甚高频遥控台电磁环境影响分析

张 磊 卞华锋 李少婷 陈 茜

(1.中日友好环境保护中心，北京 100029；2.北九州市立大学，日本 北九州 808-0135；3.湖北省辐射环境管理站，湖北 武汉 430070；4.北京国寰环境技术有限责任公司，北京 100029)



甚高频遥控台电磁环境影响分析

张 磊1，2卞华锋1李少婷3陈 茜4

(1.中日友好环境保护中心，北京 100029；2.北九州市立大学，日本 北九州 808-0135；3.湖北省辐射环境管理站，湖北 武汉 430070；4.北京国寰环境技术有限责任公司，北京 100029)

地空通信是实施空中交通管制最有效关键的环节之一，甚高频是地空通信的重要组成部分。为了保障民航运输业的高速发展，迫切需要加强甚高频遥控台的建设。本文介绍了甚高频系统，通过电磁环境现状监测、参数预测，分析了建设甚高频遥控台对周围电磁环境的影响，并提出污染防治措施。

甚高频；电磁环境；影响

1 引 言

改革开放以来，航空运输业务量持续快速增长。自2005年起，我国民航运输总周转量已跃居世界第二位，由于我国民用航空运输飞行架次、机队规模、机场数量迅猛增长，使得军民航飞行矛盾愈加突出，因流量控制和天气原因造成的航班延误数量越来越多，航班不正常率居高不下，突发应急事件频繁发生，迫切需要加强民航空管设施建设，以协调、保障快速增长的民航运输发展形势需求。

目前，实施空中交通管制最有效关键的环节之一就是语音地空通信。地空通信由甚高频和高频通信系统组成，强化了延伸距离能力。

甚高频(Very High Frequency，以下简称“VHF”)遥控台的建设会增加环境中的电磁辐射水平，本文通过监测、预测，分析了建设甚高频遥控台对周围电磁环境的影响。

2 VHF概念

VHF是指频带由30MHz到300MHz的无线电电波。VHF通信系统供飞机与地面台站、飞机与飞机之间进行双向话音和数据通信联络。VHF系统采用调幅工作方式，根据国际民航组织规定的频率范围和频道间隔，其工作的频率范围由118.000～151.975MHz(实际使用最大频率为136.975MHz)，频率间隔为25KHz。

VHF塔台设备的发射功率不应超过10W，进近设备发射功率在25W，航路对空设备发射功率应在50W。

VHF传输方式的特点是：由于频率很高，其表面波衰减很快，传播距离很近，通信距离限制在视线距离内，所以它以空间波传播方式为主，电波受对流层的影响大；受地形，地物的影响也很大。

2.1 VHF收发信机分类

VHF收发信机按设备分为：VHF便携收发信机、VHF单体收发信机、VHF共用天线系统。

VHF便携收发信机主要用于塔台指挥、校飞、电磁环境测量、应急等。

VHF单体收发信机适用于通信波道少，有足够天线场地的机场使用。随着民航业务的发展，对VHF的波道数量需求越来越多，对天线场地和电磁环境的要求越来越高，逐步由VHF单体电台过渡到VHF共用天线系统。

VHF遥控台主要用于航路地空通信，通过设置遥控台来解决航路或区域的全程通信覆盖，解决本场的VHF作用距离以外不能覆盖的通信。

2.2 VHF共用系统组成

VHF共用系统由发射机、接收机、滤波器、共用天线系统、主备遥控切换控制单元、CMT或CMS、测试转换接口单元及定向耦合器组成。

为了提高所用空域的足够无线电信号覆盖，增加了多部电台设置于不同的地理位置而使用同一频率(同频异址)的应用。另一方面，为了保障地空通信的安全、通畅、有效，对于一些重要频率，进入内话系统的同频异址VHF语音信号一般有三、四路，形成一主、二备、三应急的配置。

VHF遥控系统见图1。

图1 VHF遥控系统

2.3 VHF工作原理

VHF工作过程分为发射、接收两个阶段。

发射过程：在管制席位，管制员的语音信号通过内话系统、传输系统送到VHF站点的发射机(TX)，在发射机内进行AM调制、放大、滤波后，电磁波以直线传播方式通过天线发射到空域。

