空管二次雷達干擾的分析與排除

楊寧寧

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空管二次雷達干擾的分析與排除

楊寧寧

民航吉林空管分局，吉林 長春 130039

二次雷達是當前空管工作中不容忽視的重要支持力量。首先從二次雷達的工作機理開始著手展開分析，指出對其形成干擾的幾個主要因素，而后在此基礎之上，就如何切實消除干擾影響，提升二次雷達工作效率進行了討論。

二次雷達；工作機理；干擾；優化

空管二次雷達（SSR，Secondary Surveillance Radar），在實際應用中也會被稱作為航空交通管制雷達信標系統（ATCRBS，Air Traffic Control Radar Beacon System），其在工作過程中，與民航飛機實現制定頻率的電磁波脈沖信息溝通，并且因為這種信息的交互特征而被稱為二次雷達。在使用過程中，由于空管二次雷達在現階段技術層面的局限特征，決定了其比較容易受到干擾，影響到整體民航系統運行的可靠性。因此干擾的確定和排除，就成為空管二次雷達保障工作中的一個重點問題。

1 二次雷達的工作機理分析

目前，我國的二次雷達系統，多采用單脈沖技術。這種系統通常由兩個部分組成，即室內和室外。市內部分包括大垂直孔徑（LVA）陣列天線、驅動馬達、變速箱、旋轉鉸鏈、方位編碼器以及安全互鎖開關等；室外部分則包括雙通道詢問機、天線控制單元、本地監視與控制器、雷達維護顯示器等共同構成。在這樣的體系框架之下詢問系統作為整個二次雷達體系的核心部分，又包括射頻驅動模塊、功率放大器、接收機、模式產生器以及點跡錄取器等部分。

一次雷達系統可以直接通過獲取反射回波，來確定目標的位置。但是二次雷達只有與機載應答機協同工作，才能實現對于目標的確定。具體而言，它是從二次雷達系統的地面站，經由天線發送一組詢問編碼脈沖，并且只有機載應答系統接收到改組信號，加以答復的時候，二次雷達才能確定目標的具體位置信息。從功能數據的角度看，二次雷達可以為工作人員提供飛機的方位、距離、高度與識別碼幾個方面的主要數據，進一步成為工作人員對飛機展開進一步調度管理的重要依據[1]。

二次雷達的干擾具體可以分為脈沖干擾和連續波干擾兩種。脈沖干擾的來源，有可能是二次雷達本身發送出的脈沖信號經過反射而形成干擾源，也有可能來自其他雷達或者機載設備所發射的信號，測距儀等無線設備，同樣有可能成為干擾源。連續波干擾的來源，則有可能來源于其他地面通信系統，如視頻傳輸系統或者公眾移動通信系統等。

從干擾的表現形態上看，擾環效應、多徑效應以及大氣波導環境影響是比較常見的幾種。擾環效應指對于雷達發射天線而言，除主瓣發射詢問脈沖功率以外，還會存在副瓣泄漏部分功率。也就是說，在有限的距離范圍內，應答器可能被旁瓣觸發，并且在全方位上均有應答信號，造成擾環效應。多徑效應，則是信號在傳輸的過程中并非保持同一直線路徑，而是經過反射最終達到接收端。這樣的情況下，接收端就會接收多個強弱不同的信號，并且彼此之間存在時間差，因此形成多徑效應。最后，對于大氣波導環境影響這一干擾因素，主要是大氣邊界層，尤其是在近地層中傳播的電磁波經過折射，導致其傳播軌跡彎向地面的情況。當曲率超過地球表面曲率的時候，電磁波就會被捕獲在大氣層內，形成大氣波導傳播。在大氣波導的作用之下，雷達會產生電磁盲區。對于二次雷達而言，如果遭遇此種環境，當大氣波導的厚度和強度足夠大的時候，二次雷達的發射波和應答波同樣就會被此種環境所俘獲，造成雷達的失靈[2-3]。

