王通通

（甘肅省無線電管理委員會辦公室嘉峪關(guān)管理處 甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

0 引言

在飛機(jī)正常航行過程中，無線電技術(shù)是確保飛機(jī)順利航行的重要組成部分，尤其在飛機(jī)起飛與降落過程時，既能架起飛行員與地面塔臺之間溝通的橋梁，也能避免日?？罩懈黝愂鹿实陌l(fā)生，同飛機(jī)監(jiān)視、氣象、通信及導(dǎo)航之間有著密不可分的聯(lián)系。隨著各類電子信息通信設(shè)備的崛起，各類無線電干擾日益復(fù)雜，造成諸多危險事故，帶來不可估量的后果。因此增強(qiáng)對無線電干擾的測試，制定有效排查及應(yīng)對措施，逐步成為當(dāng)前民航集團(tuán)與各省市無線電主管部門重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，從根本上解決不良因素，成為技術(shù)人員一項(xiàng)刻不容緩的使命。

1 我國航空無線電技術(shù)的概述

我國航空無線電控制系統(tǒng)目前主要運(yùn)用于通信與導(dǎo)航兩個方面，是飛機(jī)航行過程中必不可少的一部分。在日常航空通信系統(tǒng)中，重點(diǎn)在于保持飛機(jī)飛行人員時刻與地面飛行管理人員、設(shè)備維護(hù)管理人員等之間實(shí)現(xiàn)雙向語音交流和信息聯(lián)系，多采用甚高頻（very high frequency，VHF）通信、高頻（high frequency，HF）通信、氣象衛(wèi)星等多種通信方式，用以確保航行安全。另一方面，也適用于機(jī)內(nèi)通話、廣播、記錄駕駛艙內(nèi)語音通話和向旅客提供音影等娛樂信息。導(dǎo)航系統(tǒng)，主要用于引導(dǎo)飛機(jī)能夠按照預(yù)定航路，完成規(guī)定航行任務(wù)，多采用全向信標(biāo)、氣象雷達(dá)等設(shè)備，用以規(guī)避航行過程中，可能存在的突發(fā)性事件與自然災(zāi)害，確保航行的安全。

2 航空無線電干擾的原因和類型

2.1 干擾原因

航空飛行器在設(shè)計(jì)構(gòu)件過程中，為滿足日常航行安全，便于及時了解飛機(jī)在飛行中的實(shí)時情況，會在航空器內(nèi)部安裝多個不同類型的無線電發(fā)射與接受設(shè)備，用于架起地面與空中信息數(shù)據(jù)采集的橋梁。在日常航行過程中，無線電信息采集相關(guān)電子設(shè)備工作時，將會產(chǎn)生無線電波，進(jìn)而造成無線電設(shè)備內(nèi)部干擾。其次，除內(nèi)部干擾因素外，日常生活中，乘客未能及時關(guān)閉手機(jī)、廣播電視臺發(fā)射功率過大，均會不同程度的造成無線電各類干擾的產(chǎn)生。

2.2 航空無線電干擾類型

目前，在我國常見的航空干擾類型中，同頻干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾成為了主要的干擾模式[1]。

2.2.1 同頻干擾

同頻干擾是指2個及以上電臺因使用同一頻率，在一定信道帶寬內(nèi)所產(chǎn)生的干擾。目前我國民航通信業(yè)務(wù)中，為實(shí)現(xiàn)對VHF信號的有效全覆蓋，通常采用同頻異址臺方式，用以確保信息通信之間無盲區(qū)。換句話說，想要使飛機(jī)在航行中每個方位均能保持通信，于有可能存在信號遮擋區(qū)域的地形附近，搭建多個相同頻率的遙控異址臺，確保實(shí)現(xiàn)信號的全覆蓋，以至于多造成同頻干擾情況。

2.2.2 鄰道干擾

航空無線電設(shè)備信號發(fā)射時段，由于發(fā)射帶寬超寬，使其落入到左、右相鄰信道內(nèi)的功率遠(yuǎn)超規(guī)定值，造成對左、右相鄰鄰道產(chǎn)生信號干擾。目前，由于無線電民航通信業(yè)務(wù)發(fā)展，無線電發(fā)射臺之間在短距離內(nèi)發(fā)射信號極易產(chǎn)生頻段干擾，信號在日常發(fā)射過程中，較少信號落在民航通信導(dǎo)航電臺頻段內(nèi)，被民航導(dǎo)航系統(tǒng)接收，形成鄰道干擾。

