天津甚高频地空通信抗干扰处置方案研究与实施

□ 民航天津空管分局 祝军 韩丹 赵婷婷/文

甚高频通信系统是管制人员实施空中交通管制的核心系统之一，其通话质量、稳定性及可靠性直接关系到民航飞行安全。由于甚高频通信方式的特点、信道需求的增加、以及机场附近中低空电磁环境的日益复杂，甚高频通信信号面临着更加严峻的电磁波干扰，严重影响了飞机与地面指挥之间的通信。甚高频通信干扰已成为影响飞行安全的重要因素之一。

近年来，天津空管分局某甚高频系统在雷雨季节发生多起类似的无线电干扰事件，严重影响到管制指挥。本文针对该案例，通过自主调查和研究，分析了该系统可能产生干扰的因素，最终提出了可行的解决方案并予以实施。

干扰现象

民航天津空管分局东区航管楼塔台16信道甚高频天线共用系统自2015年6月投产运行以来，多次发生阵发性全信道频率干扰事件。每次发生干扰时接收机接收到啸叫杂乱的干扰音而无有用信号音，背景噪音明显，以致该系统完全无法使用，而航管楼机房的甚高频设备、同频异址的备份甚高频台站设备接收效果良好。设备保障部门对此进行了数据统计，包括干扰发生时的天气状况、受干扰情况类型、干扰时长，雷雨（雷电）强弱和持续时间等详细信息。干扰数据显示，该现象均发生在雷雨前夕或雷雨中，无明显规律，每次持续时长不等，约5～15分钟，但是雷雨时不一定出现。

干扰类型

从干扰源的产生机理来看，对民航地空通信影响较大的干扰有同频干扰、互调干扰、杂散辐射干扰和阻塞干扰四种类型，而比较严重的是同频干扰和互调干扰。互调干扰由传输信道中的非线性电路产生，主要分为接收机互调、发射机互调和外部互调。由于干扰现象发生在雷雨天气，且为全信道干扰，因而首先以互调干扰作为排查的切入点，如对此的排查与处置未予以解决，再对其他可能的干扰类型进行排查与研究。

甚高频接收机非常灵敏，当两个或多个强干扰信号同时馈入接收机时，经过具有宽频带特性接收机的高放电路和混频器的非线性作用而产生信号的组合频率，即发生接收机互调干扰。

发射机互调是由于在同一个地点设置了多部发射机，一部分发射机信号通过电磁耦合或由其他途径窜入其他发射机中，并在该发射机的输出信号中发生互调，产生新的组合频率信号与有用信号一起发射出去，从而对邻近的接收机形成干扰。可能由于基站天线之间、天线共用设备之间的隔离度不够，或前级串扰等原因导致。

外部互调干扰是由于强电磁场内，天线、馈线等构建连接处的金属—氧化物—金属呈现非线性，两个以上的信号在这些非线性接头处混频形成了外部互调。在甚高频系统中，如果射频信号在天馈线传输的过程中接头接触或屏蔽不好，并在强射频电场中进行检波，就会产生外部互调干扰。其特点是产生条件复杂，随天气而变化，同时受温湿度影响大。

干扰排查

（一）系统基本情况

该系统工作频率范围在118.000MHz至136.975MHz，接收天线安装于塔台顶部，采用4根共用天线；接收机安装于塔台维修环机房。我们先对设备本身及其运行环境进行自查。

（二）初步排查处置

干扰发生后，技术保障部门检查设备，未发现异常，立即将干扰情况上报，并从日常预防性维护、台站周边环境检查、雷电防护检查、塔台顶部电磁环境测试等方面进行了排查：

1.半年维护时，组织了对腔体滤波器和隔离器的性能测试与调整，维护后腔体滤波器邻道衰减超过60dB，隔离器的反向衰减超过45dB，理论上，可过滤掉大部分干扰信号。

2.使用干扰分析仪对塔台顶部周边电磁环境进行测试，未发现干扰源。

3.检测塔台顶部接地电阻1～1.2欧姆，天馈线及SPD均正常；同时，对塔台顶部裸露生锈的金属部位进行防锈漆防腐处理。

4.对塔台顶部的航空障碍灯进行电磁外泄检测，确认与其无关。

（三）设备测试

为进一步判断产生干扰的原因，对塔台16信道VHF设备进行了拆分测试。将其中4信道接收机设备以及天线分别移至航管楼三楼机房和航管楼楼顶，用以4信道设备和12信道设备在出现干扰时进行比对。经持续观测，4信道甚高频设备从塔台移位到航管楼后效果明显，未再出现上述干扰现象，但留在塔台的12信道甚高频设备仍然会发生全信道严重干扰。由此判断，干扰现象与接收机及天线的位置、高度及安装工艺有一定的相关性。

