對(duì)民航空管二次雷達(dá)系統(tǒng)安全運(yùn)行的電磁環(huán)境分析

潘浩

摘? ?要：電磁輻射污染除會(huì)影響民航正常運(yùn)行外，也會(huì)對(duì)人體健康、環(huán)境造成影響，因此，對(duì)電磁環(huán)境安全區(qū)域予以研究尤為必要。因此，本文首先對(duì)民航空管二次雷達(dá)系統(tǒng)簡(jiǎn)析及電磁環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)予以分析，其次對(duì)民航空管二次雷達(dá)系統(tǒng)有源干擾現(xiàn)象及排查展開(kāi)探討，最后對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)電磁環(huán)境安全區(qū)域范圍加以計(jì)算，望借此為民航正常運(yùn)行、建設(shè)提供相應(yīng)參考。

關(guān)鍵詞：民航? 空管? 二次雷達(dá)系統(tǒng)? 電磁環(huán)境

中圖分類(lèi)號(hào)：TN958? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）10（c）-0002-02

目前伴隨科學(xué)技術(shù)發(fā)展，機(jī)場(chǎng)附近有源干擾設(shè)備日益增加，嚴(yán)重影響雷達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。例如，列車(chē)于隧道運(yùn)行過(guò)程中，將會(huì)產(chǎn)生一定量的電磁輻射，若未采取相關(guān)措施對(duì)地面監(jiān)視設(shè)備及機(jī)載設(shè)備等予以屏蔽，將會(huì)嚴(yán)重影響列車(chē)的安全運(yùn)行。所以無(wú)論在有源干擾設(shè)備設(shè)置時(shí)，或在航空交通設(shè)施建造過(guò)程中，考慮電磁環(huán)境因素，科學(xué)選取建造環(huán)境，尤為必要。借此可為機(jī)場(chǎng)無(wú)線電檢視設(shè)備安全運(yùn)行提供保障，并可滿足相關(guān)要求。

1? 民航空管二次雷達(dá)系統(tǒng)簡(jiǎn)析及電磁環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 民航空管二次雷達(dá)系統(tǒng)簡(jiǎn)析

現(xiàn)階段民航空管二次雷達(dá)系統(tǒng)主要可分為一次雷達(dá)及二次雷達(dá)兩種類(lèi)型，其中一次雷達(dá)也被稱(chēng)作反射式主雷達(dá);二次雷達(dá)主要借助接受應(yīng)答信息及詢問(wèn)等途徑識(shí)別及發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。二次雷達(dá)借助發(fā)射機(jī)發(fā)出脈沖信號(hào)，向機(jī)載應(yīng)答裝置發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)，二次雷達(dá)接收應(yīng)答裝置所反饋信號(hào)后，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)加以處理，以獲取有關(guān)信息。設(shè)備發(fā)射天線為本裝置電磁輻射主要來(lái)源，其中天線高度及形式將會(huì)直接影響電磁輻射分布、電磁輻射大小，所產(chǎn)生的電磁輻射將以垂直方向圖、水平方向圖予以表現(xiàn)。

1.2 電磁環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

以某民航空管四號(hào)系統(tǒng)DLD-100A型全固態(tài)單脈沖二次雷達(dá)及一次雷達(dá)合裝為例展開(kāi)分析，本系統(tǒng)主要由通道控制盒、MSSR詢問(wèn)機(jī)、天線系統(tǒng)構(gòu)成，二次雷達(dá)最佳探測(cè)性能為50海里內(nèi)，探測(cè)范圍可達(dá)200海里，丟點(diǎn)現(xiàn)象及跳點(diǎn)現(xiàn)象產(chǎn)生概率較低，且不會(huì)給管制人員造成影響。二次雷達(dá)系統(tǒng)在正常工作中的應(yīng)答參數(shù)頻率、詢問(wèn)參數(shù)頻率分別為1090MHz、1030MHz。據(jù)民航機(jī)場(chǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中指出，以雷達(dá)天線為中心點(diǎn)，于450m半徑范圍內(nèi)，禁建設(shè)任何金屬建筑，并指出若周?chē)ㄓ芯用褡≌瑒t不可過(guò)于密集，且不可架設(shè)高壓輸電線等裝置。800m半徑范圍內(nèi)，禁存在有源電氣干擾設(shè)備，如高頻爐及氣象雷達(dá)等均不可存在。

