民航甚高頻臺站無線電干擾排查及分析

張金星

（中國民用航空西北地區空中交通管理局青海分局，青海西寧，810000）

0 引言

隨著國內經濟形勢的發展,，航班飛行流量不斷增多，民航甚高頻通信臺站也在不斷增多。近年來，隨著臺站周圍商業的不斷發展，各類電力、廣播設施及移動基站等設備導致民航甚高頻臺站周圍電磁環境日益復雜，大量無用高能量信號不斷通過直接或間接耦合的方式進入接收設備信道或接收系統中，引起有用信號接收質量降低或強干擾信號導致通信中斷，嚴重影響民航安全，本文利用干擾原理和干擾排查方法進行民航甚高頻臺站無線電干擾案例分析，總結和思考對干擾進行排查和預防的手段。

1 常見民航甚高頻臺無線電干擾類型及干擾源

1.1 常見民航甚高頻無線電干擾類型

在民航干擾案例中，常見干擾源的干擾類別為同頻干擾、鄰道干擾、互調干擾、交調干擾、中頻干擾和雜散干擾等。

互調干擾是指兩個或多個無用信號同時落入在混頻器的輸入端，經混頻器的非線性特性產生接近接收機中頻的組合信號，落入中放頻帶內形成的干擾。互調干擾具有多種形式，但在考慮互調干擾影響時通常以三階互調干擾為主。

中頻干擾是指當干擾信號與接收機中頻頻率接近或相同時，干擾信號落入到混頻器輸入端，混頻器對此無用信號相當于一級(中頻)放大器，將干擾信號放大，由此引入之后電路，將無用信號解調輸出后形成干擾。

同頻干擾是指具有相同載波頻率的發射設備在一定范圍內發射時多個信號對接收機造成的干擾，通常采用頻偏來減緩干擾產生。

交調調制是指有用信號與干擾信號一起落入混頻器時，由混頻器的非線性特性產生的干擾。

鄰道干擾是指在頻率間隔相鄰的波道，干擾信號傳輸的頻率帶寬超過波道寬度，對鄰近頻率信號造成的干擾。

1.2 常見干擾源

在民航干擾案例中，常見干擾源除廣播設施以外，設備自身故障干擾、設備參數不匹配導致的干擾、能產生高能量無用雜散輻射的設備也常常出現，常見無線電干擾現象與無線電干擾源對照分析如表1所示。

表1 常見干擾源及干擾現象

2 常見民航甚高頻天線共用系統結構

目前民航甚高頻臺站中使用甚高頻天線共用通信系統最為常見，它采用合用收發天線，后續接入帶通腔體濾波器、耦合器、單向器等措施，使多個甚高頻電臺相互隔離且匹配共用，從而達到節約天線數量，降低電臺間的干擾，充分發揮共用系統信道多、系統容量大和信道間互不影響的優勢，大大提高了通信能力和集成程度。

以R&S XU4200電臺組成的四信道甚高頻天線共用系統為例（圖1），接收機通過天饋系統接收信號，并經過耦合器分路，通過帶通濾波器、3db功分器、電臺將甚高頻信號濾波、檢波、解調處理得到語音信號，將機組語音傳輸到管制員耳機中；管制員語音通過電臺調制，經過主備切換繼電器選擇射頻線路，帶通濾波器濾波，由耦合器合路后送給天饋系統。

圖1 R&S XU4200 天線共用系統

3 干擾案例分析

3.1 鄰道干擾案例分析

青海空管分局某甚高頻臺站擁有三套R&S XU4200 4信道天線共用系統，天線塔高十五米，收發天線位于塔頂不同高度層。2021年一段時間范圍內用戶反映有如下出現干擾情況出現：在陰雨天等天氣電磁環境變差時，A、B頻率信道電臺均在一套4信道天線共用系統中且頻率差極為接近，使用過程中A頻率發射會在B頻率接收機中收到，B頻率發射A頻率接收機中不能收到。此次干擾為典型的鄰道干擾案例，技術人員通過遠程調整接收機接收門限，但后續效果不理想，且接收門限的調整有影響通信距離及區域甚高頻信號比選器信號輸入整體性，技術人員前往臺站調節濾波器選擇性參數后干擾消失，但濾波器選擇性調節多少數值合適，除日常經驗外也可以通過數據計算得出。

