摘 要： 隨著當(dāng)前中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng), 航空業(yè)的發(fā)展極為迅速。近年來(lái)由于民用航空事故及事故征候頻發(fā), 民航各級(jí)管理部門(mén)對(duì)航空安全的監(jiān)管也愈加嚴(yán)格。由于無(wú)線電技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用, 其會(huì)對(duì)民航地空通信造成一些干擾, 影響地空通信的距離和質(zhì)量。且無(wú)線電設(shè)備在使用時(shí)還會(huì)產(chǎn)生很多的噪音和信號(hào)不穩(wěn)定現(xiàn)象, 這些都對(duì)會(huì)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(shè)備出發(fā), 對(duì)其干擾源進(jìn)行分析, 包括頻間的干擾、鄰頻之間的干擾等, 同時(shí)對(duì)甚高頻地空通信干擾預(yù)防措施進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞： 民航; 甚高頻地空通信; 干擾和預(yù)防;
引言
目前, 我國(guó)民航地空通信系統(tǒng)主要采用的設(shè)備是甚高頻電臺(tái), 隨著空管安全管理體系的建設(shè)和完善, 對(duì)地空通信業(yè)務(wù)的管理也不斷加強(qiáng), 盡管其技術(shù)已經(jīng)較為成熟, 但是受限于有限的無(wú)線電頻率資源, 可能會(huì)出現(xiàn)頻率重復(fù)分配使用的情況。即同一個(gè)管制頻率可以分配給多個(gè)相距距離較遠(yuǎn)的管制扇區(qū)使用。通常甚高頻地空通信系統(tǒng)的作用距離一般不會(huì)超過(guò)500km。理論上, 通常使用的甚高頻設(shè)備通信頻率之間不會(huì)產(chǎn)生相互干擾, 但是經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn), 甚高頻系統(tǒng)通信質(zhì)量不僅與通信距離有關(guān), 還和各種其他因素有關(guān), 如氣象、大氣波導(dǎo)、輻射等因素都會(huì)對(duì)通信頻率產(chǎn)生干擾。
1 甚高頻無(wú)線電波遠(yuǎn)距離傳播分析
1.1 無(wú)線電波傳播特性
無(wú)線電波的傳播是指由發(fā)射天線輻射的無(wú)線電波通過(guò)自然條件下的媒質(zhì)到達(dá)接收天線的過(guò)程。其媒質(zhì)包括地表、對(duì)流層、電離層等, 因?yàn)轭l段不同, 媒質(zhì)也會(huì)產(chǎn)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(shí), 由于無(wú)線電波可能受到反射、折射、吸收等的影響, 會(huì)使得無(wú)線電信號(hào)產(chǎn)生畸變, 從而影響傳播和接收的效果。
1.2 甚高頻無(wú)線電波與距離的關(guān)系
在使用甚高頻及其以上的頻率進(jìn)行無(wú)線電波的傳輸時(shí), 不是以地波的形式沿著圓形地球的表面來(lái)傳播, 而是以視距形式來(lái)傳播, 所以對(duì)于距離有一定的限制。無(wú)線電波在傳輸時(shí), 會(huì)受到大氣環(huán)境中各種氣體分子的影響, 在折射時(shí)會(huì)出現(xiàn)傳播異常的現(xiàn)象。其中一種就是把電波傳到更遠(yuǎn)距離的地方, 這就會(huì)導(dǎo)致頻率之間出現(xiàn)干擾, 影響無(wú)線電的正常通信。
1.3 大氣波導(dǎo)傳播
大氣波導(dǎo)傳播通常將其分為三類:表面波導(dǎo)、蒸發(fā)波導(dǎo)、抬升波導(dǎo)。其傳播條件一般需要滿足以下幾個(gè):近地層的某一高度要存在大氣波導(dǎo);電磁波的頻率要高于最低陷獲頻率;電磁波發(fā)射源位置要在大氣波導(dǎo)層內(nèi), 對(duì)于不位于大氣波導(dǎo)層內(nèi)的發(fā)射源要保證波導(dǎo)強(qiáng)度足夠強(qiáng);電磁波的發(fā)射仰角要小于臨界仰角。所以要減輕大氣波導(dǎo)傳播對(duì)甚高頻通信的影響, 通常通過(guò)增加無(wú)線電波傳播的距離以及增加電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1.4 對(duì)流層散射傳播
大氣層中每一層的溫度、濕度以及壓強(qiáng)上都和周圍的空氣不同, 所以在折射指數(shù)上也和周圍的空氣有所差異, 對(duì)于無(wú)線電的傳播也會(huì)受一定的影響, 在折射以外還會(huì)被不均勻體再次輻射, 這種現(xiàn)象稱為對(duì)流散射。在對(duì)流散射中, 其電波傳播距離會(huì)達(dá)到1000km左右, 將近正常視距傳播距離的兩倍, 頻率太高就會(huì)使得射向地面的超短波、微波頻段的電波幾乎無(wú)法在地表激起表面電流, 無(wú)法完成入射和反射過(guò)程, 信號(hào)傳輸效果大大減弱, 目前提出的解釋該現(xiàn)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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)下, 目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)對(duì)流層散射傳播實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。
