民航空管二次雷达系统安全运行的电磁环境探讨

郝 娜

（民航新疆空管局空管中心技术保障中心，新疆 乌鲁木齐 830001）

0 引 言

在当前机场附近区域的电磁环境中，有源干扰设施逐渐增多。这些有源干扰设施会产生相应的电磁辐射，从而对民航空管二次雷达系统的安全运行产生不同程度的影响，甚至带来一定的危害，也会对自然环境产生一定影响，危害人类的身体健康。如果不使用相应的屏蔽手段进行有效的辐射屏蔽，二次雷达系统和飞机的机载设备都会受到辐射影响，从而威胁民航空管二次雷达系统安全运行以及飞机的安全飞行。因此，无论是相关交通建设还是其他有源干扰设施，都需要考虑其产生的电磁辐射，确保相关电磁坏境能够达到标准，保证民航空管二次雷达系统安全运行。

1 民航空管雷达的相关概念

1.1 空管雷达的分类

空管雷达可以分为一次监视雷达和二次监视雷达。一次雷达能够自主进行电磁波发射，通过自身的接收端检测目标对电磁波的反射回波，从而准确获得目标物的位置信息。一次雷达可以进行独立的监视而不需要被监视者进行配合工作。测量时的参数包括两者之间的距离和目标的方位角。对于部分一次雷达而言，还可以测定目标的相对速度。二次雷达不同于一次雷达的工作方式，可以通过约定好的相关询问应答模式获取目标的位置、高度以及识别信息，而需要相应的被监视者共同完成工作，属于一种协同监视。

1.2 空管雷达的工作原理

空管雷达的工作原理是机场的雷达系统会向空间发射相应的电磁波。当目标接收到雷达的电磁波后会反射相应的回波信号，然后机场地面的雷达接收到回波信号后会根据电磁波的往返时间，计算目标的飞行斜距，通过相应的显示器观察目标的距离和方位信息。这个过程只需要地面的雷达系统发射一次电磁波就可以完成。

1.3 二次雷达的技术特点分析

在现代化空管系统中，二次雷达是重要的组成部分。二次雷达通过约定好的相应询问应答模式，获取目标的位置、高度以及识别信息。它具有相对较多的优势，比如，机场雷达询问机的询问频率和飞机的应答频率是两种不同的频率，目标的发现也不是依靠反射回波的接收进行计算发现，避免了一次雷达中地面相关交通建设以及其他有源干扰设施所产生的电磁辐射的干扰，且二次雷达的发射功率相对较低，同时具有较远的辐射信号作用距离。

2 二次雷达系统相关介绍及有源干扰现象分析

2.1 机场二次雷达系统介绍

目前，民航空管雷达中主要包括一次雷达和二次雷达，两种雷达具有不同的工作方式。二次雷达可以通过相应的发射机对相关目标发出脉冲信号，机载的应答机接收到相应的询问会反射回对应的信号，同时地面二次雷达系统会对所接收到的信号进行处理，从而获得所需要的信息。

对于民航空管二次雷达系统，电磁波主要是由系统的发射天线产生，而电磁辐射的大小以及分布会受到天线形式和高度的影响。二次雷达的天线在空间辐射电磁场的能量会形成一个立体辐射图，水平方向性的主要作用是可以对目标物的方位角的精度以及不同方位角飞机的分辨能力进行分析，垂直方向性的主要作用是对地面发射所造成的影响进行分析。

2.2 民航空管二次雷达系统有源干扰现象分析

以下面一种情况进行分析：有一民航管制员反映，在距离中心点雷达站大概60 km、方位为180°～200°的航线上，民航飞机易发生丢点情况。飞机丢点易造成管制员缺乏对其位置的准确判断，会给飞机的飞行安全造成一定危害。相关技术人员通过一定技术手段对该雷达的原始视频信号进行提取和分析发现，该雷达的原始应答报告处于一种无序状态，相关报文的解码应答也不正确，而这种情况容易导致目标点迹信号丢失。维护人员通过分析相应的干扰现象，确认该现象不是二次雷达系统内部自身原因造成的，而是外部的有源干扰造成的[1]。

