航空发动机
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民用航空导航信号的干扰分析

  论文导读:电磁环境越来越复杂。各种无线电干扰也大量增加。也严重干扰了民航通信导航频率。

  关键词:导航,干扰,电磁环境

  一。信号的干扰

  近年来,由于通信事业飞速发展和无线电新技术、新业务、新制式的广泛应用,使得电磁空间越来越拥挤,电磁环境越来越复杂,各种无线电干扰也大量增加。论文参考网。这些干扰不仅影响到正常的无线电通信,关系到国家和人民生命财产的安全,也严重干扰了民航通信导航频率。保护航空无线电专用频率的使用安全是一项长期而艰巨的任务,事关国家经济发展、国防建设和社会稳定。

  无线电干扰情况比较复杂,种类也比较繁多,必须具体情况具体分析。常见的产生干扰的原因有以下几种。

  中频干扰:当干扰信号的频率等于或接近接收机的中频频率时,且前端电路的选择性不够好时,可能会使干扰信号加到混频器的输入端,进入中频并逐级放大,使输出失真,出现噪音,形成中频干扰。

  交调干扰:若接收机的前置电路性能不好,使有用信号与干扰信号同时加到接收机的输入端,且这两种信号都受音频调制,就会出现交叉调制,即交调干扰。交调干扰的产生无需有用信号与干扰信号发生频率关系,只要干扰信号足够强,并且进入接收机的前端电路,就可能产生交调干扰。

  互调干扰:互调干扰有接收机互调和发射机互调两种。两个或多个信号同时馈入接收机,具有宽频带特性接收机的高放电路的非线性作用产生了与有用信号相同或相近的频率分量,落入接收机通频带内造成互调干扰。存在两个发射信号时,由于发射系统的非线性,当一台发射机的输出级与另一台发射机的输出信号相互耦合时,产生互调干扰。

  二。非航空系统干扰源

  另外,从干扰源的角度,干扰可以分为非航空源部干扰和民航内干扰两类。

  非航空干扰:大致可以分为广播电视业务、工业、科学和医疗设备、移动通信业务、电力传输系统、有线电视传输系统,家用电子设备等。下面具体进行分析说明。

  1.广播电视业务

  广播电视业务基本特点是使用大功率的发射设备,连续工作,台址一般靠近大城市,多在高山顶峰设置差转台。广播电视业务所占频段与民航无线电业务频段紧密相邻,比如:74.6 MHz~75.4 MHz属民航导航(指点标)频段,76 MHz~84 MHz为广播电视业务,87 MHz~108 MHz为调频广播业务,108~117.975MHz属民航导航(ILS、VOR)频段,而117.975~137 MHz为民航VHF通信频段。

  由于广播电视及民航行业发展速度很快,但频率资源有限,造成广播频率日益向上扩展,民航频率向下扩展,使得频段内过于拥挤,因此极易对民航业务产生同频或邻频干扰。

  广播电视业务的有害干扰主要表现在两个方面:一方面其残波辐射信号落入民航频段,另一方面两个或多个频率的广播信号在民航无线电接收机内形成互调,产生互调干扰频率落在民航频段内。

  广播电视业务对航空导航信号产生干扰主要有如下几个原因。

  设备质量差,广播电视部门从一些企业中选购的设备不符合无线电管理部门的无线电发射设备型号核准制度,造成了一些广播电台无发射设备型号核准证。

  技术指标不合格,一些广播电台设备安装架设后,相关单位没有对其设备进行技术指标检测,由于发射机设备都是在大功率发射状态下工作,长年不进行维护保养,致使设备性能出问题或发生故障,干扰了民航通信导航。

  台站设置不合理,一些单位在架设广播电视台时为架设方便或降低成本,没有考虑到台站的合理布局问题。

  发射功率大,一些单位为达到既少设站,又提高信号覆盖范围而降低投入成本的目的,普遍采用在制高点(高山、高楼、高塔)用大功率发射的方法。不同广播电视台(有时甚至是同一个广播电台)在同一制高点甚至同一铁塔上设置频率相近发射台,满足了信号幅度足够大、间距足够小、一定频率关系这三个产生互调干扰的条件。论文参考网。