2 甚高頻通信設(shè)備干擾種類以及相應(yīng)預(yù)防
隨著民航業(yè)的建設(shè)和發(fā)展, 甚高頻的普及已經(jīng)達(dá)到了覆蓋的水平, 甚至同地區(qū)要實(shí)現(xiàn)兩重覆蓋, 在眾多繁忙的民航干線甚至達(dá)到了三重以及多重覆蓋。密集程度大使得信號(hào)強(qiáng)度大, 但在同時(shí)也對(duì)甚高頻信號(hào)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(diào)干擾。
2.1 同頻之間的干擾和預(yù)防
同頻之間的干擾原因就是在于由其他干擾源發(fā)出的與有用信號(hào)相同頻率的信號(hào), 從而對(duì)信號(hào)的正常接收和使用產(chǎn)生影響, 會(huì)使正常信號(hào)出現(xiàn)失真情況, 但問(wèn)題有時(shí)也不僅僅從干擾源上產(chǎn)生, 如計(jì)算設(shè)備的電磁兼容性出現(xiàn)錯(cuò)誤也會(huì)導(dǎo)致相關(guān)問(wèn)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(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)于電磁的兼容性設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的考慮, 另外一方面民航管制部門(mén)要及時(shí)對(duì)干擾源進(jìn)行排查, 及時(shí)的關(guān)閉干擾源。
2.2 鄰頻之間的干擾和預(yù)防
鄰頻干擾是指在同一收信機(jī)內(nèi), 發(fā)射的不同頻率在經(jīng)過(guò)變頻后由于進(jìn)入中頻通帶內(nèi)所引起的干擾現(xiàn)象, 往往會(huì)造成收信機(jī)信噪比下降、信號(hào)接收靈敏度降低等不良影響。發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度差或者調(diào)制度大都會(huì)造成鄰頻干擾, 所以, 對(duì)于此類現(xiàn)象, 要對(duì)收信機(jī)進(jìn)行合理選擇, 盡量避免或者減少受影響程度, 即在制造無(wú)線電技術(shù)設(shè)備時(shí)要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān), 在使用前要進(jìn)行大量的測(cè)試和實(shí)驗(yàn), 達(dá)到國(guó)家的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)才能投入使用。
2.3 雜散輻射干擾和預(yù)防
在雜散輻射中, 頻率如果高于二次頻波頻率的會(huì)被低通濾波器濾除, 當(dāng)?shù)陀诙螢V波器時(shí)由于分量信號(hào)較強(qiáng), 不容易濾除, 就會(huì)對(duì)正常的信號(hào)產(chǎn)生干擾。對(duì)此類干擾, 最重要的預(yù)防措施是要對(duì)輻射功率進(jìn)行嚴(yán)格限制, 載波功率也要有一定的限制, 在屏蔽技術(shù)和濾波技術(shù)方面都要有合理的設(shè)計(jì), 以減少雜散輻射的干擾。
2.4 互調(diào)干擾和預(yù)防
互調(diào)干擾作為影響甚高頻地空通信的重要因素之一, 發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾和接收機(jī)互調(diào)干擾是其主要兩種類型。前者出現(xiàn)的原因是由于在發(fā)射機(jī)的末端, 由于功率放大器的非線性原因, 會(huì)使得進(jìn)入的其他干擾信號(hào)和有用的信號(hào)產(chǎn)生相互調(diào)制, 從而影響正常信號(hào)的發(fā)射;后者是指當(dāng)兩種及以上的無(wú)線電信號(hào)同時(shí)由一個(gè)接收機(jī)接收時(shí), 當(dāng)接收機(jī)的高頻放大器或者混頻器的非線性變換而導(dǎo)致相互調(diào)制, 從而影響信號(hào)的接收。互調(diào)干擾會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真, 影響地空通信的質(zhì)量, 嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致甚高頻通信信號(hào)無(wú)法提法使用, 影響民航的飛行安全, 這是互調(diào)干擾的主要危害;另一方面, 還會(huì)包括對(duì)發(fā)射機(jī)的危害, 降低有效功率, 從而擾亂電磁波的傳輸秩序。