浅析民航甚高频通信互调干扰
发布时间：2015-07-07 09:27
[ 论文 关键词]甚高频互调干扰三阶互调干扰
[论文摘要]甚高频地空通信（118mhz－137mhz）是空管系统对航空器实施有效空域管制的重要手段，但随着国民 经济 的 发展 ，各地大量无线台站的建立，使得无线电磁环境日趋复杂。民航甚高频频段受到各种干扰比较严重，特别是互调干扰已经成为危害航空通信安全的重要原因。将分析互调干扰形成的机理以及提出如何减少互调干扰所应采取的措施。
一、概述
无线电干扰是指在无线电通信过程中发生的，由一种或多种发射、辐射、感应或组合所产生的无用能量，它对无线电通信系统的接收产生影响或对无线电通信所需接收信号的接收产生影响，通过直接耦合或间接耦合方式进入接收设备信道或系统的电磁能量，它可以导致无线电通信性能下降，质量恶化，甚至会阻断通信。
无线电干扰通常分为互调干扰、同信道干扰、邻道干扰、带外干扰、杂散辐射干扰、阻塞干扰和来自非无线电设备的干扰这七大类，其中，互调干扰是无线电通信中最严重的干扰之一。互调干扰是指当两个或两个以上的频率信号同时输入收、发信机时，由于电路的非线性而产生第三个频率f0，当f0恰好落入某个电台的工作频段中，则该台将受到干扰。互调干扰不仅影响通话质量，严重的时候会造成信号严重失真，致使空中 交通 管制人员与飞行人员通话困难甚至联络不上，严重干扰民航地空指挥通信系统的正常运转，直接影响到飞行安全。互调干扰还会造成设备的损坏，当发射机调试好以后，它的工作频率是处在输出电路的最佳谐振点上，这时候电路电流最小，但是互调干扰信号使工作电路失谐，电流增大，元器件发热严重，大大增加发射机的故障，影响飞行安全。
二、互调干扰形成的机理
我们知道任何一个线性系统都存在非线性系数。三阶互调是指当两个信号或多个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。比如f1的二次谐波是2f1，他与f2产生了寄生信号2f1-f2。由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩合成为三阶信号，其中2f1-f2被称为三阶互调信号，它是在调制过程中产生的。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。由于f1，f2信号一般比较接近，也造成2f1-f2，2f2-f1与原来的基带信号f1、f2比较接近，这样会干扰到原来的基带信号f1，f2。这就是三阶互调干扰。当情况比较复杂如有三个信号在一个线性系统中，如f1、f2、f3，他们除了产生上述说说的三阶互调外，还将产生三阶互调f1+f2-f3、f1+f3-f2、f2+f3-f1。当然，在这个过程中也会出现更高阶的互调，比如五阶互调、七阶互调，但是由于高阶互调信号强度较弱，造成的干扰较轻微，因此我们就一般不考虑更高阶的互调干扰，而认为三阶互调是最主要的干扰。
三、互调干扰的分类
互调干扰来源于电路的非线性，根据产生的位置不同，我们大致可分为以下三种：
（一）发射机互调干扰
由于其他信道的发射信号或rf共用器件耦合到发射机末级与本机，发射信号在功放电路中相互调制而产生新的频率组合，随同有用信号一起发射出去，对接收机形成干扰。这类干扰称为发射机互调干扰。
（二）接收机互调干扰
在接收机的前端电路中，同时两个偏离接收频率的干扰信号同时侵入接收机时，由于高频放大器和变频器的非线性，使其调制而产生互调频率，互调频率落入接收机频带内造成的干扰称为接收机互调干扰。
（三）外部效应引起的互调干扰
在发射机发射端传输电路中，由于天线、馈线接头以及其他接点接触不良，或者是异种金属的接触部分所引起非线性的原因，在强射频电场中起检波作用，从而产生互调干扰。这类干扰称为外部效应互调干扰。这类互调干扰的特性比较复杂，它是随天气和气候变化而变化，白天也黑夜、干燥和潮湿、甚至上午与下午的干扰程度都不尽相同。
四、民航甚高频受广播电台互调干扰分析
目前民航航空频段为118mhz－137mhz，商业广播调频电台频段为88mhz－107.9mhz，两者均为甚高频频段，传输特性一致，由于两者频谱接近，如果两个系统之间没有充分的隔离措施，互相影响很大。广播发射机的发射功率一般都在成百上千瓦，它由多个放大器组成，由于放大器的放大特性不是理想的线性，其输出含有非线性成分。当放大器输入有不同的工作频率时，在输出中含有互调产物，如果互调产物的频率刚好落在民航航空频段，则将严重影响民航接收机的正常工作。下面我们举例说明情况的严重性。假设某个调频广播电台有三个工作频率89.5mhz、100.7mhz、10
