民用航空甚高频通信系统互调干扰分析与建模研究

石国勇

民航云南空管分局，云南 昆明，650200

0 引言

现阶段，航空甚高频系统在航空领域有特别广泛的应用，在无线电方面运用的频率最高，这种资源在运用的时候，会出现供求矛盾，并且通信的次数还使通信频率受到一定的影响。因而要对此进行建模分析，在进行干扰排查的同时，也能够提升规划的科学性。

1 无线电监管介绍

无线电干扰是在无线电通信中出现的，这主要是一种或多种发射、辐射、感应或组合形成的无用能量，其会被无线通信系统接收，还会对无线电通信要接收的信号产生影响，通过直接耦合或者间接耦合的形式接收设备信道或者系统电磁能量，其能够造成无线电通信性能降低，质量下降，还容易影响通信。无线干扰一般分成互调干扰、同信道干扰、临道干扰、带外干扰、杂散辐射干扰、阻塞干扰与来源非无线电设施干扰这六种，其中互调干扰就是无线电通信中十分严重的干扰之一[1]。互调干扰产生于两个方面或超出两个方面频率的信号共同输入发信机里，由于电路的非线性会出现第三种频率F0，在F0正好进入一个电台的工作频段中时，这种电台会受到一定的干扰。互调干扰在限制通话质量的同时，还让信号存在一定的失真，导致空中交通管理人员和飞行人员通话困难，甚至无法取得联系。互调干扰也容易导致设备损坏，在发射机调试完成之后，其工作频率处于输电线路的最好谐振点上，此时电路电流是很小的，实际上互调干扰信号让工作电路失去协调，电流逐渐变大，元器件发热比较严重，逐步导致发射机的故障。

在了解电磁频谱资源本身应用的情况下，此时应该针对无线电频展开全面检验，在检查以及分析、运算的前提下，了解电磁环境发展趋势，从而加强对电磁环境的管理，掌握频谱应用状况的同时，制定存在针对性的频谱规划，从而避免出现电磁干扰，让无线业务的运行更加稳定。

2 互调干扰简介

2.1 基础概念

实际互调干扰，这是大部分频率信号在一定的时间内进行信号发送，同时发信机电路第三方频率是F1，进一步让电台信号受到影响[2]。通俗来说就是多于1个频率信号同时被发射或接收时因电路原因形成了有别于之前的新频率，其产生后会对飞机飞行中应用的信号联络造成干扰、失真，严重时将造成信号联络中断。这种情况不仅容易影响到飞机飞行中的通话质量，而且也容易影响到民航指挥的正常性。另外，多线路信号造成的电网瞬间急剧变化造成功率加大和内部电压起伏，也容易造成与信号发射或接收有关的系统元器件运行失调，对飞行设备造成一定的影响，从而导致航空交通人员的通信质量无法得到保证。

2.2 分类与原因

电路非线性属于产生互调干扰的重要来源，其组成部分是接收机、发射机外部效应三种类别。接收机：在这种设备之前的电路中，容易受到非接收频率信号的影响和变频器的非线的影响，互调频率的存在容易进入这种设备，进一步对这种社会形成干扰性的影响[3]。发射机：功放电路中形成的信号可以在有效性调节下出现新型频率，并且这样的频率还会和发射信号一起传递，进一步让得到的信号更加稳定。外部效应：在进行电路发送中，容易存在天线现天线、接触不严、各类型金属接触等原因，这种影响存在一定的非线性，而且作用在射频现场，从而造成很大的干扰。

3 互调干扰形成的作用机理

众所周知，所有线性系统都属于非线性系数。三阶互调就是两种或者多种信号在相同线性系统中，因为非线性因素的出现让一个信号的二次谐波和另一种信号的基波形成差拍之后形成的寄生信号。例如：F1的二次谐波为2F1，其和F2形成寄生信号2F1-F2，因为一个信号属于二次谐波，另一种信号属于基波信号。其能够变成三阶信号，这之中的2F1-F2叫做三阶互调信号，是其在调整时构成的。因为从这两个方面的信号互相之间调制出现差拍信号，因而这样构成的信号就可以称为三阶互调失真信号[4]，出现这种信号的过程是三阶互调失真。因为F1、F2信号通常是十分接近的，还导致了2F1-F12、2F2-F1和原本的基带信号F1和F2十分相似，这种容易影响到原本基带信号F1和F2，即三阶互调干扰，目前状况十分复杂比如包含三种信号在相同的一个线性系统中，比如F1、F2、F3，这不仅形成了以上所讲的三阶互调，而且也出现了三阶互调F1+F2-F3、F1+F3-F2、F2+F3-F1。显然，在整个过程中也容易存在很高阶段的互调，如五阶互调、七阶互调，事实上都是因为高阶互调信号强，导致干扰很轻，所以在通常状况下不会分析高阶互调的干扰，因为三阶互调干扰是最重要的干扰。