2.2.3 互調(diào)干擾

接收機(jī)互調(diào)干擾、發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾，以及帶外效應(yīng)產(chǎn)生的互調(diào)干擾，是航空無線電干擾的主要模式。通常是由2個或者多個頻譜分量于非線性器件內(nèi)相互產(chǎn)生無用頻譜分量，形成互調(diào)干擾。其互調(diào)頻率為f=mf1+nf2；而常見的2種互調(diào)干擾形式，可表示為：

三階一型互調(diào)干擾[2]，f0=2f1-f2，

三階二型互調(diào)干擾，f0= f1+f2-f3。

3 無線電在航空中的具體應(yīng)用

3.1 通信系統(tǒng)應(yīng)用

3.1.1 VHF通信

VHF通信廣泛運(yùn)用于我國民航航空通信管制系統(tǒng)中，多用于指揮飛機(jī)起飛、降落等安全通信，成為機(jī)場業(yè)務(wù)管制、進(jìn)近管制、機(jī)場放行等主要交通通信手段。常被我國民航航空業(yè)務(wù)部門實(shí)現(xiàn)飛機(jī)與地面、飛機(jī)與飛機(jī)及飛機(jī)與機(jī)場航空監(jiān)測中心、航空地面操作人員之間的雙向交流。采用（108.000～151.975）MHz(實(shí)際使用至137 MHz)頻段，是我國目前民航航空業(yè)務(wù)中主要的地空通信手段，為我國民航航空安全做出了質(zhì)的貢獻(xiàn)，并逐步占據(jù)民航航空通信的主導(dǎo)地位。

3.1.2 HF通信

HF通信采用頻段為（3～30）MHz的航空無線電通信業(yè)務(wù)，傳播方式主要由天波與地波方式構(gòu)成，常用于解決我國民航通信系統(tǒng)中VHF通信不能覆蓋區(qū)域的通信問題，成為輔助VHF通信系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保障手段。但HF通信系統(tǒng)容易受太陽黑子活動、通信距離等諸多不利因素的影響，在進(jìn)行語音通信時時常出現(xiàn)背景噪聲大、可通信性能差的缺點(diǎn)，從而在我國民航航空業(yè)務(wù)中，只能配合使用或出現(xiàn)緊急事件中重點(diǎn)啟用，以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)航行過程中安全保障。

3.2 導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用

3.2.1 無方向信標(biāo)

無方向信標(biāo)（non-directional beacon，NDB）是主要應(yīng)用于民航組織標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程導(dǎo)航的設(shè)備，工作頻率范圍在190 KHz～1 750 MHz。我國目前采用發(fā)射功率為500 W、作用距離高達(dá)150 km的信標(biāo)臺，飛機(jī)的進(jìn)場著陸與離場飛行均由NDB引導(dǎo)完成，并通過建設(shè)特定頻率的信標(biāo)臺，均勻沿地平面全方位范圍內(nèi)發(fā)射無線電波，引導(dǎo)飛機(jī)準(zhǔn)確沿規(guī)定航線飛行。同時，為確保駕駛員在執(zhí)行飛行任務(wù)過程中能夠與機(jī)載無線電羅盤有效配合使用，借助相對方位角，采用等幅報或調(diào)幅報方式進(jìn)行發(fā)射信號識別，可高效完成飛行任務(wù)。

3.2.2 儀表著落系統(tǒng)

儀表著落系統(tǒng)（instrument landing system，ILS）又可稱儀器降落引導(dǎo)系統(tǒng),為中國目前民航體系建設(shè)中，較為成熟并普遍使用的一種飛機(jī)的精密儀器進(jìn)近與著陸的指引系統(tǒng)。一般通過為飛機(jī)地面控制中心發(fā)送的二束無線電信息，來實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)的飛行航向道和下降航向道分別進(jìn)行導(dǎo)航。建立起一個飛機(jī)從地面跑道上指向空中目標(biāo)的虛擬導(dǎo)航路線，有效地引導(dǎo)飛機(jī)駕駛員通過計(jì)算機(jī)與其他機(jī)載信息接收傳送裝置的配合，判斷飛機(jī)自身位置和建立虛擬導(dǎo)航網(wǎng)道路線間的相應(yīng)情況，做出一個正確的判斷，保證在飛機(jī)的航行起落過程中能沿正確的方向安全飛向跑道，實(shí)現(xiàn)有效平穩(wěn)下降，安全著陸。且由于該系統(tǒng)能夠于低天氣標(biāo)準(zhǔn)與駕駛員目視距離受阻的情況下，準(zhǔn)確引導(dǎo)、保障飛機(jī)進(jìn)近著陸，廣泛受到了航空公司的青睞，又稱盲降系統(tǒng)[3]。

