司馬俊杰

摘 要：本文分析了三峽河段VHF系統(tǒng)的應用情況，對存在的干擾問題從技術上進行分析、歸類。

關鍵詞：VHF；通航調度

1 概述

長江三峽——葛洲壩河段位于長江上、中游連接處，在59km的江段上橫亙著三峽、葛洲壩兩座世界級大型水利樞紐。

三峽河段甚高頻無線電話通信系統(tǒng)（以下簡稱VHF系統(tǒng)）主要由船閘運行、通航指揮調度、海事監(jiān)管、錨地指泊、通信聯(lián)系等通航業(yè)務管理固定岸臺、中繼站和移動手持臺構成，其業(yè)務使用涉及到轄區(qū)水域船舶交通組織、通信溝通、助航服務等環(huán)節(jié)，貫穿于船舶通過三峽河段監(jiān)管調度服務的全過程。

從系統(tǒng)架構來看，VHF系統(tǒng)主要由中繼站、固定岸臺和移動手持臺構成。中繼基站分布于宜昌局、南津關、石牌、樂天溪、壩河口等通信站點，實現了CH06、CH09、CH10、CH11、CH14、CH15、CH17等頻段在轄區(qū)內的功能性覆蓋。業(yè)務范圍涵蓋船閘運行、通航指揮調度、海事監(jiān)管、錨地指泊、通航信息聯(lián)播等。它不僅是實現船—船、船—岸間實時通信的重要手段，還是實現現場調度、遠程指揮和交通組織、應急救助的重要通信聯(lián)絡方式，已成為三峽通航管理不可或缺的重要核心業(yè)務系統(tǒng)。多年的應用實踐表明，VHF系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、可靠、通暢，將直接影響三峽河段內調度指揮和交通組織的質量與效率。

2 應用現狀

隨著近些年三峽河段信息化的發(fā)展，VHF設備和系統(tǒng)的陸續(xù)建成和即將建設的VHF系統(tǒng)，使得三峽河段的VHF頻段使用更加緊張和困難，彼此間的頻道和三階、五階互調等干擾也將越來越明顯，從而嚴重制約了各項通航業(yè)務通信聯(lián)絡的正常進行。VHF系統(tǒng)是船岸交互的重要手段，猶如船岸間調度指揮、安全監(jiān)管等業(yè)務操作實現的嘴巴，與通航安全緊密相連。因此，VHF系統(tǒng)面臨的干擾問題，將嚴重影響三峽通航的指揮調度與通航安全，給三峽通航的安全、穩(wěn)定、高效帶來影響。

另外，隨著VHF技術的發(fā)展，新的VHF系統(tǒng)不僅僅是過去功能單一的甚高頻無線電話通信系統(tǒng)，并逐步朝著數字化、IP化、智能化的方向發(fā)展，藉由通信設備數字化，組網方式IP化，調度終端智能化發(fā)展為新的綜合性無線調度控制系統(tǒng)。

3 問題分析

3.1 導致三峽河段內的VHF信號干擾

隨著長江經濟帶的快速發(fā)展，民用無線電的使用日益增多，從而導致三峽河段內的VHF信號受干擾的情況也日趨嚴重。VHF干擾不僅使三峽河段內船岸通信受到影響，同時也給船舶安全航行帶來了極大的隱患。無線電干擾通常分為同頻干擾、互調干擾、鄰道干擾以及阻塞干擾。

3.1.1 同頻干擾

同頻干擾是指在不同地區(qū)提供通信服務的設備之間，由相同頻率的無用信號所造成的干擾，也稱為共信道干擾。同頻干擾的產生主要是由于兩個地面通信臺站之間的距離小于同頻復用最小安全距離，造成其中一個通信站的發(fā)射信號耦合至同頻復用臺站時，大于其能夠容忍的最小干擾信號功率，從而影響該臺站的通信質量。

3.1.2 互調干擾

互調干擾是指當兩個或多個信號在非線性電路中互相影響，產生出同有用信號頻率一樣或相近的組合頻率，從而對通信系統(tǒng)構成干擾，其中三階互調最為嚴重。

3.1.3 鄰道干擾

領道干擾是在同一基站內分配了多個頻道，這些頻道的頻率間隔很小，如果設計不合理可能會發(fā)生收發(fā)信機之間的鄰道干擾問題，降低接收機效能。鄰道干擾有兩個方面，一是發(fā)射機主頻發(fā)射對鄰道工作的接收機的干擾；二是發(fā)射機帶外無用發(fā)射對鄰道接收機的干擾。鄰道干擾的產生和抑制涉及到發(fā)射機的寄生輻射、接收機的選擇性和鄰近頻道間隔等多方面的因素。

3.1.4 阻塞干擾

阻塞干擾一般是指強信號對弱信號的抑制作用。當有強干擾進入接收機高頻前端放大鏡后，由于非線性的影響，使晶體管的跨導下降，或可能完全進入飽和或截止區(qū)，這樣就造成輸出端的有用信號減小，甚至是晶體管完全阻塞，使有用信號的輸出為零。此外，如果混頻器前端用電容耦合，在強干擾作用期間，電容被充電而生成的電壓也可能使晶體管在信號過去的一小段時間處于飽和或截止而不能工作。

3.2 三峽河段VHF系統(tǒng)干擾現狀

近幾年來，三峽河段多次發(fā)生了VHF信號干擾，直接影響到系統(tǒng)的使用。通過2011年至2014年的干擾情況進行統(tǒng)計分析發(fā)現，干擾現象主要表現為噪音、嘯叫、串臺、無接收信號等，主要涉及以下幾個方面的問題：

3.2.1專用頻道使用不規(guī)范

實際使用中，來自各地的船舶除業(yè)務通話在專用頻道上進行外，其他非此類業(yè)務通話也在此頻道進行，導致專用頻道成了“通用頻道”，嚴重影響了正常的業(yè)務通信。