外部有源干扰对雷达系统的影响主要可以分为以下两类。第一类，二次雷达询问阶段。根据民航机场二次雷达系统的相关工作流程，如果二次雷达系统在询问时飞机附近空域有其他信号出现，且这种信号的频率和雷达询问信号频率相近，信号强度较强时，对于飞机的机载应答机而言，在接收到雷达的询问脉冲信号时无法对其准确识别，从而不会做出相应应答，造成信号丢失。第二类，二次雷达接收阶段。如果在机载应答机的应答过程中，二次雷达的天线上同时出现了其他信号，且和应答信号具有相似或者相同频率，还表现出较强的干扰性，将造成飞机的应答信号产生畸变，从而使雷达接收机无法正常对应答信号进行解码和纠错，最终造成丢点现象。

3 二次雷达系统电磁环境分析与相关污染防治措施

3.1 二次雷达系统电磁环境分析

3.1.1 电磁环境安全区域范围计算分析方法

在对二次雷达系统电磁环境安全区域范围进行计算分析时，需要注意在计算地面到天线相关预测点和发射方向之间的夹角时，不同发射天线的塔高是重要的依据。想要获取预测点位置的垂直方向性函数，需要参考每个发射天线的垂直方向性图。在对预测点的功率密度值进行计算时，需要将相应的基本参数带到相关公式中。

3.1.2 根据远近场进行计算和分析

二次雷达系统会划分相应的远近场区。近场区域是指天线中线点和水平90 m之间的区域；远场区相对于近场区域，距离远远超过近场区。通过应用相应的计算公式对近场区域的最大功率密度进行计算，可以得到相应的结果为0.375 W/m2。根据相关实测数据，可以了解到相对天线之间的距离为27°，在雷达站地面距离中心点小于30°的范围内，最大功率密度为6.06×10-4W/m2，小于相应的标准值，所以不需要设置相关防护距离[2]。

3.1.3 安全区域中分析距离和高度之间的关系

利用相关的计算公式，根据相应的评价标准值，对不同高度和天线之间的达标距离进行计算。当安全区域中高度为3 m时，计算得到的水平达标距离为40 m；当距离地面的高度达到10 m时，计算得到的天线之间的达标距离为70 m；当安全区域中高度达到16 m时，计算得到的天线之间的达标距离为90 m；当安全区域中高度达到22 m时，计算得到的天线之间的达标距离为150 m。

对比和分析相关数据可以知道，水平辐射达标的距离与电磁辐射联系紧密。达标距离越远，辐射的安全区域高度越高。通过相应的分析可以得知，为保证民航空管二次雷达系统正常运行，雷达站的建设最适合在近场区域建设。对相关维护人员而言，该安全区域也能避免对维护人员造成伤害。电磁辐射在16 m以内的高度范围内，不会对人体产生相应危害。而对于民航二次雷达系统的远场区域而言，随着距离的不断增加，电磁辐射的功率密度会随着高度的增加而逐渐减小，所以一定高度以上的范围是安全的辐射区域。

3.2 二次雷达系统电磁环境相关污染防护措施

雷达站在空中交通管制工作中是重点的管理区域。雷达站的建设是保证飞机飞行安全及促进民航事业发展的关键。所以，在雷达站建设中，需要对民航二次雷达系统的电磁环境进行实际分析，对雷达站建设对周围电磁环境的影响进行相应分析，同时进行相应的污染防治。

（1）对空管雷达站的建设地址要进行科学合理选择。该建设地址需要考虑航路以及机场其他发展要求，且该建设地址的电磁环境要达到良好，同时能够很好地进行控制，不会对机场周围环境造成相应影响。

（2）民航相关部门要不断完善电磁辐射环境的相关管理制度，安排专业的管理人员落实好相应的电磁辐射管理制度，同时在不断的实践应用中健全管理制度，将电磁辐射管理归纳到民航的管理体系中。

（3）相关管理部门要定期检查维修雷达站，保证民航雷达站的相关技术指标能够达到相应要求，确定好相应的电磁环境安全区域范围，保证民航能够安全运行。

4 结 论

在对民航二次雷达系统进行电磁环境安全评估分析探讨时，需要全面考虑民航的实际运行情况，利用相应的计算公式进行科学合理计算，从而为进行有源干扰的排查以及分析奠定良好的基础。可以通过应用相应的抗干扰措施确保民航雷达站的正常电磁安全区域，从而保障民航飞机飞行的安全。