3.3 監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)用

3.3.1 一次雷達(dá)

一次雷達(dá)主要通過地面設(shè)備向各個方向發(fā)射無線電波，采用電波反射原理，準(zhǔn)確接收飛機(jī)航空飛行反射回波，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)航行定位與飛行距離的推算。一次雷達(dá)在使用過程中有著不論是否安裝應(yīng)答機(jī)均能正常運(yùn)行工作的優(yōu)勢，廣泛受到我國民航航空集團(tuán)使用。但由于無法確定目標(biāo)飛機(jī)的高度、代碼，以及反射回波能力較弱，易受固定目標(biāo)影響的問題，所以無法與二次雷達(dá)競爭，只使用在遠(yuǎn)程空管一次雷達(dá)、中進(jìn)程空管一次雷達(dá)、精密進(jìn)近雷達(dá)技術(shù)和地面監(jiān)視雷達(dá)測速等方面。

3.3.2 二次雷達(dá)

二次雷達(dá)地面設(shè)備又稱地面發(fā)射機(jī)設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用于地面工作人員與飛機(jī)駕駛?cè)藛T進(jìn)行雙向互通聯(lián)系。由地面發(fā)射機(jī)發(fā)射詢問信號，裝有應(yīng)答機(jī)設(shè)備的航空飛行機(jī)進(jìn)行接收，回復(fù)地面詢問信息內(nèi)容，實(shí)時保持飛機(jī)駕駛員與地面航空工作人員之間緊密交流。區(qū)別于一次雷達(dá)，可通過二次雷達(dá)看到飛機(jī)在航行過程中飛行高度與飛行速度，具有回聲增強(qiáng)、無目標(biāo)閃爍效應(yīng)，以及詢問波長和應(yīng)答波段不同等的特性，有效減少了地物雜波和氣象雜波所產(chǎn)生的影響，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)航行安全。

3.4 氣象雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用

3.4.1 風(fēng)廓線雷達(dá)

風(fēng)廓線雷達(dá)是屬于地面無線電遙感監(jiān)測的大氣垂直探測遙感裝置，從低空地面天線向中高空的不同垂直方位發(fā)出的電磁波束，并能根據(jù)地面因高空大氣的垂直和結(jié)構(gòu)的不均勻平衡，所產(chǎn)生反射和接收反射到地面的各種波束的信號，對中高空進(jìn)行風(fēng)場垂直監(jiān)測的一類無線電遙感裝置。其工作基本原理是利用雷達(dá)多普勒效應(yīng)，對中高空風(fēng)向、風(fēng)速變化等空中各種災(zāi)害性天氣因素進(jìn)行垂直監(jiān)測，使航空地面人員和飛機(jī)駕駛地面人員之間能夠由于飛行高度上的差異而不斷變化，了解不同方位的航行信息，保障航空安全。風(fēng)廓線雷達(dá)在日常航空測量中具備測量空間清晰度高、自動化程度大等優(yōu)勢。目前，各國在風(fēng)廓線雷達(dá)技術(shù)基礎(chǔ)上添加了聲發(fā)射裝置設(shè)備，構(gòu)成無線電聲檢測系統(tǒng)，用以遙感測量大氣環(huán)境中溫度的垂直廓線。

3.4.2 氣象雷達(dá)

氣象雷達(dá)是一款應(yīng)用于航空中可進(jìn)行大氣監(jiān)測的天氣雷達(dá)，屬主動式微波大氣遙感裝置。采用天線輻射后遇障礙物發(fā)射接收其電磁波原理，實(shí)現(xiàn)對突發(fā)性、災(zāi)害性事故進(jìn)行提前預(yù)警或及時警報。同時是中、小尺寸天氣系統(tǒng)作為警戒和天氣預(yù)報的主要偵察工具之一，常和無線電探空儀配合運(yùn)用，進(jìn)行高空天氣探測。在我國航空領(lǐng)域中，多采用X波段機(jī)載氣象雷達(dá)，主要對航空駕駛員提供航空氣象、地表特征等重要信息，便于規(guī)避事故與障礙危險。

4 航空無線電干擾頻段測試分析

4.1 航空無線電臺受干擾地域范圍分析

航空電臺在實(shí)際使用過程中，路徑因完全未被地面接收天線干擾或阻攔，故中國航空人員經(jīng)常利用地球半徑畫路徑拋物線進(jìn)行干擾距離測定，用于受干擾地域范圍排查。假設(shè)飛機(jī)距離干擾源直線距離為D，飛行高度為h1、距地面高度為h2[4]，與干擾源形成聯(lián)系(圖1)，具公式可表示為：