在實際運行工作中，出現鄰道干擾，主要由收發天線間隔、相鄰干擾頻率的間隔、接收機的靜噪門限、接收機的鄰道抑制、發射機的功率、收發濾波器選擇性等因素共同決定。其中可以調節接收機靜噪門限、收發濾波器選擇性、發射機功率等參數來抑制鄰道干擾產生。

以僅調節濾波器選擇性為例，調節參數計算過程可由以下分析得出：

從干擾角度分析，當鄰道干擾出現時，受干擾接收機接收口信號強度P接收機大于接收機靜噪門限值P門限，即P接收機＞P門限，P門限可由接收機設置獲得；

接收機接收口信號強度P接收機由信號傳輸角度分析可由以下公式計算出：

上式中L濾波器為接收濾波器選擇性（可調節參數），L射頻組件損耗1為接收系統射頻組件損耗（可用矢量分析儀測出，通常為1至3db），接收機天線接收口輸出的信號強度P天線接收可由以下公式得出：

上式中，L空間損耗為發射天線與接收天線間電磁波空間傳輸損耗（可由收發天線間距Dkm及干擾頻率FMHz算出），L鄰道抑制為固定參數（可參考 MH/T 400.1-2016《甚高頻地空通信地面系統第1部分：話音通信系統技術規范》測出），其中P發射為發射天線輻射功率，可由功率計測量或如下公式計算：

上式中P發射機為發射機發射功率，L插入損耗為發射濾波器插入損耗（可用矢量網絡分析儀測出，通常為1.5db），L射頻組件損耗2為發射系統射頻組件損耗（可用矢量網絡分析儀測出，通常為1至3db）

至此除L濾波器外所有參數均 可 得 出，通 過（1）（2）（3）（4）式計算，當受干擾接收機接收口信號強度P接收機大于甚高頻接收機的靜噪門限值P門限時，可得出接收濾波器選擇性L濾波器最小值，從而避免鄰道干擾出現。

3.2 甚高頻天線共用系統間干擾案例分析

青海空管分局某甚高頻臺站擁有一套R&S XU4200 4信道天線共用系統，一套R&S XU4200 2信道天線共用系統，一臺測試電臺單機，天線塔高三十米，收發天線位于塔頂不同高度層。2018年一段時間范圍內用戶反映有如下出現干擾情況出現：2信道天線共用系統頻率A出現與測試電臺單機頻率B串繞；4信道天線共用系統C頻率和測試電臺單機B頻率均存在噪聲干擾；2信道天線共用系統頻率D存在長收噪聲干擾。結合用戶反饋和遠程監控觀察，干擾情況可由表2更直觀表示。

表2 干擾情況表

根據表2及干擾統計分析，此干擾可分為發射干擾和接收干擾兩類，確定出A頻率為發射干擾，C頻率和D頻率為接收干擾，B頻率同時存在發射和接收干擾。再按是否由2個及以上頻率同時發射時出現干擾，可劃分出A/B頻率和B/C頻率兩組進行對比分析，初步判斷這兩組頻率內部之間存在互調或交調干擾可能。

當地無線電管理委員會工作人員使用頻譜儀測試臺站天線場地頻譜，排查發現當地廣電僅有兩個廣播頻道在發射，且在環境排查中發現民航甚高頻臺站距光電發射臺較近。通過對兩個廣電頻率及高能雜散波頻率和臺站受干擾頻率對比計算發現產生的三階互調頻率不會對民航臺站頻率構成干擾，由此排除三階互調干擾可能。

在進一步排查過程中，無線電管理部門通過采取聯系當地廣電暫時關閉發射機的方式，再次用頻譜儀測試空管臺站天線場地電磁環境，發現底噪下降且D頻率電臺長收情況消失，A、B、C頻率三個頻點干擾依然存在。由此分析判斷D頻率干擾為雜散干擾，排除A/B頻率和B/C頻率間三階互調干擾。