  2.工业、科学和医疗设备

  工业、科学和医疗设备(ISM)干扰主要由其谐波和杂散辐射产生。工业设备的短时间频率稳定性较差,会出现很大的瞬时频偏,因此其干扰信号类似于宽频偏、低调制频率的调频信号,工业、科学和医疗设备造成的干扰主要表现为噪声干扰。

  3.电力传输系统

  电力传输系统的电晕效应和间隙放电引起的无线电噪声,对民航无线电台站的电磁环境造成影响。有的高压线传输的载波控制信号,采用民航频段专用频率,也易对民航业务造成干扰。另外高压输电线路作为金属物体,对无线电导航信号会产生反射和再辐射,会改变导航信号的空中场型,容易形成无源干扰。

  4.有线电视电缆传输系统

  有线电视节目是用载波通过电缆系统传输,有的载波已占用了民航频段,如电视增补1、2、3频道,其图像载频分别为112.25 MHz、120.25 MHz、136.25 MHz,伴音载频分别为118.75 MHz、126.75 MHz、142.75 MHz,与民航VHF通信频率重合,因此可能发生由于射频能量泄漏造成对导航信号干扰,表现亦如广播电视业务,会有广播话音出现。

  5.移动通信业务

  社会上大量存在的无绳电话,有些厂家或用户会出于某种目的,将其额定功率提高,若其在机场附近或某些特殊区域(如高山)使用,极易对地面台或飞机造成电话话音干扰。

  6.家用电子设备等

  比如一些割草机等也会对航空导航信号产生干扰。

  三。民航系统内部干扰源

  现代民用机场特别是大型国际机场,由于航班密度高、飞行流量大,空管部门为了实施有效的空中管制,机场及通信导航台站内部各种无线电设备及非无线电设备之间产生的相互干扰,这类干扰同样影响到民航通信导航台站的正常工作,危及飞行安全。随着机场及通信导航台站各种电子设备的不断增加,此类干扰有不断上升的趋势。对民航无线电专用频率造成干扰的干扰源,绝大部分属于非航空干扰源。

  现代民用机场配备的无线电通信导航设备和电子设备主要有如下几类:

  无线电通信设备:比如短波电台主要用于远距离无线电通信;VHF超短波电台主要用于机场地空及地面通信调度和传递飞行数据;微波通信设备主要用于机场与通信导航台站的数据传输业务等。

  各类雷达:主要用于监视飞机在空中的飞行状况。

  各类导航设备:用于引导飞机起飞降落以及沿航线正确飞行。

  计算机管理系统:用于多通道数字同步记录仪及雷达数据和飞行数据处理。

  闭路电视系统:播放航班信息和电视节日。

  以上这些设备,很多都放置在同一机房,使得整个机房成为一个庞大而又复杂的电磁辐射系统,如果系统间电磁兼容问题处理不好,势必造成系统间的相互干扰。严重时有可能危及飞行安全。

  机场及通信导航台站的大量电子设备,都会产生电磁辐射,要完全消除机房内电磁辐射是不可能的。但如果其电磁兼容问题处理不好,对设备使用管理不当,都容易对通信导航系统造成有害干扰。因此认真研究和处理机房内部电磁兼容问题是十分必要的。应该从机房建设、设备布局、台站管理及其它技术层面统筹考虑,积极采取各种有力措施,处理好台站内部电磁兼容问题,消除内部干扰隐患,以保障飞行安全。

  下面对通信导航台站产生的内部电磁干扰常见情况进行具体分析。常见情况有:

  民航数据传输设备对通信导航频率造成的干扰。干扰源为通信导航台同一机房内的131.450MH飞行数据链路发射机,这台发射机在其邻近频段产生大量杂散信号。

  机场内闭路电视放大器造成的有害干扰。民航微波通信设备对通信导航频率造成的干扰。发射天线随意安放造成干扰,由于机场及导航台站内部本身存在一个复杂的电磁辐射系统,如果在安装设备时忽视设备间的电磁兼容问题,忽视各种无线电设备与它电子设备间的相互影响,或者不按规范安装设备,可能引发干扰。