圖1 航空干擾地域分析圖示

4.2 航空無線電干擾源查找手段

4.2.1 地面無線電干擾監(jiān)測

地面航空無線電干擾查找監(jiān)測主要依賴于各地市無線電管理部門，由航空公司通過干擾申訴，駐地?zé)o線電部門通過機(jī)場固定站、移動監(jiān)測車與便攜式設(shè)備進(jìn)行干擾查找，確定干擾信號與疑似范圍，進(jìn)行實(shí)地查處，消除干擾。目前，我國主要利用地面無線電監(jiān)測干擾排查方法與手段，有效對干擾源進(jìn)行排查，用以確保民航航空安全。

4.2.2 機(jī)載無線電監(jiān)測

機(jī)載無線電監(jiān)測系統(tǒng)[5]主要由頻譜分析儀、定向儀、天線、系統(tǒng)軟件構(gòu)成，主要應(yīng)對地面無線電干擾源查找極具困難的情況，用于克服目前地面監(jiān)控系統(tǒng)在排除航空干擾過程中所出現(xiàn)的問題。通過機(jī)載無線電電子計(jì)量學(xué)抗干擾檢測系統(tǒng)，可以通過飛機(jī)沿干擾源方位向前飛行，甚至相反方向的定位方式，判斷干擾源方位，從而進(jìn)行對短時間干擾源信息的偵察和甄別。目前，美國所使用的國際材料數(shù)據(jù)系統(tǒng)（International Material Data System，IMDS）系統(tǒng)，成為世界各個國家航空集團(tuán)青睞的無線電干擾查找機(jī)載系統(tǒng)。

4.3 采用N9020A監(jiān)測接收機(jī)開展干擾測試分析

假設(shè)收到某航空移動頻段無線電干擾申訴，初步判斷有效干擾頻段出現(xiàn)在（2 800～3 000）MHz內(nèi)，為確保民航航行安全，懇請無線電業(yè)務(wù)部門協(xié)助民航開展排查干擾，進(jìn)行測試分析。

4.3.1 起始頻率與終止頻率測量

有效設(shè)置N9020A監(jiān)測接受設(shè)備，輸入干擾頻段范圍，打開最大保持，通過跟蹤監(jiān)測，測得該民航干擾起始頻率為2 850 MHz（圖2）、終止頻率為2 950 MHz（圖3）。

圖2 干擾頻段起始頻率

圖3 干擾頻段終止頻率

4.3.2 計(jì)算占用帶寬

通過公式計(jì)算終止頻率與起始頻率差值，得到該航空移動干擾頻段占用帶寬為100 MHz。

4.3.3 測量頻率間隔

對該干擾頻段內(nèi)某一確定點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記打點(diǎn)，調(diào)整span數(shù)值，通過旋轉(zhuǎn)按鈕測得該航空干擾頻段頻率間隔為1 MHz（圖4）。

圖4 測量頻率間隔

4.3.4 計(jì)算測量單點(diǎn)駐留時間、點(diǎn)數(shù)與周期

對該航空移動干擾頻段頻率進(jìn)行打點(diǎn)（確定打點(diǎn)取某一頻率峰值），令span=0，測得該干擾頻段頻率單點(diǎn)駐留時間為30 ms（由于在測量過程，設(shè)備自帶存在4.7 ms誤差，如圖5所示）；通過公式計(jì)算可得頻段點(diǎn)數(shù)為101個，借助單點(diǎn)駐留時間與頻段點(diǎn)數(shù)乘積可得，該航空干擾周期為3 s。

圖5 干擾頻段單點(diǎn)駐留時間

5 航空無線電干擾應(yīng)對措施

5.1 完善查找流程，提高監(jiān)測能力

采用“一聽、二析、三查、四記”流程，開展航空無線電干擾查處工作。一聽是指通過監(jiān)測設(shè)備對干擾頻率進(jìn)行監(jiān)聽，判斷干擾來源信息，確定干擾頻率f1、f2、f3。二析是指判斷該信號干擾屬于常見的哪種干擾類型，利用固定站等設(shè)備實(shí)現(xiàn)交互定位，確定干擾大致范圍。三查是指根據(jù)確定干擾范圍，技術(shù)人員趕赴現(xiàn)場進(jìn)行干擾排查，確定干擾源，消除航空干擾。四記是指記錄總結(jié)查找經(jīng)驗(yàn)，整理成檔，便于學(xué)習(xí)交流，有效提高監(jiān)測能力，提升排查效率。