接收过程：射频信号通过VHF接收机天线接收后，在接收机内进行一系列的处理，如滤波、放大、混频、检波后，得到音频信号，再通过传输系统、内话系统送到管制席位。

VHF工作原理见图2。

图2 VHF工作原理

2.4 VHF技术参数

以德国R/S200为例，VHF共用系统有关技术参数见表1。

表1 VHF共用系统技术参数

VHF遥控台使用25W/50W(AM)低载波功率运行，VHF天线为全向天线，天线的方向性见图3。

图3 VHF天线方向性

VHF发射的电磁波以直线方式传播，传输距离有限。但可通过采用同频多址，以“接力”的形式实现地空通信距离的延伸。

3 评价方法

3.1 评价标准

根据GB8702-2014《电磁环境控制限值》第4.1款公众曝露控制限值规定，环境中等效平面波功率密度Seq限值为40μW/cm2(频率范围，30～3000MHz)。

环境管理限值执行HJ/T10.3-1996《辐射环境保护管理导则—电磁辐射环境影响评价方法与标准》第4.2款规定，为使公众受到的总照射剂量小于GB8702-2014的规定值，对单个项目的影响必须限制在GB8702-2014限值的若干分之一。评价时环境管理限值选取功率密度限值的1/2，即20μW/cm2。

3.2 评价范围

依据HJ/T10.3-1996《辐射环境保护管理导则—电磁辐射环境影响评价方法和标准》3.1.2规定，发射机功率P>100kW时，评价范围确定以天线为中心半径为1km的范围；发射机功率P≤100kW时，评价范围确定以天线为中心半径为0.5km的范围。

VHF发射机最大功率为50W，因此评价范围确定以VHF天线为中心半径为0.5km的范围，重点评价以VHF天线为中心半径为0.1km的范围。

3.3 监测方法

内蒙古西乌、新疆库尔勒、库车各VHF遥控台分别有4信道、4信道、6信道设备，分别对以上台站进行电磁环境现状监测。

3.3.1 布点原则

(1)严格执行HJ/T10.2-1996《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法》和HJ/T10.3-1996《辐射环境保护管理导则-电磁辐射环境影响评价方法和标准》。

(2)客观反映VHF遥控台电磁环境实际情况，对其周围环境保护目标、公众场所等进行布点监测，通常选择在距离台站较近的居民区、医院、学校等敏感区域。

(3)对敏感点进行监测时，应尽量避开其他电力设施、电话线、高层建筑物、树木、金属结构等可能影响监测数据的因素，尽量选择空旷的地方，使监测结果具有代表性。

3.3.2 测量方法

测量高度均为仪器探头距地面(或立足点)1.7m处，探头(天线尖端)与操作人员之间距离不少于0.5m。

在VHF遥控台正常工作时间内进行测量。每个测点连续测5次，每次测量时间不小于15s，并读取稳定状态下的最大值。若测量读数起伏较大时，适当延长监测时间。

3.3.3 监测仪器

监测仪器及参数详见表2。

表2 监测仪器及参数

3.4 预测方法

(1)VHF超短波近场区、远场区临界值：

式中：L—近场区、远场区临界值，m；D—VHF天线尺寸，取D=1.0m；λ—VHF天线发射波长，依据λ=C/f=(2.08～2.54)m。

(2)VHF超短波辐射场强计算公式：

式中：P—发射机功率，P=0.05kW；G—相对于半波偶极子天线增益(倍数)，G=10}=10(dBi-2.51)=0.71(根据表1，dBi≈2)；r—测量位置与天线距离，km；F(θ)—天线垂直方向性函数，VHF超短波垂直发射角为30°左右，根据保守计算，取最大值F(θ)=1.0。

(3)复合场强：

(4)功率密度：

4 监测及预测结果

4.1 监测结果及分析

各VHF遥控台所在区域及周围环境保护目标电磁环境监测结果分别见表3～表5。

表3 西乌VHF遥控台电磁环境监测结果

注：①“L”表示监测结果低于仪器灵敏度，电场强度灵敏度为0.6V/m、磁场强度灵敏度为0.025A/m，根据电场强度计算功率密度的灵敏度为0.1μW/cm2(以下同)。

表4 库尔勒VHF遥控台电磁环境监测结果

表5 库车VHF遥控台电磁环境监测结果

根据上述监测结果，西乌、库尔勒、库车VHF遥控台所在区域电磁环境监测结果均为：功率密度小于0.1μW/cm2，符合HJ/T10.3-1996《辐射环境保护管理导则—电磁辐射环境影响评价方法与标准》中的公众照射评价标准值的要求。

4.2 预测计算结果

VHF天线大多架设在楼顶平台上，也有部分架设在空旷环境的地面，天线支架高度一般在10m以上，分别以天线对地高度10m、20m和30m三种情况进行预测计算，预测结果见表6。

