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民航甚高频地空通信远距离同频话音干扰分析

黎炫宇

中国民用航空新疆空中交通管理局,新疆省乌鲁木齐市,830000

摘要: 近年来随着我国经济的快速发展,人民对我国民航的飞行需求大幅度增加,但是因为民航所使用的无线电频谱具有一定限制,在同一个空中管辖区域同频话音干扰的情况频繁出现,在民航飞机飞行时一旦出现同频话音干扰,将会使得飞机不能准确接收到通讯信息,产生飞行事故隐患。
关键词: 民航;甚高频地空通信;同频话音干扰
DOI:10.12721/ccn.2024.157031
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前言

随着民航飞行流量的飞速增长,空管管制扇区不断细分,对应管制频率也随之增加,由于民航无线电频谱资源有限,在指配管制扇区频率时难免存在频率复用情况,即同一个管制频率可分配给多个相距较远的管制扇区使用。甚高频地空通信作用距离一般不超过500公里,通常情况下相距上千公里的管制单位使用相同的频率是不会产生相互干扰。进一步分析了甚高频无线电波传播特性,特殊气象条件下会导致甚高频无线电波实现地对地的远距离传播,并对可能造成甚高频远距离通信的大气波导、对流层散射这两种传播方式进行详细分析。

1民航甚高频地空通信远距离同频话音技术形式

1.1大气波导

利用大气波导进行话音通信传播是该同频话音技术的主要形式之一,其基本原理如下:在特定的气象条件下进行近地面电磁波传播,传播时电磁波在大气折射的作用下会折弯转向地面,在折弯曲率达到一定水平后(超过地球表面曲率)一部分电磁波会陷入厚度恰当的大气层中,该大气层可以在一定程度上封锁这一部分电磁波,使得这一部分电磁波在该大气层的上下边界中来回折射,并朝前传播,其具体表现类似与金属波导管中的电波传播形式,最后朝前传播的信号就可以被目标接收,实现相互通信的Udine。

1.2对流层散射

对流层散射也是同频话音技术的一大形式,其基本原理为:对流层是地球大气层的构成部分,位于大气层最底部,其最高位置与地面之间的距离不过十余公里,较近的距离使得无线电波(对流层散射中需要使用无线电波)可以轻而易举的接触、进入对流层。但对流层内部非常混乱,基本上人们熟知的各种天气现象均来源于对流层,而这些天气现象的变化对于无线电波而言是天然的不均匀介质,散射特征明显,因此当无线电波与不均匀介质接触后,将沿途不断折射,还会被不均匀体再次辐射,如此循环就形成了对流层散射,散射后的无线电波即可被目标接收。

2民航甚高频地空通信远距离同频话音干扰因素

2.1甚高频通信系统隔离度不当

在大气波导理论中高频通信系统隔离度不当会带来干扰,即当前甚高频地空通信远距离同频话音通信的主要设备是甚高频天线,该天线通常采用垂直极化方式进行设置,这样能让信号的覆盖范围进一步增大,而且具有非常稳定的辐射效果,但在整体上这种方式对收发两端天线的间距提出了严格要求,若天线间距不当就会导致信号受到干扰。原理上,电磁波在大气环境中进行波导传播属于自由空间传播,传播是的信号损耗公式为Lfs(dB)=20lgd(km)+20lgf(MHz)+32.44,由公式可知信号传输中的损耗与频率f、距离d正向关,当f、d增大,Lfs也会增大,增大规则为f、d增大一倍,Lfs增大6dB。依照这一原理,当电磁波频率为120MHz,且传输两端距离为100km时,信号损耗值约为120dB,在这种情况下如果甚高频通信系统的收发天线间距不当,就会出现同频话音干扰,具体表现为信号降低减弱、信号终端等。另外,在甚高频通信系统隔离度不当的情况下,当民航飞机的海拔高度较大、电台接收门限较低时,飞机落地也会出现同频话音干扰。