（四）甚高频设施设备雷电防护系统排查

由于干扰现象与雷雨天气密切相关，故重点对塔台建筑的接地系统和甚高频设备设施的雷电防护进行了排查，经现场调研，发现以下问题：

1.天馈系统电涌保护缺失。一是塔台顶部设备天线设置集中，电磁环境复杂，易发生互调干扰和外部电磁环境背景噪音干扰。二是馈线无屏蔽防护。如出现雷击电磁脉冲或空间电磁场发生变化，外部电磁脉冲易通过长导体耦合干扰接收机。

2.甚高频接地系统存在缺陷。一是塔台维修环机房接收机及天馈线接地直接利用塔台建筑物预留扁钢接地，并与直击雷接地系统等电位，铜铁接地连接不良。雷击电流和雷击电磁脉冲易通过地线产生接地干扰。二是塔台顶部各种设备接地均连接于基础钢筋网，该网与接地扁钢形成接地平面，谐波干扰较大，易造成电磁信号的反射干扰。

3.设备电源的电磁脉冲防护未考虑甚高频设备的抗扰度。

4.共用天线和射频电路中部分金属接头接触不良，易产生互调干扰。发射机与接收机的通信线缆保护，如接地、屏蔽、浪涌防护等情况存在待进一步核查。

5.临近电子设备对甚高频设备是否有影响或存在电磁外泄等问题待进一步测试分析。

抗干扰处置方案与实施

为了解决该甚高频台站接收机的干扰问题，经过反复研讨，对东区航管楼塔台建筑的接地系统和甚高频设备防雷设施制定了如下的改造方案：

1.针对问题一，首先测量天线距离塔台平面的相对高度，并与各电台计算的对应频率波长进行比较。依据公式C＝λf，频率118MHz～130MHz对应的波长范围为（2.54，2.30）米，相对高度要避开1/4λ，即避开（0.57，0.63）米及其倍数区间范围。根据实际环境选取相对高度范围为（0.63，1.14）米。二是整理馈线，敷设金属桥架对线缆进行屏蔽，对桥架外的通信线缆用金属箔带缠绕屏蔽，并与桥架做等电位连接。三是桥架安装固定时进一步做屋面防水、顶部防风加固及防腐处理。四是桥架接地与塔台顶部金属预留扁钢等电位连接。

2.针对问题二，断开天线、馈线、接收机与塔台建筑物预留扁钢之间的接地连接，从塔台下部总等电位汇集板引出两根设备屏蔽接地线缆，通过塔身的电缆桥架分别敷设至维修环接收机房与塔台顶部的设备接汇集铜板，同时，用绝缘子分别固定设备等电位接汇集铜板。

3.针对问题三，对维修环接收机电源采取电磁脉冲防护措施。在三个接收机柜的电源进线处设置多级集成式电源防护箱，以满足甚高频电子设备的抗扰度防护要求。

4.针对问题四，全面检查发射机和接收机的通信线缆接地、屏蔽、浪涌防护设置，改进安装工艺，核查设备支路中各金属接头接触情况，对连接不良或锈蚀的装置进行处理，避免互调干扰。

5.采取以上措施后，经持续观察，类似干扰问题未再出现，验证了本方案的有效性。

结束语：

甚高频地空通信干扰影响了话音通信质量，严重时甚至影响正常的航班飞行。针对特定的干扰现象展开分析与研究，并采取必要的措施避免问题重复出现。甚高频设备的干扰排查需从设备自身、电磁环境变化、雷电防护等多方面综合考虑。此外，新建时，应统筹规划配套防雷设施，综合雷电环境和设施特点，确定防护等级和通信导航监视设施设备方案，确保新增设施设备投入使用时台站与机房的综合防雷体系完整。防雷设施的定期检测与维护应纳入日常维护管理，提高通信导航监视设备，提升人员的雷电防护意识与专业技能是应对、预防雷电干扰的有效手段。