民航同頻干擾及頻偏設(shè)置

王瑞軍

【摘要】? ? 文章對(duì)民航甚高頻同頻干擾的產(chǎn)生及原理進(jìn)行了分析，對(duì)國(guó)際民航組織給定的頻偏設(shè)置要求進(jìn)行了理論分析與解釋?zhuān)詈髮?duì)實(shí)際應(yīng)用中的頻偏設(shè)置給出了具體要求，便于維護(hù)人員理解頻偏設(shè)置與維護(hù)。

【關(guān)鍵詞】? ? 民航甚高頻? ? 同頻干擾? ? 頻率偏置

引言

同頻異址臺(tái)或中繼臺(tái)對(duì)于無(wú)線電信號(hào)增大通訊距離，擴(kuò)展覆蓋范圍扮演著極其重要的角色。民航地空通信常使用這兩種方式來(lái)擴(kuò)大甚高頻（VHF）信號(hào)覆蓋范圍，以便于管制指揮。在擴(kuò)展信號(hào)覆蓋范圍的同時(shí)，因無(wú)線電信號(hào)特性，這兩種方式也帶來(lái)了無(wú)線電同頻干擾的問(wèn)題，給通話質(zhì)量帶來(lái)了影響。對(duì)于同頻干擾，民航業(yè)通常通過(guò)設(shè)置電臺(tái)的頻偏來(lái)減小或抑制該干擾。國(guó)際民航組織（ICAO）給出了電臺(tái)頻偏設(shè)置要求，但并未給出設(shè)置要求的具體解釋。本文將對(duì)民航無(wú)線電同頻干擾的產(chǎn)生及現(xiàn)象進(jìn)行分析與研究，并對(duì)電臺(tái)頻偏的設(shè)置要求進(jìn)行闡述，便于維護(hù)人員正確理解頻偏設(shè)置并做好同頻干擾的處置工作。

一、同頻干擾

1.1 同頻干擾的定義

所謂同頻干擾，原指無(wú)用信號(hào)的載頻與有用信號(hào)的載頻相同，并對(duì)接收同頻有用信號(hào)的接收機(jī)造成的干擾。民航地空通信中，為有效實(shí)現(xiàn)VHF信號(hào)的覆蓋，行業(yè)內(nèi)通常使用同頻異址臺(tái)方式，即在可能存在遮擋的地形附近搭建相同頻率的遙控異址臺(tái)，使多部同頻電臺(tái)有效覆蓋服務(wù)區(qū)域;為擴(kuò)展VHF信號(hào)的通信距離，則采用同頻中繼臺(tái)的方式。不論采取哪種方式，都要求兩個(gè)同頻異址/中繼臺(tái)之間信號(hào)存在交叉覆蓋區(qū)域，但伴隨而來(lái)的是某一航班飛經(jīng)具有多重同頻信號(hào)覆蓋的區(qū)域時(shí)，在同一地區(qū)能夠同時(shí)收到不同位置不同電臺(tái)的相同信號(hào)，接收機(jī)往往會(huì)有嘯叫干擾或強(qiáng)烈的噪聲干擾[1]，我們將這一類(lèi)干擾也稱(chēng)為同頻干擾。本文所分析的同頻干擾即為多重覆蓋下的同頻噪聲干擾。

1.2 同頻干擾的產(chǎn)生

同頻干擾的產(chǎn)生究其原因?yàn)閮刹考皟刹恳陨系耐l電臺(tái)的工作頻率相差在音頻范圍內(nèi)所形成的干擾。假設(shè)某一臺(tái)站電臺(tái)載波頻率為f，另一部電臺(tái)載波頻率為f+Δf，這里雖然兩臺(tái)發(fā)射機(jī)標(biāo)稱(chēng)頻率相同，但電臺(tái)因頻率穩(wěn)定度原因，晶振頻率會(huì)產(chǎn)生少許偏差，同時(shí)由于航班相對(duì)于臺(tái)站的方位不同，在接收信號(hào)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生不同的多普勒頻移，因此兩個(gè)同頻臺(tái)站電臺(tái)載波頻率被接收時(shí)多少有所差異，并且不可避免。無(wú)線電信號(hào)在經(jīng)過(guò)非線性器件時(shí)將會(huì)產(chǎn)生混頻效果，根據(jù)三角函數(shù)積化和差公式：

航班接收機(jī)一定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻率為Δf的低頻信號(hào)。我們知道人的話音信號(hào)頻率多數(shù)集中在300-3400Hz之間，當(dāng)Δf剛好處于該頻率范圍內(nèi)時(shí)，在接收機(jī)中即可聽(tīng)到差拍嘯叫聲，從而影響管制與航班的正常通信。在實(shí)際工作中，因電臺(tái)穩(wěn)定度差別較小且不可避免，差頻Δf往往處于話音頻率之間，同頻干擾的情況是極易發(fā)生的。