6.2mhz，则该台可能产生的三阶互调频率为78.3mhz、72.8mhz、111.9mhz、
95.2mhz、122.9mhz、111.7mhz、84mhz、95mhz、117.4mhz，可以看出有一个三阶互调落入民航航空频段118mhz－137mhz中。如果民航地空通信系统与该调频广播台站之间没有足够的保护距离，那么在122.9mhz附近这几个民航通信信道将受到干扰。
五、减少互调干扰的措施
互调干扰的产生需要具备三个条件，第一要有非线性电路；第二干扰信号能够进入非线性电路；第三互调分量的频率要等于接收机的工作频率。以上三个条件只要一个不能满足就不会产生互调干扰，因此我们采取措施的方法要从上述三个方面考虑。
（一）对于减少发射机互调干扰采取的措施
1．各发射机分用天线时，要增大天线间的水平，垂直隔离距离，避免馈线互相靠近平行敷设；2．在发射机的输出端接入高q带通滤波器，增大频率间隔；3．改善发射机末级功放的性能，提高起线性动态范围；4.在共用天线系统中，各发射机与天线间插入单向隔离器或高q谐振腔。
（二）对于减少接收机互调干扰采取的措施
1．接收机前端加入衰减器，降低干扰信号电平；2．接收机输入回路应有良好的选择性，如采用多级调谐回路，以减少进入高效的强干扰；3.高放和混频器宜采用具有平方律特性的器件，如结型场效应管。
（三）对于减少外部效应引起的互调干扰
1．改良金属件的接触情况；2．采取防锈处理；3．设备间有良好的环境。
六、结束语
民航甚高频频段受商业调频广播电台互调干扰带来的危害是十分严重的，但在了解了互调干扰形成的机理后，我们可以在设备投产前合理分配各设备的频率，设备投产后采取各种适当措施，最大程度的避免互调干扰的形成，以保障航空飞行安全。
参考 文献 ：
[1]约翰·克劳斯，《天线》上册， 电子 工业 出版社，2006年第三版.
[2]谈华生，《互调干扰的探究》，
[论文摘要]甚高频地空通信（118mhz－137mhz）是空管系统对航空器实施有效空域管制的重要手段，但随着国民 经济 的 发展 ，各地大量无线台站的建立，使得无线电磁环境日趋复杂。民航甚高频频段受到各种干扰比较严重，特别是互调干扰已经成为危害航空通信安全的重要原因。将分析互调干扰形成的机理以及提出如何减少互调干扰所应采取的措施。
一、概述
无线电干扰是指在无线电通信过程中发生的，由一种或多种发射、辐射、感应或组合所产生的无用能量，它对无线电通信系统的接收产生影响或对无线电通信所需接收信号的接收产生影响，通过直接耦合或间接耦合方式进入接收设备信道或系统的电磁能量，它可以导致无线电通信性能下降，质量恶化，甚至会阻断通信。
无线电干扰通常分为互调干扰、同信道干扰、邻道干扰、带外干扰、杂散辐射干扰、阻塞干扰和来自非无线电设备的干扰这七大类，其中，互调干扰是无线电通信中最严重的干扰之一。互调干扰是指当两个或两个以上的频率信号同时输入收、发信机时，由于电路的非线性而产生第三个频率f0，当f0恰好落入某个电台的工作频段中，则该台将受到干扰。互调干扰不仅影响通话质量，严重的时候会造成信号严重失真，致使空中 交通 管制人员与飞行人员通话困难甚至联络不上，严重干扰民航地空指挥通信系统的正常运转，直接影响到飞行安全。互调干扰还会造成设备的损坏，当发射机调试好以后，它的工作频率是处在输出电路的最佳谐振点上，这时候电路电流最小，但是互调干扰信号使工作电路失谐，电流增大，元器件发热严重，大大增加发射机的故障，影响飞行安全。
二、互调干扰形成的机理
