个要素：干扰源、耦合通道和敏感器件。通常情况下，机载电子设备是成品件，随飞机出厂时已固定安装，因此提高无线电罗盘抗干扰能力主要通过修正耦合通道实现。耦合通道是把电磁干扰信号从干扰源传输到机载罗盘的途径。

3 典型干扰现象分析

下面通过几个典型的干扰现象对机载无线电罗盘的受干扰情况进行具体分析。

1）超短波电台干扰机载无线电罗盘

超短波电台的发射功率大于10W，工作频率为30～400MHz，与无线电罗盘的工作频率相差较大。理论上超短波电台发射的信号不会对无线电罗盘产生干扰，但由于飞机的安装空间狭小，电台和罗盘的天线、馈线往往距离较近，超短波电台的语音低频信号容易传输到无线电罗盘的变频级，且场强能达到毫伏级，进而对无线电罗盘的音频和方位信号产生干扰。

某次对飞机进行地面通电检查时，当按下电台发射按钮时，耳机内罗盘接收的导航台语音声音增大，同时罗盘航向指示器摆动5°左右；松开发射按钮时，罗盘定向和语音恢复正常。对比其他飞机并无此现象。检查罗盘收讯机、罗盘天线、馈线及搭铁线连接情况，均符合要求。初步怀疑是罗盘机件性能下降，受到电台发射的载波干扰，但依次更换罗盘收讯机、罗盘天线后，故障仍然存在。在从罗盘天线往收讯机方向检查馈线时，发现罗盘馈线与电台的高频馈线在某一段捆扎在一起，两条馈线屏蔽层直接接触，中间无任何隔离措施，初步判定电台发射的无线电波信号通过其高频馈线耦合到了罗盘馈线上，进而对罗盘的接收信号产生干扰。重新规范电台馈线的走向，使其与罗盘馈线隔开，多次进行通电检查，故障现象彻底消失。

2）电源和控制信号干扰机载无线电罗盘

机载无线电罗盘工作需要外界供电系统提供电压来保障，供电系统按来源可分为机上发电机和机外航空蓄电瓶、地面电源车供电，按性质可分为直流27V和交流115V/400Hz。同时，在无线电罗盘中，也会输入一些控制信号来改变其工作状态。电源系统和控制信号电压不稳定、品质较差时会产生纹波等干扰电压，干扰电压通过电源通路进入罗盘放大处理单元，与有用信号进行叠加、调制，从而对有用信号产生干扰，进而影响无线电罗盘功能的正常实现。

某次用地面电源车对飞机进行通电检查时，发现罗盘航向指示器指针摆动10°左右，且耳机内语音信号有杂音，更换其他罗盘频率通电，该现象仍然存在。当地面电源车离罗盘天线较远时，故障现象减弱；更换航空蓄电瓶进行通电，无线电罗盘定向正常，语音信号清晰，故障现象消失，发动机试车时进行罗盘通电检查，故障现象也消失；进一步用示波器检查地面电源车输出的27V直流电压波形，发现地面电源车的纹波电压远大于标准值，可以判定是地面电源车产生的干扰信号影响了罗盘对有用信号的接收，从而影响了罗盘的导航和语音功能。对地面电源车的电瓶接线柱进行清洁，检查电源车接地良好，重新进行罗盘通电检查，罗盘定向准确稳定，语音信号清晰无杂音，故障彻底排除。

3）广播电台信号干扰机载无线电罗盘

早期由于机场地面导航台数量不足，无线电罗盘的设计思想是利用广播电台发射的中波信号进行定向，随着技术的进步，机场配套的地面导航台已达足够数量，不再需要使用广播电台进行定向，但广播电台的数量仍增长迅速。无线电罗盘的工作频率为150～1799kHz，广播电台的工作频率一般为500～1700kHz，与无线电罗盘工作频率有交叉，且发射功率较大，能达到20kW左右，必然会对无线电罗盘的接收端产生干扰。

广播电台信号对无线电罗盘产生干扰主要以交叉调制和互相调制两种方式出现。交叉调制是指当地面导航台发出的有用信号和广播电台发出的干扰信号同时存在时，干扰信号寄生调制在无线电罗盘的工作频率上，这种情况下即使是无线电罗盘接收机的滤波电路也不能对干扰信号进行消除。互相调制是指两个广播电台信号先进行互相调制后产生干扰信号，然后与有用信号同时进入无线电罗盘接收端。

某次进行导航科目训练，本场导航台频率为255kHz，飞行过程中多架飞机反映在飞机驶入某一路段附近时，无线电罗盘航向指示器在360°范围内无规律摆动，且耳机内罗盘语音信号杂乱。由于是在特定地点才出现的故障现象，基本可以断定是无线电罗盘受到此区域的电磁信号干扰，后来连续几天的飞行中，飞行员反映此现象仍然存在。通信部门给无线电管理处发函反映此情况，事后与无线电管理处沟通了解到该路段存在一个频率为580kHz的黑电台，又因当地城市新闻频道电台频率为837kHz，两个广播电台信号的差值为257kHz，正好在本场导航台工作频率（255kHz）的频带之内。对黑电台取缔后，飞机再通过此空域时机载无线电罗盘工作恢复正常。

4 机载无线电罗盘抑制电磁干扰基本方法

机载无线电罗盘抑制电磁干扰应该从三方面入手：干扰源、耦合通道和提高自身性能。从理论上来说，抑制电磁干扰的首要途径是从干扰源入手，但实际上有些干扰源是飞机正常配备的电子设备或是来自外界不可控因素，因此抑制电磁干扰主要从提高无线电罗盘接收端抗干扰能力和减弱电缆间的耦合两方面入手，具体方法包括：1）提高无线电罗盘系统的动态范围要求；2）提高无线电罗盘接收机的选择性；3）对机载电子设备和电缆做好屏蔽；4）在电源线、信号线的输出端安装滤波器； 5）电缆之间布局合理，接触的地方用包扎带缠绕隔离；6）各电子设备搭铁线接地良好。

5 总结

机载无线电罗盘频率低、工作在中长波段，属于典型的敏感机件，虽然与飞机上其他的电子设备交联不多，但时常会被干扰而产生语音噪声、定向速度慢、罗盘指针摆动大甚至不定向等故障，解决这些干扰可以通过合理安装罗盘天线位置、提高罗盘自身性能、规范其他机载电子设备的信号强度来实现，同时还要查出外部的干扰源，比如广播电台、交联的电源系统、线路的铺设、电缆屏蔽线的搭铁等，影响因素十分复杂，需要科学的分析和经验的积累才能有效地排除干扰。