二、頻偏設(shè)置

2.1 頻偏設(shè)置的作用及要求

根據(jù)ICAO國(guó)際民航公約附件10，合理設(shè)置頻偏是解決同頻干擾的有效方案。公約建議信道間隔為25kHz的偏置載波系統(tǒng)，任意兩個(gè)同頻電臺(tái)的一階外差頻率必須不小于4kHz，同時(shí)任一電臺(tái)的載波頻偏設(shè)置不能超過(guò)8kHz[2]。

2.1.1 一階外差頻率不小于4kHz

一階外差即兩個(gè)頻率經(jīng)過(guò)非線性器件時(shí)發(fā)生產(chǎn)生混頻動(dòng)作，生成新的頻率，其中兩個(gè)頻率之差稱(chēng)為一階外差。根據(jù)前一節(jié)分析，當(dāng)兩個(gè)頻率的一階外差Δf處于300-3400Hz內(nèi)時(shí)將產(chǎn)生嘯叫干擾或強(qiáng)烈背景噪聲干擾也即同頻干擾。當(dāng)人為設(shè)置頻偏后，使兩部電臺(tái)混頻后產(chǎn)的差頻大于4kHz時(shí)，外差頻率信號(hào)處于音頻信號(hào)范圍外，人耳將不再聽(tīng)到音頻噪聲干擾，從而有效避免了同頻干擾。

2.1.2 載波頻偏設(shè)置不能超過(guò)8kHz

目前國(guó)內(nèi)民航VHF通信系統(tǒng)使用的均為25kHz信道間隔。為使相鄰兩信道間功率互不干擾，每個(gè)信道載波在相鄰側(cè)僅有12.5kHz的頻率偏移量，如下圖所示。通信設(shè)備中，通常將語(yǔ)音頻率設(shè)定在4kHz以?xún)?nèi)。因此載波在語(yǔ)音調(diào)制后，射頻信號(hào)頻率將變?yōu)閒1±4kHz以?xún)?nèi)，此時(shí)為了不影響領(lǐng)道信號(hào)，載波頻率偏移可設(shè)置最大量為Δf=12.5-f1-4=8.5kHz。為通信保障，ICAO為頻率偏移留取了頻率容量，因此規(guī)定甚高頻電臺(tái)最大頻率偏移不能超過(guò)8kHz。

2.2 頻偏設(shè)置要求

根據(jù)前述分析，在頻偏設(shè)置要求范圍內(nèi)進(jìn)行合理的頻率偏移設(shè)置是解決同頻干擾的有效手段。除上述要求外，在實(shí)際工作中，頻偏設(shè)置還應(yīng)根據(jù)實(shí)際臺(tái)站信號(hào)覆蓋重?cái)?shù)及電臺(tái)頻率穩(wěn)定度等因素進(jìn)行合理的設(shè)置。具體要求為：

根據(jù)信號(hào)覆蓋重?cái)?shù)，設(shè)置各臺(tái)站電臺(tái)相應(yīng)的N頻偏系統(tǒng)。N為信號(hào)覆蓋重?cái)?shù);

多重覆蓋信號(hào)臺(tái)站的同頻電臺(tái)設(shè)置頻偏后，頻率差值越大越好[3]，但要符合ICAO附件公約要求;

ICAO公約附件建議載波頻偏設(shè)置如下：

a）2頻偏系統(tǒng)，載波頻偏設(shè)置在±5kHz處。同時(shí)要求頻率穩(wěn)定度在±2kHz內(nèi);

b）3頻偏系統(tǒng)，載波頻偏設(shè)置在0和±7.3kHz處，同時(shí)要求頻率穩(wěn)定度在±0.65kHz以?xún)?nèi);

c）4頻偏系統(tǒng)，載波頻偏設(shè)置在±2.5kHz和±7.5kHz處，同時(shí)要求頻率穩(wěn)定度在±0.5kHz以?xún)?nèi);

d）5頻偏系統(tǒng)，載波頻偏設(shè)置在0和±4kHz、±8kHz處，同時(shí)要求電臺(tái)頻率穩(wěn)定度在±40Hz以?xún)?nèi)。

三、結(jié)束語(yǔ)

同頻異址臺(tái)或中繼臺(tái)現(xiàn)階段仍是實(shí)現(xiàn)民航地空通信信號(hào)有效覆蓋的必須手段，電臺(tái)頻偏設(shè)置則是信號(hào)覆蓋過(guò)程中常常出現(xiàn)同頻干擾的有效處理措施。準(zhǔn)確理解頻偏設(shè)置原理，正確設(shè)置頻偏參數(shù)才能保證地空通信的安全順暢。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 孫博峰.同頻異址甚高頻電臺(tái)相互干擾監(jiān)測(cè)與控制方法研究[D].內(nèi)蒙古大學(xué).2015.p13-19

[2] ICAO.國(guó)際民用航空公約附件10.第三卷[S].P238

[3] 蔡晶.VHF三偏置載波信號(hào)交叉及相關(guān)干擾分析[D].中國(guó)民航大學(xué).2008.P29-37