我们知道任何一个线性系统都存在非线性系数。三阶互调是指当两个信号或多个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。比如f1的二次谐波是2f1，他与f2产生了寄生信号2f1-f2。由于一个信号是二次谐波（二阶信号），另一个信号是基波信号（一阶信号），他们俩合成为三阶信号，其中2f1-f2被称为三阶互调信号，它是在调制过程中产生的。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。由于f1，f2信号一般比较接近，也造成2f1-f2，2f2-f1与原来的基带信号f1、f2比较接近，这样会干扰到原来的基带信号f1，f2。这就是三阶互调干扰。当情况比较复杂如有三个信号在一个线性系统中，如f1、f2、f3，他们除了产生上述说说的三阶互调外，还将产生三阶互调f1+f2-f3、f1+f3-f2、f2+f3-f1。当然，在这个过程中也会出现更高阶的互调，比如五阶互调、七阶互调，但是由于高阶互调信号强度较弱，造成的干扰较轻微，因此我们就一般不考虑更高阶的互调干扰，而认为三阶互调是最主要的干扰。
三、互调干扰的分类
互调干扰来源于电路的非线性，根据产生的位置不同，我们大致可分为以下三种：
（一）发射机互调干扰
由于其他信道的发射信号或rf共用器件耦合到发射机末级与本机，发射信号在功放电路中相互调制而产生新的频率组合，随同有用信号一起发射出去，对接收机形成干扰。这类干扰称为发射机互调干扰。
（二）接收机互调干扰
在接收机的前端电路中，同时两个偏离接收频率的干扰信号同时侵入接收机时，由于高频放大器和变频器的非线性，使其调制而产生互调频率，互调频率落入接收机频带内造成的干扰称为接收机互调干扰。
（三）外部效应引起的互调干扰
在发射机发射端传输电路中，由于天线、馈线接头以及其他接点接触不良，或者是异种金属的接触部分所引起非线性的原因，在强射频电场中起检波作用，从而产生互调干扰。这类干扰称为外部效应互调干扰。这类互调干扰的特性比较复杂，它是随天气和气候变化而变化，白天也黑夜、干燥和潮湿、甚至上午与下午的干扰程度都不尽相同。
四、民航甚高频受广播电台互调干扰分析
目前民航航空频段为118mhz－137mhz，商业广播调频电台频段为88mhz－107.9mhz，两者均为甚高频频段，传输特性一致，由于两者频谱接近，如果两个系统之间没有充分的隔离措施，互相影响很大。广播发射机的发射功率一般都在成百上千瓦，它由多个放大器组成，由于放大器的放大特性不是理想的线性，其输出含有非线性成分。当放大器输入有不同的工作频率时，在输出中含有互调产物，如果互调产物的频率刚好落在民航航空频段，则将严重影响民航接收机的正常工作。下面我们举例说明情况的严重性。假设某个调频广播电台有三个工作频率89.5mhz、100.7mhz、10
6.2mhz，则该台可能产生的三阶互调频率为78.3mhz、72.8mhz、111.9mhz、
95.2mhz、122.9mhz、111.7mhz、84mhz、95mhz、117.4mhz，可以看出有一个三阶互调落入民航航空频段118mhz－137mhz中。如果民航地空通信系统与该调频广播台站之间没有足够的保护距离，那么在122.9mhz附近这几个民航通信信道将受到干扰。
五、减少互调干扰的措施
互调干扰的产生需要具备三个条件，第一要有非线性电路；第二干扰信号能够进入非线性电路；第三互调分量的频率要等于接收机的工作频率。以上三个条件只要一个不能满足就不会产生互调干扰，因此我们采取措施的方法要从上述三个方面考虑。
（一）对于减少发射机互调干扰采取的措施
1．各发射机分用天线时，要增大天线间的水平，垂直隔离距离，避免馈线互相靠近平行敷设；2．在发射机的输出端接入高q带通滤波器，增大频率间隔；3．改善发射机末级功放的性能，提高起线性动态范围；4.在共用天线系统中，各发射机与天线间插入单向隔离器或高q谐振腔。
（二）对于减少接收机互调干扰采取的措施
1．接收机前端加入衰减器，降低干扰信号电平；2．接收机输入回路应有良好的选择性，如采用多级调谐回路，以减少进入高效的强干扰；3.高放和混频器宜采用具有平方律特性的器件，如结型场效应管。
（三）对于减少外部效应引起的互调干扰
1．改良金属件的接触情况；2．采取防锈处理；3．设备间有良好的环境。
六、结束语
民航甚高频频段受商业调频广播电台互调干扰带来的危害是十分严重的，但在了解了互调干扰形成的机理后，我们可以在设备投产前合理分配各设备的频率，设备投产后采取各种适当措施，最大程度的避免互调干扰的形成，以保障航空飞行安全。
参考 文献 ：
[1]约翰·克劳斯，《天线》上册， 电子 工业 出版社，2006年第三版.
[2]谈华生，《互调干扰的探究》，
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