甚高頻天線共用系統內部互調的產生和預防

摘 要：近年來，由于空管業務的快速增長，管制扇區不斷增加，配套使用的地空通信甚高頻設備和頻率也不斷的增加，電磁環境不斷惡化，許多系統內干擾逐漸浮現。本文通過一起互調干擾的排查，提出甚高頻臺站建設、維護的建議。

關鍵詞：甚高頻；天線；互調干擾

中圖分類號：TN911.4文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2018）01-0087-03

The Generation and Prevention of Intermodulation in a Very High

Frequency Antenna System

LU Yin，LIU Zhonghua

（Technical Support Department of Jiangsu Branch of CAAC East China Regional Administration，Nanjing 210000，China）

Abstract：In recent years，due to the rapid growth of air traffic control business and the increasing number of control sectors，the VHF equipment and frequency of ground to air communications are increasing. The electromagnetic environment is deteriorating，and many inter-system interference are gradually emerging. This paper puts forward some suggestions for the construction and maintenance of VHF stations through a survey of intermodulation interference.

Keyword：very high frequency；antenna；intermodulation interference

1 問題的發現

南京本場使用的甚高頻設備是RS公司的24信道天線共用系統，近期近進頻率119.25Mhz里時常會串入通播的聲音，通播的頻率是126.25Mhz，兩個頻率相差7Mhz，而且收發設備都有雙腔濾波器，收發天線間隔1.1公里，隔離度足夠，直接干擾的可能性幾乎為零。懷疑干擾有可能是互調產生的，于是將本場24信道的頻率輸入互調軟件進行計算，發現有兩組頻率發生互調都后會產生119.25Mhz這一互調產物，其中一組是125.325MHz（50w）、132.325MHz（50w）、126.25MHz（15w）另一組是129.35MHz（30w）、136.35MHz（30w）、126.25MHz（15w），這是一個三型三階互調干擾。

實驗發現，當用第一組的三個頻率同時發射時主用和備用119.25MHz都沒有出現干擾現象產生，主備用設備的天線離發射機站點距離是相等的。而當第二組的三個頻率同時發射時主用設備119.25MHz有干擾現象產生，但是備用的設備沒有干擾出現。干擾的原因顯而易見是125.325MHz（50w）、132.325MHz（50w）、126.25MHz（15w）產生了互調干擾，當然最簡單的方法就是換掉一個頻率，使互調不落在有用頻點上就行了。

如果再多思考一下，兩個問題有點奇怪，一個是同是互調干擾為什么第一組頻率不產生干擾現象，第二個是為什么第二組頻率只在主用設備上產生干擾現象，而在備用設備上沒有干擾現象。

再一個就是這種共用天線系統在設計時已經采取各種方式對互調干擾進行抑制，如果是互調干擾，那么是在什么器件上產生的互調呢？

2 對無源互調干擾的認識[1]

造成互調干擾的原因有二，一是多個信號加到非線性器件上產生大量的互調產物；二是無線系統之間，系統內部頻率和功率關系不夠協調。

當兩個或多個干擾信號同時加到非線性器件上時，由于器件的非線性，這些信號將相互混頻，如果產生的新的頻率成份剛好落入某接收就通帶內，且據有一定強度就會造成對接收機的干擾。一般的通信機中，由于發射機末級和接收機前端非線性電路的存在，容易造成發射機和接收機互調，這是有源互調。

在我們使用的天線共用系統中發射機要連接隔離器和濾波器后才接到天線上，隔離器提供了一個單向的傳輸通路，允許射頻信號只朝一個方向通過，而在反方向則產生很大損耗，這樣就可以阻止其他頻率的射頻信號進入發射機在發射機末級產生發射機互調，濾波器同樣也是在抑制發射機的邊帶噪聲的同時也抑制了外部的射頻信號進入發射機產生有源互調。

在共用系統中接收機前的濾波器同樣也阻止了非有用信號進入接收機，在接收機前端產生接收機互調。隔離器和濾波器破壞了有源互調產生的條件，因此上述本場通播干擾排除了有源互調的可能性。