  这些内部电磁干扰有的是由发射机互调造成,比如机场无线电通信设备的天线多集中放置于塔台顶部,由于塔台顶部面积狭小,天线间水平间距有限,且工作频率也相距较近,因此几部电台同时工作时,极易通过天线相互耦合而产生发射机互调。当互调产物靠近工作频率时,即产生有害干扰。也有的是机房内电磁辐射造成干扰,各种无线电设备或其它一些电子设备,特别是工作在高频或超高频频段的设备,除了通过天线向外辐射电磁波外,其机架、机箱、连线、电缆、电源等,均或多或少会辐射一定强度的电磁波。如果设备位置放置不当,都容易造成较强的电磁辐射。当其频率与通信导航频率相近且达到一定强度时,就会干扰正常通信。还有大的是由传导性干扰造成干扰,对于无线电干扰,通常都是电磁辐射造成的,但还有一类干扰往往容易被忽视,那就是传导型干扰,即干扰信号通过电源线,传输线以直接传导的方式引入线路、设备或系统。在电子设备放置较多的机房,大量无线电信号通过地线、电源和传输导线的阻抗相互耦合,或导线之间的互感,极易造成干扰。也有的是由设备故障造成干扰,当某些设备出现故障时,其工作频率会发生变化或产生大量杂散辐射,很容易造成干扰。

  四。减少干扰的措施

  1. 坚持电磁环境测试和设备检测制度

  对于未经无线电管理部门审批擅自设置使用的广播电台,其设备性能指标一般都低于国家标准,加上长时间在大功率发射状态下工作,也不按规定进行设备检测,极易产生杂散发射造成干扰,对其开展电磁环境测试和设备检测是十分必要的。

  无线电管理机构应加大对广播电台的监测、检测力度,对产生干扰,危及飞行安全的隐患做到早发现、早查处、早纠正,达到防患于未然。需要建立大功率发射设备年检制度,进一步完善大功率测试设备。对广播发射机的功率、频率、频偏、杂散、天馈系统等技术指标进行严格测试,保证广播发射机按照核定的参数工作。

  2.治理机场内部电磁环境

  重视机场及通信导航台站内部的电磁兼容问题。民航通信导航频率受干扰的情况大多是机场内部及通信导航台站的电磁兼容问题没有得到足够的重视,相互间的内部干扰大量存在。如果不认真对待并加以整改,随着设备的增加,此类干扰将日益突出。因此管理部门应该引起高度重视,采取必要措施,减少或消除内部干扰。要克服重建设、轻管理、重外部、轻内部的思想,在积极做好外部电磁环境治理的同时,也要认真做好内部电磁环境的整治工作。

  加强机场及通信导航台站设备的设置使用管理。机场及通信导航台站内部电磁兼容问题能否得到妥善处理,在很大程度上取决于设备的设置使用和管理。这就需要合理规划设备布局。工作于同频段的发射设备的天线应尽可能拉开一定间距,保证天线间有一定的隔离度,防止互调干扰的产生。大功率发射设备与接收设备尽可能分开放置,通信设备尽量不要与其它有电磁辐射的电子设备放置在同一机房。在考虑机房设备布局时,一定要了解所安装设备的电磁辐射情况,必要时需经有关部门检测。对于一些具有杂散电磁辐射又必须使用的设备,应采取屏蔽隔离措施,以防对其它设备产生有害干扰。

  加强对机房、台站的内部电磁环境测试。民航通信导航台站的各种电子设备有时是分批配置的,在设备安装和使用过程中,有时忽视设备间的相互影响,除非发生严重干扰,否则不会对机房内部进行电磁兼容分析与测试。由于设备间的电磁干扰产生机理较为复杂,且具有一定的随机性和偶发性,因此应对通信导航台站机房进行定期或不定期的内部电磁环境测试,以便及时发现干扰隐患。当新建台站或新增有可能造成电磁辐射影响的设备时,也应进行测试。

