淺析一例民航VHF通信鄰頻干擾處理

徐曉強(qiáng)

（民航云南空管分局，昆明 650200）

隨著我國(guó)民用航空事業(yè)迅猛發(fā)展，航班流量日益增長(zhǎng)，民航VHF頻點(diǎn)分配及抗干擾困難逐年增加，云南管制區(qū)伴隨著昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行，旅客和貨郵吞吐量翻倍增加，云南航空管制安全保障壓力日益增漲，管制部門在當(dāng)前巨大的航班量壓力下，對(duì)地空通信VHF信號(hào)質(zhì)量提出了很高要求。因管制扇區(qū)細(xì)分VHF頻點(diǎn)急劇增加，鄰頻干擾出現(xiàn)的概率大大增加。有效處理鄰頻干擾對(duì)保障空中航空器安全和提升民航VHF地空通信質(zhì)量具有非常重要的意義。

1 民航VHF通信抗干擾

1.1 民航VHF通信接收機(jī)易受干擾簡(jiǎn)介

民航VHF通信接收機(jī)接收有用信號(hào)外，還能收到其它頻率的無用信號(hào)。它與接收機(jī)本振頻率純度有關(guān)。接收機(jī)易受干擾主要有鄰頻干擾、中頻干擾和鏡頻干擾等[1]。

（1）鄰頻干擾。鄰頻干擾是指有用信號(hào)與干擾信號(hào)頻率接近或相同，以相同的方式進(jìn)入到接收機(jī)帶內(nèi)形成干擾。當(dāng)其他無線電設(shè)備發(fā)射民航VHF工作頻率附近的信號(hào)，因VHF接收輸入曲線并不是理想矩形，因而引入干擾。它特點(diǎn)是鄰頻干擾頻率與接收機(jī)頻率相近，輸入端高中頻器件對(duì)其削弱作用很小。

（2）中頻干擾。當(dāng)干擾信號(hào)頻率接近或等于民航VHF接收機(jī)中頻頻率，同時(shí)前端選擇電路不夠好，導(dǎo)致干擾信號(hào)會(huì)被混頻和各級(jí)中頻放大，干擾信號(hào)被直通放大，以哨聲形式出現(xiàn)。如果中頻干擾信號(hào)也是調(diào)幅信號(hào)，經(jīng)檢波也可收到干擾信號(hào)的原調(diào)制信號(hào)。

（3）鏡頻干擾。民航VHF通信接收機(jī)鏡像頻率和本振頻率混頻差拍的中頻也可通過中頻回路。當(dāng)收信機(jī)接收帶寬較寬時(shí)，鏡象頻率能進(jìn)入接收機(jī)混頻器，可在鏡像頻率產(chǎn)生干擾。

1.2 民航VHF通信抗干擾簡(jiǎn)介

干擾要素包括干擾源，傳播途徑和敏感元器件，民航VHF通信抗干擾的方法可依此分為三類：干擾源入手抗干擾；從傳輸路徑入手抗干擾；敏感元器件入手抗干擾。

排除干擾源的干擾是最為簡(jiǎn)易的，但尋找相應(yīng)干擾源并不是簡(jiǎn)單，并且干擾源在時(shí)間上可能有間斷性，則更難排查，因此有時(shí)排查干擾源需要數(shù)月的時(shí)間。在傳輸路徑上抗干擾需確定干擾信號(hào)的傳輸路徑，在其傳輸路徑進(jìn)行采取措施，如使用定向天線，天線定向避開其傳輸路徑等。民航VHF通信敏感元器件是很好的抗干擾手段，但需對(duì)民航VHF通信設(shè)備內(nèi)部元器件有系統(tǒng)全面了解，可能需廠家配合改進(jìn)。

2 排除民航VHF通信鄰頻干擾實(shí)例

2.1 干擾現(xiàn)象描述

2017年9 月，管制部門反應(yīng)老巴山雷達(dá)站VHF設(shè)備121.7MHz發(fā)射時(shí)121.65MHz被干擾，臺(tái)站人員本地監(jiān)聽121.7MHz發(fā)射時(shí)121.65MHz靜噪門限SQL被打開（靜噪門限，VHF設(shè)備設(shè)置的門限，當(dāng)射頻強(qiáng)度低于門限時(shí)設(shè)備處于靜音狀態(tài)）。將121.65MHz提升10dBm后請(qǐng)管制部門配合測(cè)試，情況未有明顯改善。

2.2 排除干擾過程

2.2.1 確認(rèn)干擾性質(zhì)

根據(jù)121.65MHz所受干擾情況分析，因121.7MHz與121.65MHz相差50kHz，頻率相差較小，確認(rèn)為鄰頻干擾。且臺(tái)站擁有兩個(gè)頻點(diǎn)，干擾源基本可確定為臺(tái)站的121.7MHz。因臺(tái)站面積所限，收、發(fā)天線天線間距離不超過50米。根據(jù)根據(jù)空間電磁波自由空間損耗公式[2]（D單位為km，頻率f的單位為MHz）可知：

因?yàn)榫嚯xD較小空間自由衰減不夠，導(dǎo)致121.7MHz到達(dá)121.65MHz接收機(jī)前射頻能量較大，且頻率接近中前端對(duì)121.7MHz衰減較小，調(diào)高靜噪門限仍未有明顯改善。

