摘 要： 隨著當前中國經濟的不斷增長, 航空業的發展極為迅速。近年來由于民用航空事故及事故征候頻發, 民航各級管理部門對航空安全的監管也愈加嚴格。由于無線電技術在各行業的廣泛應用, 其會對民航地空通信造成一些干擾, 影響地空通信的距離和質量。且無線電設備在使用時還會產生很多的噪音和信號不穩定現象, 這些都對會飛行安全造成很大的威脅。本文從民航的甚高頻地空通信設備出發, 對其干擾源進行分析, 包括頻間的干擾、鄰頻之間的干擾等, 同時對甚高頻地空通信干擾預防措施進行闡述。
關鍵詞： 民航; 甚高頻地空通信; 干擾和預防;
引言
目前, 我國民航地空通信系統主要采用的設備是甚高頻電臺, 隨著空管安全管理體系的建設和完善, 對地空通信業務的管理也不斷加強, 盡管其技術已經較為成熟, 但是受限于有限的無線電頻率資源, 可能會出現頻率重復分配使用的情況。即同一個管制頻率可以分配給多個相距距離較遠的管制扇區使用。通常甚高頻地空通信系統的作用距離一般不會超過500km。理論上, 通常使用的甚高頻設備通信頻率之間不會產生相互干擾, 但是經過研究發現, 甚高頻系統通信質量不僅與通信距離有關, 還和各種其他因素有關, 如氣象、大氣波導、輻射等因素都會對通信頻率產生干擾。
1 甚高頻無線電波遠距離傳播分析
1.1 無線電波傳播特性
無線電波的傳播是指由發射天線輻射的無線電波通過自然條件下的媒質到達接收天線的過程。其媒質包括地表、對流層、電離層等, 因為頻段不同, 媒質也會產生不同的效果, 如電波傳播能夠分為地面波傳播、天波傳播、視距傳播、散射傳播等等。在傳播時, 由于無線電波可能受到反射、折射、吸收等的影響, 會使得無線電信號產生畸變, 從而影響傳播和接收的效果。
1.2 甚高頻無線電波與距離的關系
在使用甚高頻及其以上的頻率進行無線電波的傳輸時, 不是以地波的形式沿著圓形地球的表面來傳播, 而是以視距形式來傳播, 所以對于距離有一定的限制。無線電波在傳輸時, 會受到大氣環境中各種氣體分子的影響, 在折射時會出現傳播異常的現象。其中一種就是把電波傳到更遠距離的地方, 這就會導致頻率之間出現干擾, 影響無線電的正常通信。
1.3 大氣波導傳播
大氣波導傳播通常將其分為三類:表面波導、蒸發波導、抬升波導。其傳播條件一般需要滿足以下幾個:近地層的某一高度要存在大氣波導;電磁波的頻率要高于最低陷獲頻率;電磁波發射源位置要在大氣波導層內, 對于不位于大氣波導層內的發射源要保證波導強度足夠強;電磁波的發射仰角要小于臨界仰角。所以要減輕大氣波導傳播對甚高頻通信的影響, 通常通過增加無線電波傳播的距離以及增加電場強度來實現。
1.4 對流層散射傳播
大氣層中每一層的溫度、濕度以及壓強上都和周圍的空氣不同, 所以在折射指數上也和周圍的空氣有所差異, 對于無線電的傳播也會受一定的影響, 在折射以外還會被不均勻體再次輻射, 這種現象稱為對流散射。在對流散射中, 其電波傳播距離會達到1000km左右, 將近正常視距傳播距離的兩倍, 頻率太高就會使得射向地面的超短波、微波頻段的電波幾乎無法在地表激起表面電流, 無法完成入射和反射過程, 信號傳輸效果大大減弱, 目前提出的解釋該現象的理論主要有以下三種, 分別是散射理論、多模理論以及反射理論, 在眾多理論實驗的基礎下, 目前已經能夠實現通過對流層散射傳播實現遠距離通信。
2 甚高頻通信設備干擾種類以及相應預防
隨著民航業的建設和發展, 甚高頻的普及已經達到了覆蓋的水平, 甚至同地區要實現兩重覆蓋, 在眾多繁忙的民航干線甚至達到了三重以及多重覆蓋。密集程度大使得信號強度大, 但在同時也對甚高頻信號的傳播抗干擾能力提出了很大的要求。目前的干擾種類主要有以下幾種:同頻之間的干擾、鄰頻之間的干擾、雜散輻射干擾以及互調干擾。
2.1 同頻之間的干擾和預防
同頻之間的干擾原因就是在于由其他干擾源發出的與有用信號相同頻率的信號, 從而對信號的正常接收和使用產生影響, 會使正常信號出現失真情況, 但問題有時也不僅僅從干擾源上產生, 如計算設備的電磁兼容性出現錯誤也會導致相關問題。要避免同頻之間的干擾, 最直接有效的方法就是要求通信網絡設計部門對于電磁的兼容性設計進行充分的考慮, 另外一方面民航管制部門要及時對干擾源進行排查, 及時的關閉干擾源。