2 空管二次雷達的干擾排除與優化

空管二次雷達干擾問題的優化，需要瞄準上述三個主要干擾來展開。

對于擾環效應來說，可以考慮采用兩個發射通道，選用不同的發射功率。發射信號能量經收發轉換開關、射頻切換開關，經由不同的天線實現信號發射。如果二次雷達的詢問信號調制脈沖為P1以及P3，并且用P2表示旁瓣抑制脈沖，則以P1-P3功率實現發射的波束的高增益部分為主瓣，而以P2作為發射功率的部分則為副瓣。應答器通過比較不同信號來源的功率大小，即可確定出旁瓣詢問信號。雷達天線副瓣位置范圍內的飛機在接收到異步詢問的時候會給出應答，這種應答同樣會帶來干擾。對于此種狀況，可以考慮利用單脈沖二次雷達兩個波瓣的特征展開分析。和波束、和差波束同時接收應答信號，并且將兩個接收機獲取到的信號進行對比，如果P2發射功率之下的信號較大，則可以確定為副瓣區域內的應答信號。

多徑干擾，可以采用單脈沖測向技術進行解決。在二次雷達中引入滑窗處理技術，能夠剔除系統自身的干擾和多徑干擾，提升實現目標檢測概率。單脈沖技術可以通過比較和通道與差通道的信號，來精確測定每一個應答脈沖的到達角，進一步確定出應答信號來自詢問天線中心的左側還是右側。在必要的情況之下，通過精確測量一次應答的一個脈沖的和、差通道信號比，確定飛機的方位角。這些都有助于排除干擾。除此以外，大氣波導的相關研究同樣為雷達裝備的建設提供了諸多可靠依據[4]。

實際工作中，除了上述針對常見主要干擾源進行治理的舉措以外，還應通過雷達信號的分析，發現其中的干擾問題并且加以排除。對于飛機雷達頻繁掉點的區域，應當結合專業檢測車來展開重點排查，并對附近基礎設施接線橋進行逐一排查，確定除雷達正常工作時產生的信號之外是否存在其他干擾信號。在這個過程中，應關注不同時間段內雷達掉點發生的具體情況，在無線電監測車的幫助下展開信號分析，并且確定其中是否存在瞬發信號。

在排查二次雷達干擾的過程中，應首先確定干擾信號的來源，確定干擾來源于系統內部還是外部。對于系統內部的干擾源，應由技術人員指導相關用戶展開設備的優化，考慮重新妥善安裝或者對設備進行更換。如果干擾源位于系統的外部，與雷達系統內部的設備無關，則應對相應的民航空管區域進行排查并且適當展開延伸，注意在排查的過程中引入相關專業檢測設備，擴大干擾信號來源分析效用[5]。除此以外，還應注重對既有條件展開合理和充分的利用，盡可能地將監測設備接入用戶雷達的接收天線中，借助雷達的優勢確定干擾信號來源，提高排查工作效率并且優化排查效果。注意在排查的過程中進行綜合分析，避免落入既有思維框架，從而實現對于二次雷達干擾分析的提升。

3 結論

對于二次雷達的干擾問題，實踐中只有不斷深入，發現細節并且不斷展開完善工作，才能獲取良好效果。技術人員應當綜合其專業優勢以及實踐經驗，從多個層面多個角度綜合考量實際情況，對干擾空管二次雷達的各種因素進行排查，并制訂出具體的處理方案，不斷提升民航通信環境整體穩定性。

[1]陳嬌，肖希. 對航管二次雷達干擾現象的分析[J]. 艦船電子工程，2013，33（5）：90-92.

[2]富堯，富元群. 民用航空無線導航基礎及二次雷達干擾排除[J]. 中國無線電，2010（10）：45-46.

[3]張尉，徐炎祥. 二次雷達原理[M]. 北京：國防工業出版社，2009.

[4]李旭東，陳冬，程鵬. 二次散射對脈沖激光雷達回波功率的影響[J]. 計算機與數字工程，2012，40（1）：9-10.

[5]張永順. 雷達電子戰原理[M]. 北京：國防工業出版社，2006.

Analysis and Elimination of Secondary Radar Interference in Air Traffic Control

Yang Ningning

Civil Aviation Jilin Air Traffic Control Branch, Jilin Changchun 130039

Secondary radar is an important support force that cannot be ignored in the current air traffic control work. Firstly, starting from the working mechanism of the secondary radar, the paper analyzes several main factors that cause interference, and then on this basis, discusses how to effectively eliminate the interference effect and improve the efficiency of the secondary radar.

secondary radar; working mechanism; interference; optimization

TN958.96

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