摘 要： 随着当前中国经济的不断增长, 航空业的发展极为迅速。近年来由于民用航空事故及事故征候频发, 民航各级管理部门对航空安全的监管也愈加严格。由于无线电技术在各行业的广泛应用, 其会对民航地空通信造成一些干扰, 影响地空通信的距离和质量。且无线电设备在使用时还会产生很多的噪音和信号不稳定现象, 这些都对会飞行安全造成很大的威胁。本文从民航的甚高频地空通信设备出发, 对其干扰源进行分析, 包括频间的干扰、邻频之间的干扰等, 同时对甚高频地空通信干扰预防措施进行阐述。
关键词： 民航; 甚高频地空通信; 干扰和预防;
引言
目前, 我国民航地空通信系统主要采用的设备是甚高频电台, 随着空管安全管理体系的建设和完善, 对地空通信业务的管理也不断加强, 尽管其技术已经较为成熟, 但是受限于有限的无线电频率资源, 可能会出现频率重复分配使用的情况。即同一个管制频率可以分配给多个相距距离较远的管制扇区使用。通常甚高频地空通信系统的作用距离一般不会超过500km。理论上, 通常使用的甚高频设备通信频率之间不会产生相互干扰, 但是经过研究发现, 甚高频系统通信质量不仅与通信距离有关, 还和各种其他因素有关, 如气象、大气波导、辐射等因素都会对通信频率产生干扰。
1 甚高频无线电波远距离传播分析
1.1 无线电波传播特性
无线电波的传播是指由发射天线辐射的无线电波通过自然条件下的媒质到达接收天线的过程。其媒质包括地表、对流层、电离层等, 因为频段不同, 媒质也会产生不同的效果, 如电波传播能够分为地面波传播、天波传播、视距传播、散射传播等等。在传播时, 由于无线电波可能受到反射、折射、吸收等的影响, 会使得无线电信号产生畸变, 从而影响传播和接收的效果。
1.2 甚高频无线电波与距离的关系
在使用甚高频及其以上的频率进行无线电波的传输时, 不是以地波的形式沿着圆形地球的表面来传播, 而是以视距形式来传播, 所以对于距离有一定的限制。无线电波在传输时, 会受到大气环境中各种气体分子的影响, 在折射时会出现传播异常的现象。其中一种就是把电波传到更远距离的地方, 这就会导致频率之间出现干扰, 影响无线电的正常通信。
1.3 大气波导传播
大气波导传播通常将其分为三类:表面波导、蒸发波导、抬升波导。其传播条件一般需要满足以下几个:近地层的某一高度要存在大气波导;电磁波的频率要高于最低陷获频率;电磁波发射源位置要在大气波导层内, 对于不位于大气波导层内的发射源要保证波导强度足够强;电磁波的发射仰角要小于临界仰角。所以要减轻大气波导传播对甚高频通信的影响, 通常通过增加无线电波传播的距离以及增加电场强度来实现。
1.4 对流层散射传播
大气层中每一层的温度、湿度以及压强上都和周围的空气不同, 所以在折射指数上也和周围的空气有所差异, 对于无线电的传播也会受一定的影响, 在折射以外还会被不均匀体再次辐射, 这种现象称为对流散射。在对流散射中, 其电波传播距离会达到1000km左右, 将近正常视距传播距离的两倍, 频率太高就会使得射向地面的超短波、微波频段的电波几乎无法在地表激起表面电流, 无法完成入射和反射过程, 信号传输效果大大减弱, 目前提出的解释该现象的理论主要有以下三种, 分别是散射理论、多模理论以及反射理论, 在众多理论实验的基础下, 目前已经能够实现通过对流层散射传播实现远距离通信。
2 甚高频通信设备干扰种类以及相应预防
随着民航业的建设和发展, 甚高频的普及已经达到了覆盖的水平, 甚至同地区要实现两重覆盖, 在众多繁忙的民航干线甚至达到了三重以及多重覆盖。密集程度大使得信号强度大, 但在同时也对甚高频信号的传播抗干扰能力提出了很大的要求。目前的干扰种类主要有以下几种:同频之间的干扰、邻频之间的干扰、杂散辐射干扰以及互调干扰。
2.1 同频之间的干扰和预防
同频之间的干扰原因就是在于由其他干扰源发出的与有用信号相同频率的信号, 从而对信号的正常接收和使用产生影响, 会使正常信号出现失真情况, 但问题有时也不仅仅从干扰源上产生, 如计算设备的电磁兼容性出现错误也会导致相关问题。要避免同频之间的干扰, 最直接有效的方法就是要求通信网络设计部门对于电磁的兼容性设计进行充分的考虑, 另外一方面民航管制部门要及时对干扰源进行排查, 及时的关闭干扰源。