2.2 鄰頻之間的干擾和預防
鄰頻干擾是指在同一收信機內, 發射的不同頻率在經過變頻后由于進入中頻通帶內所引起的干擾現象, 往往會造成收信機信噪比下降、信號接收靈敏度降低等不良影響。發射機的頻率穩定度差或者調制度大都會造成鄰頻干擾, 所以, 對于此類現象, 要對收信機進行合理選擇, 盡量避免或者減少受影響程度, 即在制造無線電技術設備時要進行嚴格的質量把關, 在使用前要進行大量的測試和實驗, 達到國家的質量標準才能投入使用。
2.3 雜散輻射干擾和預防
在雜散輻射中, 頻率如果高于二次頻波頻率的會被低通濾波器濾除, 當低于二次濾波器時由于分量信號較強, 不容易濾除, 就會對正常的信號產生干擾。對此類干擾, 最重要的預防措施是要對輻射功率進行嚴格限制, 載波功率也要有一定的限制, 在屏蔽技術和濾波技術方面都要有合理的設計, 以減少雜散輻射的干擾。
2.4 互調干擾和預防
互調干擾作為影響甚高頻地空通信的重要因素之一, 發射機互調干擾和接收機互調干擾是其主要兩種類型。前者出現的原因是由于在發射機的末端, 由于功率放大器的非線性原因, 會使得進入的其他干擾信號和有用的信號產生相互調制, 從而影響正常信號的發射;后者是指當兩種及以上的無線電信號同時由一個接收機接收時, 當接收機的高頻放大器或者混頻器的非線性變換而導致相互調制, 從而影響信號的接收。互調干擾會導致信號失真, 影響地空通信的質量, 嚴重時還會導致甚高頻通信信號無法提法使用, 影響民航的飛行安全, 這是互調干擾的主要危害;另一方面, 還會包括對發射機的危害, 降低有效功率, 從而擾亂電磁波的傳輸秩序。其預防措施要從其原理出發來進行制定, 根據全部損耗的公式, 首先要加大發射機天線之間的差距, 讓耦合損耗大于50dB;采用單向隔離器;采用高Q值諧振腔可以增加發射機之間的頻距。在接收機方面要從以下三個方面來進行預防, 首先要增加級線性度, 盡量提高甚高頻電臺接收機的射頻互調干擾指標, 選擇高效和混頻緩處于適當的工作狀態;其次要抑制干擾信號, 調整發射機和接收機的末端器械, 如增加信號衰減器, 使得強干擾信號不能進入高放和混頻級;在實際的民航工作中, 相互干擾出現的地點多是在電臺中, 所以還要加強塔臺的設備配備、安裝和管理。
2.5 非法廣播和黑電臺產生的干擾及其應對措施
除了以上干擾, 還會有非法干擾存在, 例如非法廣播和黑電臺的干擾信號。當民航無線電信號受到干擾后, 報請當地無線電管理委員會通過技術手段準確定位非法電臺頻段和位置, 聯合相關部門對干擾源進行查處。國家也出臺了相關法律法規對擅自設立廣播電臺、電視臺等非法無線電臺的行為進行處罰。另外需要有關部門對信號來源進行嚴格監管:必須保證所有的無線電裝置都符合國家統一標準、頻率使用必須得到無線電管理部門的許可和備案后方可使用、不得私自占用通信頻率資源, 從而保證非法干擾源的產生。
3 其他方面預防措施
對于民航甚高頻地空通信電臺造成干擾的各種因素而言, 需要關注的不僅僅是干擾源的地點, 空管設備維護單位還要加強設備維護和管理, 如使用的各種通信設施設備要符合國家的制造標準和民航行業的設備準入許可, 定期對設備進行維護和檢查, 保證其工作在正常狀態;空管設備所處的電磁環境也要符合要求, 這就使得電臺的配備、安裝和設置極其重要。通過電臺對信號進行處理和調整是其主要任務。同時, 相互干擾往往也是出自電臺, 所以無論是傳輸還是接收信號都需要整套的管理體制來進行嚴格管理。在抗干擾方面, 行業相關部門可以研發相關設備來保證信號的處理處于標準的接收和傳輸值內, 達到抗干擾的目的。
4 結束語
綜上所述, 基于民航甚高頻通信電臺干擾情況, 通過分析、研究和實際工作經驗, 總結出了相關主要影響因素及其預防措施。在此探究過程中我們認識到, 在民航實際運行中, 還可能由于其他因素對甚高頻地空通信電臺產生干擾。作為設備維護人員, 要在保障設備所處電磁環境符合要求的前提下, 從科學原理和行業規范的角度出發, 對設備進行設置和維護, 最大限度地避免干擾的形成, 減小干擾造成的影響, 保障民航的飛行安全。
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