2.2同频异址信号

在对流层散射理论中,民航甚高频地空通信远距离同频话音的传播可能会被同频率,但地址各异的信号所干扰,原因在于对流层散射的传播环境并不稳定,因此必须严格控制无线电波的频率才能保障传播到位,具体频率为118MHz至136.975MHz,这使得无线电波频率相对固定,在这种情况下如果周边存在频率相同的信号,就可能导致通信受到干扰。同频异址信号对民航甚高频地空通信远距离同频话音的干扰在近些年越来越常见,起因为:1.民航班次数量增大,使得通信需求同样增大,而民航无线电频资源有限,因此在整体通信中很可能出现多个民航飞机通信频率相同的现象,这就形成了同频异址信号,在干扰作用下有可能出现通信混乱现象;2.为了保障甚高频信号稳定,一些民航管理组织会在通信范围内设置多个地空通信台站,且每个通信台站的频率相同,这样做确实让地空通信有了安全保障,其频率、台址增多让甚高频信号更加稳定,但多个地空通信台站频率相同也形成了同频异址信号,增大了安全隐患,诸如民航飞机进入两个甚高频台站较差覆盖区域后,往往会受到多普勒效应影响而不能很好的接受信号,这也是同频干扰的一种表现;3.个别民航区域周边存在调频广播一类的设备,这一类设备在使用过程中可能会将频率调节到民航甚高频信号的相同频率水平,这样也形成了同频异址信号,会导致民航交通指挥信息外泄,也会使得民航地空通信时长,对于民航飞行的安全性有不利影响。

3民航甚高频地空通信远距离同频话音干扰的策略

3.1做好民航飞行通信频率的管理工作

飞行工作人员应该做好民航飞行电台的管理工作,主要从以下几点阐述:第一,由于民航甚高频地空通信同频话音干扰现象大多出现在无线电波使用频率相同而且距离较近的区域,应该及时控制机场飞行时间段的飞行频率,尽可能在不影响正常飞行任务的基础上减少无线电频率的复用,减少机场与周围机场或者民用无线电波使用相同频率的概率。减少同频话音干扰现象的产生。第二,对新无线电频率的使用严加管理。在民航运营过程中,若想增加新频率的使用,需要对频率间隔、电台发射及接收的各项参数、同频异址电台频偏差等做合理的设置;也可以分析空管地空通信拓扑结构,利用滤波器和电台自身的特点,改善无线设备的前端选择性等方法,避免出现同频话音干扰的现象。第三,根据实际飞行情况科学设置静噪门限,增强接收电台的抗外界干扰能力。

3.2重视民航甚高频通信设备的保障规划工作

民航甚高频通信设备的保障规划工作也是保证在民航飞行过程中减少同频干扰现象的重要措施。主要应该注意以下几点:首先,工作人员应该保证与甚高频通讯有关的仪表、设备以及各种类型的零部件的质量符合标准,定期对设备进行系统性检查,并且对质量有问题的零件和设备进行及时维修和更换。其次,构建完善的实时监控系统,对电台的供电以及周边的无线电环境进行实时监控,此外还要根据实际航空运行环境组织专业人员对监控系统进行优化,保证可以及时发现运行过程之中的通信隐患。再次,航空监管部门应该将实时监控系统安排专人进行管理,并且提高对监控系统运行情况的检查力度,保证监控系统可以及时且有效的保障通信安全。最后,在甚高频地空通信运行单位,构建专业的维修培训平台,培养出一批具有专业维修技能的人才,提高设备运行的稳定性,减少同频话音的干扰。

结束语

综上所述,保证甚高频电台的正常通信是航空安全运行的基础条件,民航运行中出现甚高频地空通信远距离同频话音干扰现象主要是因为同频异址信号的干扰以及甚高频电台系统隔离度问题,为此工作人员应该做好飞行通信频率的管理工作以及通信设备保障规划工作,切实保证民航甚高频通信系统的正常运行。

参考文献:

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