2? 民航空管二次雷達(dá)系統(tǒng)有源干擾現(xiàn)象及排查

2.1 有源干擾現(xiàn)象

據(jù)民航管制員反映，某航線中，以雷達(dá)站作為重點(diǎn)，范圍半徑60km左右，方位180°～200°，民航飛機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生丟點(diǎn)問(wèn)題，影響民航運(yùn)行安全、穩(wěn)定，分析原始視頻后發(fā)現(xiàn)，二次雷達(dá)存在無(wú)序應(yīng)答現(xiàn)象，且對(duì)正確解答也無(wú)法應(yīng)答現(xiàn)象，存在點(diǎn)跡丟失現(xiàn)象。對(duì)干擾現(xiàn)象加以分析后發(fā)現(xiàn)，并非為雷達(dá)內(nèi)部原因，疑外部有源干擾導(dǎo)致。

2.2 有源干擾排查

基于二次雷達(dá)系統(tǒng)工作程序，如詢問(wèn)期間同時(shí)存在與詢問(wèn)信號(hào)頻率相同或相似信號(hào)，且干擾頻率強(qiáng)，機(jī)載應(yīng)答裝置則難以對(duì)詢問(wèn)脈沖信號(hào)予以準(zhǔn)確識(shí)別，由此產(chǎn)生不應(yīng)答現(xiàn)象。應(yīng)答期間，若雷達(dá)天線上同時(shí)存在與應(yīng)答信號(hào)頻率相同或相似信號(hào)，且干擾頻率較強(qiáng)，雷達(dá)天線將會(huì)不予應(yīng)答，由此產(chǎn)生丟點(diǎn)現(xiàn)象。經(jīng)細(xì)致排查發(fā)現(xiàn)，雷達(dá)站南部2～3km位置的儲(chǔ)存庫(kù)內(nèi)發(fā)現(xiàn)無(wú)線視頻監(jiān)控裝置，此裝置微波信號(hào)強(qiáng)，可對(duì)二次雷達(dá)形成電磁干擾，經(jīng)與相關(guān)人員協(xié)商后，無(wú)線視頻監(jiān)控裝置更換，此后無(wú)丟點(diǎn)事件產(chǎn)生。

3? 雷達(dá)系統(tǒng)電磁環(huán)境安全區(qū)域范圍計(jì)算

3.1 計(jì)算分析方法

計(jì)算電磁環(huán)境安全區(qū)域時(shí)，需遵循以下要點(diǎn)：一為應(yīng)結(jié)合發(fā)射天線塔高差異，計(jì)算地面-天線間的各水平距離預(yù)測(cè)點(diǎn)、天線發(fā)射方向夾角。二為將發(fā)射天線垂直方向繪制圖作為依據(jù)展開(kāi)計(jì)算，得出相對(duì)位置的方向性函數(shù)。三為設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)模式時(shí)，需帶入基本參數(shù)，如天線增益等。借此可對(duì)預(yù)測(cè)點(diǎn)功率密度值加以計(jì)算。此外，建設(shè)工作展開(kāi)前，應(yīng)對(duì)電磁環(huán)境予以監(jiān)測(cè)，對(duì)電磁干擾相關(guān)參數(shù)予以預(yù)測(cè)，并對(duì)建設(shè)雷達(dá)站對(duì)附近電磁環(huán)境的影響予以分析。