2.2 邻频之间的干扰和预防
邻频干扰是指在同一收信机内, 发射的不同频率在经过变频后由于进入中频通带内所引起的干扰现象, 往往会造成收信机信噪比下降、信号接收灵敏度降低等不良影响。发射机的频率稳定度差或者调制度大都会造成邻频干扰, 所以, 对于此类现象, 要对收信机进行合理选择, 尽量避免或者减少受影响程度, 即在制造无线电技术设备时要进行严格的质量把关, 在使用前要进行大量的测试和实验, 达到国家的质量标准才能投入使用。
2.3 杂散辐射干扰和预防
在杂散辐射中, 频率如果高于二次频波频率的会被低通滤波器滤除, 当低于二次滤波器时由于分量信号较强, 不容易滤除, 就会对正常的信号产生干扰。对此类干扰, 最重要的预防措施是要对辐射功率进行严格限制, 载波功率也要有一定的限制, 在屏蔽技术和滤波技术方面都要有合理的设计, 以减少杂散辐射的干扰。
2.4 互调干扰和预防
互调干扰作为影响甚高频地空通信的重要因素之一, 发射机互调干扰和接收机互调干扰是其主要两种类型。前者出现的原因是由于在发射机的末端, 由于功率放大器的非线性原因, 会使得进入的其他干扰信号和有用的信号产生相互调制, 从而影响正常信号的发射;后者是指当两种及以上的无线电信号同时由一个接收机接收时, 当接收机的高频放大器或者混频器的非线性变换而导致相互调制, 从而影响信号的接收。互调干扰会导致信号失真, 影响地空通信的质量, 严重时还会导致甚高频通信信号无法提法使用, 影响民航的飞行安全, 这是互调干扰的主要危害;另一方面, 还会包括对发射机的危害, 降低有效功率, 从而扰乱电磁波的传输秩序。其预防措施要从其原理出发来进行制定, 根据全部损耗的公式, 首先要加大发射机天线之间的差距, 让耦合损耗大于50dB;采用单向隔离器;采用高Q值谐振腔可以增加发射机之间的频距。在接收机方面要从以下三个方面来进行预防, 首先要增加级线性度, 尽量提高甚高频电台接收机的射频互调干扰指标, 选择高效和混频缓处于适当的工作状态;其次要抑制干扰信号, 调整发射机和接收机的末端器械, 如增加信号衰减器, 使得强干扰信号不能进入高放和混频级;在实际的民航工作中, 相互干扰出现的地点多是在电台中, 所以还要加强塔台的设备配备、安装和管理。
2.5 非法广播和黑电台产生的干扰及其应对措施
除了以上干扰, 还会有非法干扰存在, 例如非法广播和黑电台的干扰信号。当民航无线电信号受到干扰后, 报请当地无线电管理委员会通过技术手段准确定位非法电台频段和位置, 联合相关部门对干扰源进行查处。国家也出台了相关法律法规对擅自设立广播电台、电视台等非法无线电台的行为进行处罚。另外需要有关部门对信号来源进行严格监管:必须保证所有的无线电装置都符合国家统一标准、频率使用必须得到无线电管理部门的许可和备案后方可使用、不得私自占用通信频率资源, 从而保证非法干扰源的产生。
3 其他方面预防措施
对于民航甚高频地空通信电台造成干扰的各种因素而言, 需要关注的不仅仅是干扰源的地点, 空管设备维护单位还要加强设备维护和管理, 如使用的各种通信设施设备要符合国家的制造标准和民航行业的设备准入许可, 定期对设备进行维护和检查, 保证其工作在正常状态;空管设备所处的电磁环境也要符合要求, 这就使得电台的配备、安装和设置极其重要。通过电台对信号进行处理和调整是其主要任务。同时, 相互干扰往往也是出自电台, 所以无论是传输还是接收信号都需要整套的管理体制来进行严格管理。在抗干扰方面, 行业相关部门可以研发相关设备来保证信号的处理处于标准的接收和传输值内, 达到抗干扰的目的。
4 结束语
综上所述, 基于民航甚高频通信电台干扰情况, 通过分析、研究和实际工作经验, 总结出了相关主要影响因素及其预防措施。在此探究过程中我们认识到, 在民航实际运行中, 还可能由于其他因素对甚高频地空通信电台产生干扰。作为设备维护人员, 要在保障设备所处电磁环境符合要求的前提下, 从科学原理和行业规范的角度出发, 对设备进行设置和维护, 最大限度地避免干扰的形成, 减小干扰造成的影响, 保障民航的飞行安全。
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