5.2 加強(qiáng)監(jiān)管力度，健全保護(hù)機(jī)制

無線電管理部門應(yīng)加強(qiáng)頻率臺站管理，嚴(yán)格按照中國無線電管理?xiàng)l例及各省無線電管理辦法，要求合理使用頻率資源，安全建立站點(diǎn)，有效杜絕航空干擾。并按期聯(lián)合廣電、公安、航空、鐵路等各重點(diǎn)設(shè)臺單位，對設(shè)臺使用頻率及設(shè)臺地址進(jìn)行核查，確保依法設(shè)臺、依法用頻。無線電管理部門也應(yīng)定期開展航空無線電電磁環(huán)境監(jiān)測，合理批復(fù)使用頻率，凈化有效區(qū)域電磁環(huán)境。

5.3 培養(yǎng)人才隊(duì)伍，增強(qiáng)設(shè)施建設(shè)

各級無線電監(jiān)測隊(duì)伍應(yīng)結(jié)合自身?xiàng)l件，積極開展無線電技術(shù)演練，開展業(yè)務(wù)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，主動聯(lián)系周邊各成員單位與相鄰省市無線電管理部門，多次開展聯(lián)合培訓(xùn)演練，加強(qiáng)技術(shù)交流，形成聯(lián)動機(jī)制，培養(yǎng)一支業(yè)務(wù)能力突出、能夠迎難而上的人才隊(duì)伍。另一方面，由于5G、互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展，無線電各項(xiàng)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)幾何式增長，加大無線電各類基礎(chǔ)項(xiàng)目投入、加大日常監(jiān)測站點(diǎn)建設(shè)成為保障日常業(yè)務(wù)開展與提升隊(duì)伍整體能力的夯基石。

6 典型案例分析

2020年11月22日，甘肅省無線電管理委員會辦公室嘉峪關(guān)管理處收到民航甘肅航空公司嘉峪關(guān)機(jī)場雷達(dá)站干擾申訴，稱中心頻率為120.5 MHz，航路對空通信波道地面接收端嚴(yán)重受到廣播干擾，干擾內(nèi)容模糊不清、卡頓不流暢、干擾時斷時續(xù)，請求協(xié)助排查。管理處迅速開展監(jiān)測排查，采用“一聽、二析、三查、四記”流程，在有限的時間內(nèi)迅速消除干擾，高效完成此次排查任務(wù)，具體排除過程如下：

（1）“一聽”：通過機(jī)場固定站對中心頻率120.5 MHz進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)聽，提取錄音文件，進(jìn)行反復(fù)監(jiān)聽，確定該干擾內(nèi)容涉及玉門廣播電視臺，技術(shù)人員當(dāng)即決定對廣播頻段進(jìn)行監(jiān)聽對比，發(fā)現(xiàn)其中一部分干擾播放內(nèi)容與91.3 MHz內(nèi)容相同。

（2）“二析”：技術(shù)人員采用互調(diào)干擾計(jì)算公式，得出另外一個干擾頻率為105.9 MHz，并通過頻率監(jiān)聽比對，確定此次航空干擾由頻率為91.3 MHz與105.9 MHz產(chǎn)生三階一型互調(diào)干擾導(dǎo)致。

（3）“三查”：管理處領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)即與玉門廣播電視臺取得聯(lián)系，通過例行詢問與遠(yuǎn)程開關(guān)廣播電臺，確定該干擾由玉門廣播電視臺2套廣播節(jié)目互調(diào)導(dǎo)致，并采用降低發(fā)射功率的方法，消除干擾。

（4）“四記”：消除干擾后，管理處積極組織全體職工召開總結(jié)會議，上報相關(guān)查處文件，并針對次干擾申訴排查，形成經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，完善不足之處，有效為下次航空排查積累經(jīng)驗(yàn)。

7 總結(jié)

無線電技術(shù)及相關(guān)設(shè)備的發(fā)展日新月異，不規(guī)范地使用無線電設(shè)備極易造成民航干擾。究其航空干擾緣由，主要是通過頻率的違法使用與臺站的不規(guī)范建造有關(guān)，類型多變，情況復(fù)雜。只有通過有效的干擾查找手段，嚴(yán)格按照航空干擾排查的應(yīng)對措施，逐步提升測試分析能力，并不斷總結(jié)航空干擾查處經(jīng)驗(yàn)，積極組建培養(yǎng)人才隊(duì)伍，方能極大程度確保航空運(yùn)行安全，有效凈化電磁環(huán)境。