4 民航甚高频电台频率干扰制度分析

三阶互调即在相同系统中很多信号有非线性原因的影响，容易产生寄生信号。这种信号实际产生在调制时期，可以称为失真信号，这样的信号会对基带信号形成干扰性的影响。在特别复杂的情况下，高阶段的信号也会出现，并且信号的强弱还会对效果产生影响，在大部分高阶信号中，三阶互调干扰性是很强的[5]。由于接收机接收的信号很多，三阶互调可以分成两种类型：①三阶一型互调，②是三阶二型互调。

5 民航甚高频电台频率干扰分析模型

5.1 对频率范围分析

调频广播信号频率主要把86～107MHz当成采用的范畴，信道宽带属于189MHz，通信频率属于117～135MHz。在集中相邻的两个信号的限制下，一般运用2k1-k2这个公式展开互调频率运算，通过运算可以得出，频率范围在115～130MHz[6]。在频率范围中进行分析可以获得下面两种结论：第一，在115～136MHz甚高频范围中，产生干扰频率的范围是86～107MHz；第二，对民用航空甚高频电台频率获取以及应用，更好的频点范畴是128～136MHz之内，这三个类型的互调干扰可以产生更好的预防效果。

5.2 频率关系模型

民用航空机场甚高频率运用的组别数学关系进行思考互调干扰。目前，采用信息技术对三阶互调展开数值运算的策略十分成熟，其对频率组合积极识别，而且也可以对互调种类进行更好的分析，对干扰频率进行正确的判断。

5.3 互调干扰的策略

在互调干扰出现的来源，提供更加有针对性的策略削弱干扰，具体从发射机、接收机和外部效应这个三个层面实际进行，实际策略如下。在解决发射机互调干扰中，一般运用的策略是：增大天线之间的距离、增大频率的间隔；全方位监控线性动态；完善发射机性能；对不同的干扰针对性地插入高Q谐振腔。在解决接收机互调干扰中，一般运用的策略是：放入衰减器实施，将电平弱化；科学选取输入回路，从而抵御这种干扰；选择的器件要具有平方律性质。在解决外部效应互调干扰中，一般运用的策略是：增强金属之间接触严谨性，打造良好的设备氛围，从而实行有效的防锈处理。

6 减少互调干扰的策略

互调干扰出现要求具有三种条件：①非线性电路；②干扰信号可以进入非线性电路；③互调分量频率和接收机工作率是相同的。上面三个条件，符合一个就不容易形成互调干扰，所以应该运用具体的措施由从上三个层面进行考虑。

6.1 减少发射机互调干扰采用的措施

①每种发射机分用天线中，应该加大天线之间的水平距离，垂直方向也要有隔离距离，防止馈线互相靠近平行敷设；②在发射机输出一段放入高Q带通滤波器，加大频率的间隔；③改进发射机末级效果性能，提升线性动态范畴；④在共用天线系统中，每种发射机和天线之间放入单向隔离器或者高Q谐振腔。

6.2 对减少接收机互调干扰采用策略

①接收机之前放入衰减器，让干扰信号逐渐电平；②接收机输入回路要具备很好的选择性，比如运用很多级别的调谐回路，从而减少进入的有效强干扰；③高放与混频器都要运用具备平方律性质的器件，比如结型场效应管。

6.3 增强运用环境治理

在民用航空等方面的甚高频通信系统运行时，增强对运用环境的管理是十分重要的，因而，要重点从下面两个方面着手。

（1）为了使电子领域不断向前发展，中国政府部门在进行管理的时候，要重视根据民用航空无线电台数目大同时频率也较大的特征，明确完善的法律，而且要明确分析民用无线电台研发、运用的详细规则，进而完成对甚高频通信体系里面电磁干扰问题的解决，营造更好的通信空间。