還有一種類型的互調是無源互調，當兩個或兩個以上有足夠大功率的電磁波在傳輸路徑上出現不連續性時，就會產生互調產物。

（1）當導體表面的電鍍層厚度小于電磁波的趨膚深度時，會產生互調。

（2）電鍍槽被污染或傳播路徑上電鍍層不均勻，都會導致不連續，從而產生互調。

（3）在傳輸路徑上采用磁滯性材料，如鎳、鐵和鐵氧體等會產生互調。

（4）傳輸路徑上過多的接觸點，接觸得不可靠、虛焊和表面氧化等，會產生互調。

這些在無源器件上產生的互調叫無源互調。經查閱資料發現，在發射機天饋系統中隔離器、濾波器、合路器、避雷器、饋線和天線上都有可能產生無源互調。

無源互調類型有以下幾種：

（1）正向互調也被稱為傳輸互調，其定義是當兩個載頻同時輸入到一個雙端口（或多端口）器件時，在輸出端所產生的互調。如圖1所示。

（2）反射互調定義為當兩個載頻同時輸入到一個單端口（或多端口）器件時，從該端口反射回輸入方向的互調產物。如圖2所示。

（3）反向互調定義為當兩個載頻分別從不同的方向同時輸入到一個各向異性器件的輸入端①和輸出端②時，從輸出端②產生的互調產物。如圖3所示。

3 干擾原因分析

結合到我們使用的發射機天線共用系統來分析這次互調可能發生的部位，首先用我頻譜分析儀在接收機所在地點接便攜天線測到了互調干擾信號，因此可以判斷互調是在發射系統產生的。

本場的125.325MHz和132.325MHz使用的是同一個天饋系統同一根天線2號天線，載波功率50w，126.25MHz載波功率15w使用的是另一根天線1號天線，兩根天線離得也比較近相隔6米，隔離度不夠情況下1號天線和2號天線的射頻信號就會進入對方天饋系統到達合路器和濾波器，在這兩個器件上產生了反向無源三階互調，頻譜儀測得互調產物功率在-109dBm。

如圖4，第二組頻率分別使用的是1號天線和4號天線，兩根天線相隔12米，間隔距離比1號2號天線增加一倍所以隔離度也相應增加了6dB，另外136.35MHz、129.35MHz的發射功率為30w相對較小，根據二載頻相等時，載頻減小1dBm，互調減小3dB，可以判斷這組頻率的互調產物應該較小，用頻譜儀測得-112dBm。

圖4 天線分布圖

現在前面質疑應該可以得到合理的回答，第一組頻率產生互調，是因為這三個頻率使用的天線相對較近，而且發射功率較大，三階互調產物幅度也較大，同時由于主用接收機的禁噪門限采用的是RSSI和S/N邏輯或的判別方式，S/N參數值設得太低，因此在主用接收機上產生了干擾。第二組頻率的兩根天線間隔較遠，發射機的發射功率也較小，產生三階無源互調產物幅度較小，到達接收機時已經衰減的差不多了，因此沒有出現干擾現象。

既然天線相隔近能產生無源互調，那么在使用同一根天線的情況下，兩個頻率的互調產物會是什么情況呢？建臺的時候也沒做這方面測試，于是我們用1號天線的129.35MHz（載波30w）和126.25MHz（載波15w）同時發射用頻譜儀測得三階互調產物123.15MHz的信號強度為-87.6dBm。

用4號天線上的120.35MHz（載波40w）和1號天線的126.25MHz（載波15w）同時發射，用頻譜儀測得三階互調產物132.15MHz的信號強度為-105dBm。以上測試頻譜儀是在同一地點使用同一根天線相同的參數設置下測得的，通過數據對比可以看出共用系統中使用同一天饋系統產生的互調干擾強度是比較大的。

4 結 論

通過這次對干擾的排查和思考，了解到天線共用系統內部無源互調的存在，深刻的意識到甚高頻天線共用系統雖然可以減少天線的使用集成度較高，但是在大功率射頻信號下容易在系統內部產生各種干擾頻率，尤其是現在這種頻點使用多的情況下，因此維護共用系統時一些小的細節是非常重要的。

電臺的發射功率在滿足覆蓋時應該盡可能的小，發射天線間也要考慮隔離度問題[2]，特別對使用同一天饋系統的頻率分配要特別注意，互調產物要避開在使用的頻率，收發天線要保證足夠的隔離度，接收機的開門電平設置要合理，以及上面說提到的能夠產生無源互調的各種細小的問題，另外通播頻率是長發的，更要注意發射功率的問題，滿足覆蓋就可以了。

總之要盡可能的從無源器件質量的選擇上，頻率分配和干擾強度上，設法破壞構成互調干擾的條件。最好在廠家安裝完設備后做一下這方面的測試，如發射天線間的隔離度、同一天饋系統產生的互調強度等等，需要做到心中有數。

以上是我們在這次干擾查找中得到的一些經驗和體會，數據都時實際測量得到的，如有不正確的地方請指正。

參考文獻：

[1] 夏寶平.基于無源互調測試儀在互調干擾排查方面的應用 [J].通訊世界，2016.

[2] 杜援，等.淺談移動通信中互調干擾的產生和排查 [J].數字技術與應用，2015.

作者簡介：陸寅（1974.05-），工程師。研究方向：地空通信；劉中華（1986.11-），碩士，工程師。研究方向：地空通信。