2.2.2 干擾源入手抗干擾

因干擾源確定為本臺(tái)站121.7MHz VHF電臺(tái)，傳統(tǒng)關(guān)閉干擾源及修改頻率至頻段外等傳統(tǒng)手段無法采用。

臺(tái)站人員決定使用設(shè)備頻偏設(shè)置來改善干擾源的影響，因臺(tái)站使用VHF設(shè)備為R & S 4200系列，根據(jù)設(shè)備頻偏設(shè)置，對(duì)121.7MHz使用增加8kHz的設(shè)置，可使設(shè)備中前端選擇性隨著頻率差從50kHz到58kHz適當(dāng)增強(qiáng)。可適當(dāng)改善干擾源影響。

2.2.3 從傳輸路徑入手抗干擾

因干擾源確定為本臺(tái)站121.7MHz VHF電臺(tái)，且臺(tái)站使用為4信道共用天饋系統(tǒng)，只能用全向天線傳統(tǒng)選用定向天線等方法無法采用。

只能對(duì)121.7MHz使用增加8kHz的設(shè)置，這樣設(shè)置可121.708MHz空間自由損耗微微增大，同時(shí)根據(jù)121.65MHz工作范圍適當(dāng)靜噪門限10dBm，從而減弱干擾源的影響。

2.2.4 敏感元器件入手抗干擾

因針對(duì)鄰頻干擾，臺(tái)站人員決定從VHF系統(tǒng)中前端頻率選擇性入手。根據(jù)民航使用VHF系統(tǒng)前端對(duì)頻率選擇性影響最大的敏感元器件為濾波器。

濾波器是頻率選擇的電路或處理運(yùn)算系統(tǒng)。處理信號(hào)形式不同，濾波器分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器；濾波器按功能分為帶通、帶阻、低通及高通四類。濾波器的主要參數(shù)：中心頻率、拆入損耗、阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù)。民航VHF系統(tǒng)常用濾波器為帶通濾波器，腔體濾波器具有良好的阻帶特性，通過調(diào)整腔體內(nèi)的金屬膜片、金屬諧振桿構(gòu)成的諧振腔，改動(dòng)結(jié)構(gòu)諧振頻率實(shí)現(xiàn)可調(diào)的濾波特性。常用參數(shù)單腔體濾波器為插入損耗1dB～2dB，500kHz帶外損耗15dB，反向抑制20dB。

首先臺(tái)站人員對(duì)原121.7MHz發(fā)射腔體濾波器進(jìn)行調(diào)整，將中心頻率調(diào)整至121.708MHz，根據(jù)121.7MHz需覆蓋范圍不大，適當(dāng)犧牲其插入損耗來提高腔體濾波器選擇性。

臺(tái)站人員接下來調(diào)整121.65MHz接收雙腔體，同樣根據(jù)121.65MHz需覆蓋范圍，適當(dāng)犧牲其插入損耗來提高腔體濾波器選擇性。因接收機(jī)本身已提高靜噪門限，犧牲插損不能太多，將雙腔體中一腔體中心頻率調(diào)整到121.65MHz，另一腔體濾波器的中心頻率調(diào)整至121.642kHz，提高對(duì)干擾源121.7MHz端的選擇性，再將雙腔體濾波器聯(lián)調(diào)來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

圖1 干擾源121.708MHz腔體濾波器調(diào)試圖

如圖1所示，干擾源發(fā)射頻率121.7MHz調(diào)整頻偏及墻體濾波器后，拆入損耗有1.18dB增加至2.82dB，與管制部門核實(shí)，121.7MHz覆蓋無變化，地空通信話音質(zhì)量無明顯變化。在121.65MHz上的選擇性由原來的1.56dB增加至7.43dB，衰減增加了5.87dB。

如圖2所示，接收頻率121.65MHz插入損耗損由2.26dB微增至2.89dB，與管制部門核實(shí)，121.65MHz覆蓋無變化，地空通信話音質(zhì)量無明顯變化。利用雙腔體濾波器調(diào)整技巧，可見圖中選擇性曲線不是嚴(yán)格對(duì)稱，對(duì)高端頻率衰減比低端頻率銳利。對(duì)121.708MHz的選擇性由3.84dB調(diào)到7.69dB，衰減增加了3.85dB。

綜上調(diào)整后，121.65MHz對(duì)121.7MHz衰減共增加18.761dB，其中頻偏帶來自由空間衰減0.001dB，靜噪門限10dB，腔體濾波器調(diào)整8.76dB。衰減增加加上設(shè)備本身鄰頻抑制實(shí)現(xiàn)了對(duì)鄰頻干擾的實(shí)現(xiàn)。與管制部門核實(shí)121.7MHz對(duì)121.65MHz現(xiàn)象再無出現(xiàn)，其上兩頻點(diǎn)覆蓋及地空通信質(zhì)量均無明顯變化，實(shí)現(xiàn)了鄰頻干擾排除的目的。

圖2 接收121.65MHz雙腔體濾波器調(diào)試圖

3 結(jié)束語

通過分析VHF通信中干擾，確定此次VHF通信原因。從抗干擾三種方法入手調(diào)整VHF電臺(tái)頻偏設(shè)置，調(diào)整設(shè)備靜噪門限，調(diào)節(jié)敏感敏感部件腔體濾波器，使得對(duì)干擾源衰減增加實(shí)現(xiàn)排除鄰頻干擾。通過實(shí)例可梳理民航VHF通信排除干擾的思路，提高抗干擾措施效率。對(duì)緩解日益緊張的民航VHF頻點(diǎn)分配壓力，提升民航VHF地空通信質(zhì)量都有十分重要意義。