其預(yù)防措施要從其原理出發(fā)來(lái)進(jìn)行制定, 根據(jù)全部損耗的公式, 首先要加大發(fā)射機(jī)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(fā)射機(jī)之間的頻距。在接收機(jī)方面要從以下三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行預(yù)防, 首先要增加級(jí)線性度, 盡量提高甚高頻電臺(tái)接收機(jī)的射頻互調(diào)干擾指標(biāo), 選擇高效和混頻緩處于適當(dāng)?shù)墓ぷ鳡顟B(tài);其次要抑制干擾信號(hào), 調(diào)整發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的末端器械, 如增加信號(hào)衰減器, 使得強(qiáng)干擾信號(hào)不能進(jìn)入高放和混頻級(jí);在實(shí)際的民航工作中, 相互干擾出現(xiàn)的地點(diǎn)多是在電臺(tái)中, 所以還要加強(qiáng)塔臺(tái)的設(shè)備配備、安裝和管理。
2.5 非法廣播和黑電臺(tái)產(chǎn)生的干擾及其應(yīng)對(duì)措施
除了以上干擾, 還會(huì)有非法干擾存在, 例如非法廣播和黑電臺(tái)的干擾信號(hào)。當(dāng)民航無(wú)線電信號(hào)受到干擾后, 報(bào)請(qǐng)當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)通過(guò)技術(shù)手段準(zhǔn)確定位非法電臺(tái)頻段和位置, 聯(lián)合相關(guān)部門(mén)對(duì)干擾源進(jìn)行查處。國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)法律法規(guī)對(duì)擅自設(shè)立廣播電臺(tái)、電視臺(tái)等非法無(wú)線電臺(tái)的行為進(jìn)行處罰。另外需要有關(guān)部門(mén)對(duì)信號(hào)來(lái)源進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管:必須保證所有的無(wú)線電裝置都符合國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、頻率使用必須得到無(wú)線電管理部門(mén)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(chǎn)生。
3 其他方面預(yù)防措施
對(duì)于民航甚高頻地空通信電臺(tái)造成干擾的各種因素而言, 需要關(guān)注的不僅僅是干擾源的地點(diǎn), 空管設(shè)備維護(hù)單位還要加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和管理, 如使用的各種通信設(shè)施設(shè)備要符合國(guó)家的制造標(biāo)準(zhǔn)和民航行業(yè)的設(shè)備準(zhǔn)入許可, 定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢查, 保證其工作在正常狀態(tài);空管設(shè)備所處的電磁環(huán)境也要符合要求, 這就使得電臺(tái)的配備、安裝和設(shè)置極其重要。通過(guò)電臺(tái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和調(diào)整是其主要任務(wù)。同時(shí), 相互干擾往往也是出自電臺(tái), 所以無(wú)論是傳輸還是接收信號(hào)都需要整套的管理體制來(lái)進(jìn)行嚴(yán)格管理。在抗干擾方面, 行業(yè)相關(guān)部門(mén)可以研發(fā)相關(guān)設(shè)備來(lái)保證信號(hào)的處理處于標(biāo)準(zhǔn)的接收和傳輸值內(nèi), 達(dá)到抗干擾的目的。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述, 基于民航甚高頻通信電臺(tái)干擾情況, 通過(guò)分析、研究和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn), 總結(jié)出了相關(guān)主要影響因素及其預(yù)防措施。在此探究過(guò)程中我們認(rèn)識(shí)到, 在民航實(shí)際運(yùn)行中, 還可能由于其他因素對(duì)甚高頻地空通信電臺(tái)產(chǎn)生干擾。作為設(shè)備維護(hù)人員, 要在保障設(shè)備所處電磁環(huán)境符合要求的前提下, 從科學(xué)原理和行業(yè)規(guī)范的角度出發(fā), 對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置和維護(hù), 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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