（2）在民用航空甚高频通信体系运转的时候，为了让电磁干扰产生的概率变低，要重视通过“员工竞技大赛”、“知识问答比赛”等多样化的方式，让机关人员形成更好的甚高频通信系统操控思想，同时指导其遵循电子产品运用的规则，避免电子互干扰等情况的出现，让民用飞机运转的氛围更加安全，符合最好的飞行情况，同时削弱电磁干扰的威胁。

6.4 加装带通滤波器

电磁干扰问题的出现在很大情况下让信号传送的质量受到影响，基于此，为了形成更好的信号传送空间，很好地处理电磁环境的复杂性情况，需要部分技术者在通信题词操作过程中要重视电台输出方面加装带通滤波器，就是削弱临近频道电磁干扰的强度，同时要确保信息的传送成效。将带通滤波器的设计作为前提，在接收天线信号的时候，要根据信号通过双向限幅器、低通滤波器的特征，针对信号进行放大解决，并且在塔台相同频段中设计射频放大器，抵抗出现的电磁干扰目标。另外，针对“嘟？嘟？”之类数据传送声音的电磁干扰情况，比如镜像干扰、杂波干扰等情况，解决的时候要重视干扰源的定位形式，就是要随时获得干扰源部位的数据，同时更好地将干扰信号进行记录，最后对多个干扰性问题进行解决，缩短干扰源排除周期，从而能够达到有效率的电磁干扰解决效果，这符合信号传送的需要。

6.5 建立长效的互调干扰处理机制

上述措施的执行，必须以完善的标准化执行方案来确定和监督实施。要形成长效的互调干扰处理机制，根据航班运行的频率及架次，明确规定常规情况及有特殊事件、极端气候及航班频次加大等情况下的抗互调干扰处置方案，以确保航空飞行信号稳定。

7 民航外界的干扰排查

7.1 地空干扰

地空干扰就是机组和地面台站都可以在相同的频率中接收到这种干扰信号，这种干扰的排查比较简单，由于地面台站可以接收到，表示这种干扰源部位和地面接收台站比较近，在地面传播范围中，所以这种干扰运用的是车载侧向设备逼近监测的策略，能够迅速地找到干扰源。比如：一个民航频率在地空都能够接近干扰源，在被干扰的频率中可以迅速清楚地听到干扰源播放的内容，这个时候搜索调频广播电台，把解调出的内容做好比较，就可以迅速明确调频广播的频点。然后将这个广播的频率做好测向，因为其总强度要比干扰频率大很多，干扰源的部位能够被明确，之后通知地方无委与广电部门，迅速排除干扰[7]。

7.2 空中干扰

空中广播干扰是当前民航遇到的很多广播干扰的种类，大部分都是杂散干扰。因为我国广播频点是很多的，广播发射设备只发射不接收，大部分发射机不进行加装滤波器，造成大功率发射机即使出现十分严重的杂散频率，实际广电部门也是不了解的，进一步对民航频率造成干扰。最近几年，有些不法分子为了得到更多的利益，将黑广播架设其中，这种设备性能很差，出现杂散的可能性较高。这种干扰占据民航甚高频通信空中干扰的80%。

空中干扰的排查最先一定要确定的是干扰特征，实际表层只存在空中机组能够诱干扰，地面无法接收到，事实上地面接收机无法接收到是因为地面接收机距离干扰源很远，超过了其与地面的距离，无线电波在空中的传播不能在遮挡的同时还能够更好地使航路上空机组收到，所以这个表层就是只存在空中收到。这种干扰的排查思路是把空中干扰变成地空干扰，运用地空干扰的排查方案去排查干扰源。

8 结语

民用航空甚高频通信系统互调干扰对民航发展存在不良的影响，因而对其进行思考和建模探究，实际是在了解互调干扰的本质上，采取更好的策略让一些影响因素减少，让民用航空运行更加安全和稳定。搭建甚高频电台频率干扰模块，在思考模型参数的同时，对频率影响进行有效的分析，对全方位评价通信频段风险十分有利，对提升频点资源的运用价值也有利。