3.2.2 地方船舶電臺對長江三峽水上通信規(guī)定不熟悉

三峽河段水上業(yè)務涉及通航、過閘、錨泊、港口作業(yè)等多項業(yè)務，該區(qū)域所使用的專用業(yè)務頻道較多，有些船舶對水域的VHF通信規(guī)則不太熟悉，隨意使用頻道，從而干擾了正常的通信業(yè)務。

3.2.3 頻率使用和指配方面的問題

一些地方單位陸地電臺不按核定頻道工作，隨意轉換頻率，超占使用長江水上公眾安全業(yè)務頻道或其他非指配的通信頻率，造成對其他正常通信的干擾。

3.2.4 設備方面的問題

該問題主要是因為設備在建設、安裝、使用、搬遷過程中，因設備布局、故障等原因而產生的干擾。

3.3 三峽河段VHF干擾原因分析

3.3.1 同頻干擾原因分析

三峽河段因調度指揮、海事監(jiān)管、船閘運行等通航業(yè)務的需要，建設的CH6、CH9、CH10、CH14、CH15、CH17等6個頻道，均采用了同頻復用方式實現功能覆蓋。具體頻道的地區(qū)復用情況如表1：

VHF系統(tǒng)設計時，均應考慮同頻復用的最小安全距離，合理設置基站站址。通過表1分析，壩河口、石牌、南津關三個基站的距離相對較遠，理論上存在同頻干擾的可能性非常小。對照干擾統(tǒng)計表，三峽河段內也未出現同頻干擾造成的干擾。

3.3.2 互調干擾原因分析

在VHF系統(tǒng)互調干擾中三階互調最為嚴重。三峽河段在用VHF頻道多，頻率相對集中，對在用的8個頻道進行三階互調計算結果如表2。

由表2得出三峽河段使用的頻道中有三階互調干擾的固定頻道組合，見表3。

對照上述表格，分析得出部分頻道存在互調干擾的可能性較大。

2013年發(fā)生的CH09干擾是一次典型的互調干擾。CH09為長江信息聯(lián)播頻道，該頻道主要用于定期發(fā)布水情信息。聯(lián)播的頻率較低，設備運行正常，該頻道與CH11產生的三階、五階互調干擾并不明顯，維護部門僅收到少量干擾申告，干擾無規(guī)律。后因原設置的CH08（信息聯(lián)播頻道）調整至CH09后，干擾故障明顯增多。經連續(xù)監(jiān)聽，并分析壩河口區(qū)域在用頻道后，用頻譜分析儀對頻帶進行測試，發(fā)現CH09的頻帶變寬后，與CH08、CH10的頻率范圍有重疊。這種寬頻信號造成了CH08、CH11和CH14的三階互調，CH09、CH11和CH15的五階互調，影響了通航業(yè)務的正常運行。通過更換CH09設備的濾波器以及調整天線，有效的消除了此次干擾。

根據近兩年的故障分析表的分析，其中由無源器件引起的互調干擾有2次。其主要原因是三峽河段氣候潮濕多變，而基站及終端設備多安裝在外圍無人值守機房，天饋線及接頭等無源器件暴露在空氣中，長時間的自然腐蝕對設備造成了損壞，因此無源干擾的現象時有發(fā)生。如三峽船閘北線17頻道發(fā)生的干擾，船臺背景噪聲大，經過詳細的檢查，發(fā)現是天饋線的接頭銹蝕嚴重，更換接頭后干擾消失，這就是典型的無源器件接觸不良造成的無源干擾。

上述分析也可看出，產生互調干擾需要有固定的頻率組合關系，干擾有足夠大且相關臺站同時工作。這三個條件只有同時具備時，互調干擾才能發(fā)生。因此，從技術上來說，對互調干擾的分析和查找有相當的困難，其所造成的影響面較大，構成的危害也大。

此外，由于在對VHF系統(tǒng)設備選型時進行了比選，選用較好的性能的設備，發(fā)射機與接收機互調干擾現象暫未發(fā)生。

3.3.3 鄰道干擾原因分析

理論上相鄰的頻道共址建設，在設備性能下降時，極易出現鄰道干擾。以壩河口為例，2013年CH09干擾CH11的主要原因是CH09設備的濾波器老化，發(fā)射頻帶較寬，干擾CH11的正常通信。造成這類干擾的主要問題是三峽局通信頻率過于集中，共場地收發(fā)設備多。目前，壩河口有4個頻道，石牌有6個頻道，南津關有6個頻道，相鄰的頻道有CH09、CH10、CH11以及CH13、CH14、CH15。因此，在新增頻道時，需采用頻率間隔大的頻道。

3.3.4 阻塞干擾原因分析

近年來，隨著經濟的高速發(fā)展，民用無線電設備的增多，船岸通信信號經常遭受非法大功率電臺的電磁波干擾，現已成為一種主要的阻塞干擾原因。三峽河段的船舶調度頻道在近3年的時間里也曾多次遭受無線電臺的干擾。同時，三峽河段內VHF系統(tǒng)也出現過因基站設備的射頻開關損壞，導致設備處于長發(fā)狀態(tài)，造成其它設備無法正常接收信號，形成阻塞干擾。因此，依法使用無線電臺及做好設備運行狀態(tài)監(jiān)控是非常有必要的。

4 結論

根據對三峽河段發(fā)生的干擾現狀進行實際分析，可得出結論主要造成三峽河段VHF信號干擾的原因集中在三階互調、鄰道干擾和阻塞干擾這三種情況。要改善目前三峽河段的VHF信號干擾，相關管理單位及部門需要著重針對以上三種情況進行干擾控制的對策研究和管理。