  3.采用合适的技术措施

  采用接地措施:电子设备的接地是一个很重要的问题,可以为系统内各设备提供一个公共的参考零电位,防止设备之间参考电位出现电位差而出现工作不稳定或干扰;也可以防止外界电磁场的干扰。论文参考网。还可将设备机柜(壳)上聚集的大量电荷通过大地泄放,防止这些电荷积累形成的高压放电造成干扰。

  采用屏蔽措施:屏蔽措施可以有效防止电子设备产生的电磁干扰向外辐射。机柜、机箱的门必须注意妥善关闭。经实际测试,当机柜、机箱的门打开时,在周边测得的干扰信号要比关闭时强得多。如果设备自身电磁辐射严重,则应考虑将其单独放置或采取金属屏蔽。

  采用净化电源:在设备较多的机房,应尽可能使用净化电源,防止多台电子设备使用同一电源插座而出现传导干扰。

  合理选择闭路电视工作频率:闭路电视的某些频道与民航通信导航频段重叠,如增补频道Z01~Z04(112.25MH~136.25MH)。为防止因闭路电视放大器信号泄漏而对通信导航频率产生干扰,机场闭路电视系统应避免使用上述频道。

  4.加大管理力度

  随着广播电视事业的发展,调频广播电台逐年增多, 由于其功率大、天线架设高、产生的互调信号强度大、区域广、频带宽,又由于在频率划分上,广播频段和航空频段相近,对航空频段的互调干扰危害很大,若不加强管理,任其发展,干扰将会越来越严重,后果不堪设想。因此无线电管理机构必须要对广播发射台把好三关,即设台审批关、电磁环境关、设备质量关。无线电管理部门应切实履行好自己的职责,对违章设台、乱占频率等行为要坚决依法查处。

  5. 建立长效机制

  保护航空无线电专用频率是一项长期工作,它涉及的部门广,协调环节繁杂,干扰的范围可能是跨行政区域的,干扰查处难度大。需要采用科学的办法和有效的方式,建立相关部门日常联动机制,建立定期交流、数据的共享和交换等。这样有助于干扰的及时排除,有助于提高处理突发事件的应急能力,从而长期保障航空无线电专用频率的正常使用和航空安全。

  特别是加强民航与当地政府无线电管理机构的工作协调,通过当地政府无线电管理机构的统一协调,保持民航与广播、电视、电信等单位之间的顺畅联系,更好地防范新的无线电干扰问题的出现。双方精诚合作、齐心协力,努力提高排除民航无线电干扰的成功率。民航各部门内部也要通力合作,将各种干扰数据及时进行统计、归纳、整理,从而为无线电干扰排除提供较准确的数据资料。

  抓住典型、积极汇报,争取政府支持。无线电管理工作离不开政府的支持。各级无线电管理机构在查处了广播电台干扰航空导航的案件后还应加强宣传汇报工作,积极争取各级政府对无线电管理工作的重视与支持,营造良好的无线电管理执法环境。加大处罚力度,对那些不遵守无线电管理法律法规,想在哪里设台就在哪里设,想怎么设就怎么设的设台单位,特别是事先不申报,事后不报批等行为应加大处罚力度。

  五。结语

  防止外来电磁信号对民用航空导航的干扰,开展民航内部通信导航频率、台站的治理减少电磁干扰,这两项工作对民用航空导航信号安全是有非常重要的实际意义的。这项工作对民航飞行安全及人民生命财产安全,维护国家的稳定都有十分重要。我们需要认真查处民航通信导航频段的各种无线电干扰,净化该频段电磁环境的,也必须注意整治民航机场及通信导航台站的内部电磁环境。认真研究和处理外来电磁信号和机场内部电磁兼容问题。同有关部门应该积极采取各种有力措施,处理好台站内外电磁兼容问题,消除电磁干扰隐患,以保障民用航空飞行安全。

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