經過進行不同測試以及數據分析判斷，此次臺站甚高頻系統干擾產生的原因如下：D頻率電臺干擾為雜散干擾；B、C頻率干擾為電臺頻率間隔較小且臨時天線架設導致收發天線距離較近造成的交調干擾；A、B頻率是處于同一天線共用系統中參數調節不佳導致的交調干擾。根據以上排查情況，空管技術人員進行下消除工作：

通過調整D頻率電臺收濾波器插入損耗和選擇性等參數，長收現象消失，干擾排除；

調整A頻率電臺發射濾波器中心頻率駐波比及插入損耗和選擇性等參數并適當降低發射功率，A、B頻率語音串擾情況消失，干擾排除；

對于B、C兩個頻率的排除，首先通過調整B頻率和C頻率收發濾波器參數，但收發干擾均未消失，繼而在使用C頻率電臺后使用雙腔濾波器增大選擇性的方法進行測試，但干擾仍未消失，后期因B頻率測試期滿后設備拆除，臺站無干擾。

3.3 變壓器雜散輻射案例分析

青海空管分局某甚高頻臺站擁有一套R&S XU4200 4信道天線共用系統，三臺甚高頻單機電臺，天線塔高約為45米，收發天線位于塔頂不同高度層，該臺站位于縣城內，電磁環境較為復雜。此次干擾過程中用戶反映某頻率存在較為頻繁的間歇性干擾，斷續接收到“刺啦”的干擾噪聲，電臺RCMS監控觀察有較為頻繁的靜噪激活情況，整個臺站所有甚高頻電臺底噪較高，初步判斷由雜散干擾引起通信設備異常接收的情況。此次干擾嚴重影響民航通信安全，遂報當地無線電管理委員會協助排查。

根據上述情況分析后，空管機務員及無委技術人員通過便攜式信號分析儀測量臺站附近電磁環境中發現該處民航甚高頻頻段的確存在底噪抬升異常情況。排查人員先后在臺站室內、屋頂、鐵塔下測量電磁環境未找到明顯異常干擾方向，不斷搜尋后在臺站附近樓房頂樓視線良好處測得明顯干擾信號，在民航通信頻段118MHZ-136.975MHZ內存在強度約為-65dbm，帶寬約為3MHZ的雜散干擾信號，波形較為規律，視距范圍內無遮擋處有一箱式變電站，疑似由此變電站引起。后續在變電站附近測量時波形與樓房頂樓測得波形一致，變電站與空管臺站天線塔間視距無遮擋。根據變電站與臺站鐵塔距離與高度利用無線電磁波傳播模型公式計算出變電站干擾信號傳播到甚高頻天線處功率略高于該臺站甚高頻接收機靜噪門限。據此可判定民航基高頻臺站干擾由附近箱式變電站抬高底噪及雜散輻射超標造成間歇性干擾。為消除此次干擾當地無線電管理委員會聯系變電站所屬單位作隔離屏蔽處理。

4 結束語

對于民航甚高頻臺站無線電干擾問題的排查過程中，需要通過各類干擾現象及信號逐段排查進行分析，并考慮到甚高頻通信設備的內部原因、甚高頻通信設備間的相互干擾、甚高頻臺站周圍電磁環境等方面的問題，因此排查過程較為繁瑣，難度大。

基于民航甚高頻通信臺站頻率范圍固定及通信系統較為簡單等特點，空管技術保障部門應定期、有計劃的巡檢設備及監測臺站周圍電磁環境，排查自身及臺站周圍干擾源。另外民航甚高頻無線電干擾的查找和處理，不僅僅靠空管技術保障部門的努力，還需要加強與其他單位之間的協作。民航無線電專用頻率受到干擾，時常是廣電等頻譜用戶發射的無線電信號頻率及功率不在申報的規定范圍內、設備老化信號的帶寬超過規定帶寬等引起，也有黑廣播或大功率設備屏蔽措施不佳引起的干擾，干擾申報至無線電管理委員會后，相互配合進行排查的過程也是經驗的積累。對民航甚高頻臺站無線電干擾的分析，即可以預防干擾的產生，又可以對加速干擾的排查和解決過程，保民航飛行安全。