3.2 具體安全區(qū)域計(jì)算

首先為遠(yuǎn)近場(chǎng)區(qū)計(jì)算。遠(yuǎn)近場(chǎng)區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：天線中線點(diǎn)與水平90m間區(qū)域?yàn)榻鼒?chǎng)區(qū)域，而超出90m區(qū)域即為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域。據(jù)計(jì)算，近場(chǎng)區(qū)域最大功率密度是0.375W/m2，依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出，相對(duì)天線27m，電磁輻射在二次雷達(dá)旁瓣區(qū)域地面投影預(yù)測(cè)結(jié)果為：當(dāng)二次雷達(dá)地面據(jù)中心點(diǎn)不足30m范圍內(nèi)，最高值可達(dá)6.06×10-1W/m2，同標(biāo)準(zhǔn)值0.08W/m2相比較低，因此無(wú)設(shè)置防護(hù)距離必要。由于二次雷達(dá)主波束寬度為2.4°，向天發(fā)射信號(hào)，以﹢-1°為俯仰角施以角度，以幾何換算展開(kāi)計(jì)算，雷達(dá)地面站1546m區(qū)域范圍內(nèi)，500m為主波束可到達(dá)最遠(yuǎn)區(qū)域范圍。以遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域范圍劃分標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)射天線垂直方向圖為標(biāo)準(zhǔn)，于水平距離90m處加以預(yù)測(cè)，獲取預(yù)測(cè)點(diǎn)信息，100m處水平距離時(shí)，48×10-4W/m2為最高功率密度，200m處水平距離時(shí)，10×10-4W/m2為最高功率密度，500m處水平距離時(shí)，5×10-4W/m2為最高功率密度，以距離及數(shù)據(jù)二者間所表現(xiàn)關(guān)聯(lián)而言，電磁輻射功率伴隨距離增加而不斷減小，4.76×10-4W/m2為此范圍內(nèi)最高功率密度值。同標(biāo)準(zhǔn)值相比，較低，因此，此范圍為安全范圍且無(wú)需設(shè)施特殊防護(hù)。

其次為安全防護(hù)區(qū)域及距離計(jì)算。依據(jù)限值0.08W/m2，并經(jīng)計(jì)算得出，高度天線達(dá)標(biāo)距離分別如下：地面高度為3m時(shí)，40m處為水平達(dá)標(biāo)距離;地面高度為10m時(shí)，70m處為水平達(dá)標(biāo)距離;地面高度為16m時(shí)，90m處為水平達(dá)標(biāo)距離;地面高度為22m時(shí)，150m處為水平達(dá)標(biāo)距離，將所得數(shù)據(jù)繪制成趨勢(shì)圖，得出如下結(jié)論，當(dāng)距地面高度至少達(dá)16m且遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域90m處，均為安全區(qū)域。結(jié)合所計(jì)算數(shù)據(jù)可知，電磁輻射安全區(qū)域同水平輻射達(dá)標(biāo)距離二者間呈正比關(guān)系，即達(dá)標(biāo)距離越遠(yuǎn)，電磁輻射安全區(qū)域越高。以整體視角而言，近場(chǎng)區(qū)域?yàn)槔走_(dá)站的安全建設(shè)區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，也不會(huì)對(duì)人員造成傷害。電磁輻射在16m高度范圍內(nèi)將不會(huì)對(duì)人體造成傷害。以遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域而言，電磁輻射功率密度伴隨距離不斷增加，呈逐漸弱化趨勢(shì)，于以上高度范圍內(nèi)均為安全輻射區(qū)域。

4? 結(jié)語(yǔ)

總而言之，空中交通管制的重要內(nèi)容即為雷達(dá)管制，其中重點(diǎn)管制區(qū)域便為雷達(dá)站，所以，為促進(jìn)民航行業(yè)發(fā)展，注重雷達(dá)站建設(shè)尤為必要。因此，分析二次雷達(dá)系統(tǒng)電磁環(huán)境尤為必要。同時(shí)，計(jì)算安全區(qū)域范圍時(shí)，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況以適宜計(jì)算方式加以計(jì)算，計(jì)算完成后，還應(yīng)對(duì)安全區(qū)域予以分析。若航行過(guò)程中出現(xiàn)有源干擾現(xiàn)象，如丟點(diǎn)及跳點(diǎn)等現(xiàn)象時(shí)，需即刻展開(kāi)有源干擾排查工作，明確干擾源，施以科學(xué)抗干擾措施，保障飛行安全、穩(wěn)定。

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