航空超短波通信的互調干擾分析

摘 要:超短波地空通信是空管系統對航空器實施有效空域管制的重要手段。隨著國民經濟的發展，各地大量無線臺站的建立，使得無線電磁環境日趨復雜，航空超短波頻段受到各種干擾比較嚴重，特別是互調干擾已經成為危害航空通信安全的重要因素。本文分析航空超短波頻段互調干擾形成的機理，并提出為減少互調干擾所采取的措施。

關鍵詞:超短波互調干擾三階互調干擾

中圖分類號:TN927文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0111-01

1 引言

無線電干擾是指在無線電通信過程中，由一種或多種發射、輻射、感應或組合源所產生的電磁能量，對無線電通信系統的正常接收產生影響或對無線電通信所需接收信號的正常接收產生影響的過程。這種通過直接耦合或間接耦合方式進入接收設備信道或系統的電磁能量，可以導致無線電通信性能下降，質量惡化，甚至會阻斷通信。

無線電干擾通常分為互調干擾、同信道干擾、鄰道干擾、帶外干擾、雜散輻射干擾、阻塞干擾和來自非無線電設備的干擾這七大類。其中，互調干擾是無線電通信中最嚴重的干擾之一。

互調干擾是指當兩個或兩個以上的頻率信號同時輸入收、發信機時，由于電路的非線性而產生第三個頻率f0，當f0恰好落入某個電臺的工作頻段中，則該臺將受到干擾?；フ{干擾不僅影響通話質量，嚴重的時候會造成信號嚴重失真，致使空中交通管制人員與飛行人員通話困難甚至聯絡不上，嚴重干擾地空指揮通信系統的正常運轉，直接影響到飛行安全?；フ{干擾還會造成設備的損壞，當發射機調試好以后，它的工作頻率是處在輸出電路的最佳諧振點上，這時候電路電流最小，但是互調干擾信號使工作電路失諧，電流增大，元器件發熱嚴重，大大增加發射機的故障，影響飛行安全。

2 互調干擾形成的機理和分類

2.1 互調干擾形成的機理

任何一個線性系統都存在非線性系數。三階互調是指當兩個信號或多個信號在一個線性系統中，由于非線性因素存在使一個信號的二次諧波與另一個信號的基波產生差拍(混頻)后所產生的寄生信號。比如f1的二次諧波是2f1，它與f2產生了寄生信號2f1-f2。由于一個信號是二次諧波(二階信號)，另一個信號是基波信號(一階信號)，它們倆合成為三階信號，其中2f1-f2被稱為三階互調信號，它是在調制過程中產生的，又因為是這兩個信號的相互調制而產生差拍信號，所以這個新產生的信號稱為三階互調失真信號。產生這個信號的過程稱為三階互調失真。由于f1、f2信號一般比較接近，也造成2f1-f2、2f2-f1與原來的基帶信號f1、f2比較接近，這樣會干擾到原來的基帶信號f1、f2，這就是三階互調干擾。

當情況比較復雜如有三個信號在一個線性系統中，如f1、f2、f3，它們除了產生上述說的三階互調外，還將產生三階互調f1+f2-f3、f1+f3-f2、f2+f3-f1。當然，在這個過程中也會出現更高階的互調，比如五階互調、七階互調，但是由于高階互調信號強度較弱，造成的干擾較輕微，因此我們一般不考慮更高階的互調干擾，而認為三階互調是最主要的干擾。

2.2 互調干擾的分類

互調干擾來源于電路的非線性，根據產生的位置不同，我們大致可分為以下三種:

①發射機互調干擾 由于其它信道的發射信號或RF共用器件的信號耦合到發射機末級與本機，發射信號在功放電路中相互調制而產生新的頻率組合，隨同有用信號一起發射出去，對接收機形成干擾。這類干擾稱為發射機互調干擾。②接收機互調干擾 在接收機的前端電路中，同時兩個偏離接收頻率的干擾信號同時侵入接收機時，由于高頻放大器和變頻器的非線性，使其調制而產生互調頻率，互調頻率落入接收機頻帶內造成的干擾稱為接收機互調干擾。③外部效應引起的互調干擾 在發射機發射端傳輸電路中，由于天線、饋線接頭以及其它接點接觸不良，或者是異種金屬的接觸部分所引起非線性的原因，在強射頻電場中起檢波作用，從而產生互調干擾。這類干擾稱為外部效應互調干擾。這類互調干擾的特性比較復雜，它是隨天氣和氣候變化而變化，白天和黑夜、干燥和潮濕、甚至上午與下午的干擾程度都不盡相同。

3 航空超短波通信受廣播電臺互調干擾分析

目前航空超短波頻段為108MHz～156MHz，商業廣播調頻電臺頻段為88MHz～107.9MHz，兩者均為超短波頻段，傳輸特性一致，由于兩者頻譜接近，如果兩個系統之間沒有充分的隔離措施，互相影響很大。廣播發射機的發射功率一般都在成百上千瓦，它由多個放大器組成，由于放大器的放大特性不是理想的線性，其輸出含有非線性成分。當放大器輸入端有不同的工作頻率時，在輸出中將含有互調產物，如果互調產物的頻率剛好落在航空超短波頻段，則將嚴重影響航空超短波接收機的正常工作。

下面我們舉例說明。假設某個調頻廣播電臺有三個工作頻率89.5MHz、100.7MHz、106.2MHz，則該臺可能產生的三階互調頻率為78.3MHz、72.8MHz、111.9MHz、95.2MHz、122.9MHz、111.7MHz、84MHz、95MHz、117.4MHz，可以看出有四個三階互調將落入航空超短波頻段108MHz～156MHz中。如果地空通信系統與該調頻廣播臺站之間沒有足夠的保護距離，那么在111.7MHz、111.9MHz、117.4MHz、122.9MHz附近這幾個航空通信信道將受到干擾。

4 減少互調干擾的措施

互調干擾的產生需要具備三個條件，第一要有非線性電路;第二干擾信號能夠進入非線性電路;第三互調分量的頻率要等于接收機的工作頻率。以上三個條件只要一個不能滿足就不會產生互調干擾，因此我們采取措施的方法要從上述三個方面考慮。

4.1 減少發射機互調干擾采取的措施

①各發射機分用天線時，要增大天線間的水平，垂直隔離距離，避免饋線互相靠近和平行敷設;②在發射機的輸出端接入高Q帶通濾波器，增大頻率間隔;③改善發射機末級功放的性能，提高線性動態范圍;④在共用天線系統中，各發射機與天線間插入單向隔離器或高Q諧振腔。

4.2 減少接收機互調干擾采取的措施

①接收機前端加入衰減器，降低干擾信號電平;②接收機輸入回路應有良好的選擇性，如采用多級調諧回路，以減少進入高放的強干擾;③高放和混頻器宜采用具有平方律特性的器件，如結型場效應管。

4.3 減少外部效應引起的互調干擾

①改良金屬件的接觸情況;②采取防銹處理;③設備間有良好的工作環境。

5 結語

航空超短波頻段受商業調頻廣播電臺互調干擾帶來的危害是十分嚴重的，但在了解了互調干擾形成的機理后，我們可以在設備投產前合理分配各設備的頻率，設備投產后采取各種適當措施，最大程度的避免互調干擾的形成，以保障航空飛行安全。

參考文獻

[1]談華生.互調干擾的探究.中國無線電管理，2007.

[2]楊俊安，鐘子發.互調干擾的特性及判證方法，無線電工程，2009.