由表6可知，天线对地高度10m时，VHF发射天线下方1m处的轴向功率密度预测值最大，为18.38μW/cm2，符合公众导出限值(40μW/cm2)和单个项目管理值(20μW/cm2)的要求。VHF发射天线轴向功率密度预测值与天线对地高度和预测点距天线的水平距离成反比关系。因此，VHF发射的电磁波对周围环境及敏感点的电磁环境贡献值很小。

综合以上各VHF遥控台及周围环境保护目标电磁环境现状监测结果及参数预测计算分析结果，评价范围内的电磁环境均符合GB8702-2014《电磁环境控制限值》公众导出限值(40μW/cm2)和单个项目管理值(20μW/cm2)的要求，因此，VHF遥控台建成后对周围电磁环境和环境保护目标影响很小。

表6 VHF发射天线轴向功率密度预测结果

5 讨 论

5.1 我国甚高频电磁环境控制限值与国外甚高频现行标准比较

国外现行的电磁辐射防护标准主要有美国标准协会(ANSI)和美国电子电气工程师协会(IEEE)共同制定的《IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields 3kHz to 300GHz》(最新版为IEEE C95.1-2005) 和国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的《Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric，Magnetic and Electromagnetic Fields(up to 300GHz)》(简称为ICNIRP导则，1998年出版)。其中，美国、澳大利亚、加拿大和韩国采用IEEE C95.1标准；而欧盟、日本等采用ICNIRP导则。

表7 我国甚高频电磁环境控制限值与国外甚高频现行标准比较

由表7可知，目前我国甚高频电磁环境控制限值严于国外的现行标准值。

5.2 VHF应用现状及行业管理中存在的问题

甚高频(VHF)是民航空管系统进行空中管制的重要手段。随着民航事业的加速发展，飞行流量不断增加，民航空中管制甚高频通信设备大量使用，且频点不断增加.因此管制部门须加强甚高频台站选址的管理，按照民航行业相关规范调整发射功率。

6 污染防护措施

VHF遥控台选址应符合航路、机场的发展规划，电磁环境良好且宜于控制，需避开城镇的发展区域，有利于自身工作性能的充分发挥，并减少对周围环境保护目标的影响。

将电磁辐射环境管理纳入项目管理体系，配备专业管理人员，制定和实施电磁辐射环境管理监测制度及计划，按照国家电磁辐射防护有关规定，定期对设备进行检修，以确保各项技术指标符合要求。

[1]中华人民共和国国家标准. 电磁环境控制限值. GB8702-2014.

[2]中华人民共和国环境行业标准. 辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准，HJ/T10.3-1996.

[3]高水生，蔡意，饶丹. 成都区域管制中心电磁辐射环境影响分析与防护措施[J]. 环境科学与管理，2010(10).

[4]庞西通. 浅谈电磁辐射污染的环境监测与管理防护[J]. 科学之友，2010(6).

[5]朱道娴，吉松海. 民航VHF地空话音通信系统概述[J]. 空中交通管理，2004(3).

[6]刘宝华，孔令丰，郭兴明. 国内外现行电磁辐射防护标准介绍与比较[J]. 辐射防护，2008(1).

Analysis on Electromagnetic Environmental Impact of VHF Remote Control Station

ZHANG Lei1，2BIAN Huafeng1LI Shaoting3CHEN Xi4

(1.Sino-Japan Friendship Centre for Environmental Protection，Beijing 100029，China；2.The University of Kitakyushu，Kitakyushu 808-0135，Japan；3. Radiation Environment Administration Station of Hubei，Wuhan 430070，China；4.Beijing Guohuan Environmental Technology Co.，LTD，Beijing 100029，China)

It is so impending and necessary to enhance the construction of VHF remote control station，in order to satisfy the fast-growing development need of civil aviation transports. This paper introduces VHF system，analyzes the impact on the electromagnetic environment of the construction of VHF remote control station by present situation monitoring and parameters prediction，and presents the measures of prevention and control for the pollution.

VHF；Electromagnetic Environment；Impact

张磊，工程师，北九州市立大学博士研究生，主要从事环境影响评价技术咨询及环境管理研究工作

卞华锋，工程师，主要从事环境影响评价咨询及研究工作

X21

A

1673-288X(2016)06-0077-04

引用文献格式：张 磊 等.甚高频遥控台电磁环境影响分析[J].环境与可持续发展，2016，41(6)：77-80.