VHF干扰与解决措施

张家科

中国民用航空桂林空中交通管理站，桂林 541106

摘要：随着民航业迅速发展，不断增加的飞行流量，空管管制员的压力越来越大，对VHF的通信质量要求也越来越高。VHF是空管系统地空通信的重要手段，但随着各地大量无线台站的建立，使得无线电磁环境日趋复杂。民航甚高频受到各种干扰，严重危害到航空通信安全。本文分析了影响VHF质量的干扰源以及提出了如何解决干扰的一系列措施。

关键词：VHF；交叉调制干扰；互调干扰；镜像干扰

一、概述

甚高频通信系统是供飞机与地面台站、飞机与飞机之间进行双向话音和数据(数据功能仅在新型飞机上才具备)通信联络的装置。每一个驾驶员通过其中任一系统选择一个工作频率后，即可进行发射和接收。甚高频通信系统采用调幅工作方式，其工作的频率范围由118.000MHz至136.975MHz，频道间隔的25kHz。由于VHF使用甚高频无线电波，所以它的有效作用范围较短，只在目视范围之内，作用距离随高度变化，在高度为300米时距离为74公里。是目前（2014年）民航飞机主要的通信工具，用于飞机在起飞、降落时或通过控制空域时机组人员和地面管制人员的双向语音通信。起飞和降落时期是驾驶员处理问题最繁忙的时期，也是飞行中最容易发生事故的时间，因此必须保证甚高频通信的高度可靠，所以民航飞机上一般都装有一套以上的备用系统。

甚高频通信系统由收发机、控制盒和天线三部分组成。收发机用频率合成器提供稳定的基准频率，信号调制到载波后，通过天线发射出去。接收机从天线上收到信号后，经过放大、检波、静噪处理变成音频信号，输入驾驶员的耳机。

二、副波道干扰

如果混频器之前的输入回路和高频放大器的选择性不够好，使得干扰信号也会进入混频器。它与本振信号频率也可以形成接近于中频频率的干扰，产生干扰哨声。这种组合频率干扰也称为组合副波道干扰。可求得产生组合副波道干扰的干扰信号频率为

_（2-1）

其中的某些频率所形成的干扰称为副波道干扰，最典型的是p=0、q=1得 的中频干扰和p=1、q=1得 的镜像干扰。

（1）中频干扰

如果干扰信号的频率等于或接近于中频信号频率且前端电路选择性不够好时，干扰信号会不经过变频而直通放大，在耳机或扬声器中以干扰哨声或原干扰调制信号的形式出现。干扰严重时，将不能辩别出有用信号。

（2）镜像干扰

通常，本振信号频率f₀比高频信号频率f_s高一个中频，即 。干扰信号频率 ，它与本振信号频率相混频产生一个干扰中频信号，经过差拍检波后会产生音频哨声或听到原干扰调制信号。由于这个特定的干扰信号频率f_n与有用信号频率f_S相对于本振信号频率f_n来讲，成镜像对称关系，所以这种干扰称为镜像干扰或像频干扰。

三、混频器的干扰

1、组合频率干扰

高频信号、本振信号和它们的谐波经过混频器作用后，会产生许多组合频率分量，它们可用通式示表示

_(3-1)

式中，p、q分别本振信号和高频信号频率的谐波次数，它们均为任意正整数。

在这些频率分量中，只有一个分量（ ）是有用的，而其他组合频率分量均是无用的。当其中某些频率分量接近于中频并落入中频通频带内时，它与有用中频信号一起经过中频放大和差拍检波，产生音频并在耳机或扬声器中以哨叫声的形式出现，形成对有用音频信号的干扰。把这种高频信号与本振信号的组合频率干扰称为干扰哨声。可以求得产生干扰哨声的高频信号频率为

(3-2)

上式说明，只要高频信号频率与中频信号频率之间存在上述关系，接收机中就可能产生干扰哨声。

2、交叉调制干扰（交调干扰）

如果接收机前端电路选择性不够好，使得都受音频调制的有用信号与干扰信号同时加到混频器的输入端。通过混频器的非线性作用，就会产生交叉调制干扰现象：接收机调谐在有用信号频率上时，会清楚听到干扰调制信号；接收机对有用信号频率失谐时，干扰调制信号也随之减弱，并随有用信号的消失而完全消失。换句话说，好像干扰调制信号调制在有用信号的载频上。

3、互相调制干扰（互调干扰）

如果接收机前端电路选择性不够好，致使两个或多个干扰信号同时加到混频器的输入端。这些干扰信号彼此混频，可能产生接近于有用信号频率的互调干扰分量，经过差拍检波后产生哨叫声。互调干扰分量可写成一个通式，即

式中，m、n分别是两个干扰信号频率 1、 2的谐波次数，均为任意整数，但 不存在。这样，可有二阶互调干扰、三阶互调干扰等。

4、阻塞干扰

当强干扰信号与有用信号同时加到混频器输入端时，强干扰信号会使混频器输出的有用中频信号幅度减小，使接收机输出信噪比大大下降，这种现象称为阻塞。产生阻塞的主要原因是输入混频器的干扰信号过强，使得晶体管进入饱和区和截止区。

5、相互混频

如果混频器输入端存在强干扰信号，且本振信号频率除了基波分量f

₀外，还存在频谱较宽的杂散和边带噪声，则干扰信号与本振信号的某些噪声分量混频后会产生落入中频通频带内的频率分量，形成中频噪声，使混频器输出噪声增大。这种现象称为相互混频。上述现象可理解为：以本振信号的噪声分量为输入信号，而干扰信号作为本振信号所产生的混频结果，所以又称为倒易混频。

四：解决措施：

（1）合理选择中频，可大大减少组合频率干扰的点数。采用高中频，可基本上抑制镜像和中频干扰。

（2）前端电路中的固定调谐滤波器采用倍频程带通滤波器，可以防止二阶互调干扰的产生。

（3）采用晶体管作为高放或混频器时，使晶体管运用在三次非线性最小的区域，以减小交调、三阶互调和阻塞等干扰；晶体管加深度交流负反馈以减小其非线特性和扩大动态范围，有利于减小交调、互调和阻塞干扰；晶体管混频器采用小电流（工作点电流小于0.1mA）的工作状态，是减小阻塞干扰的有效措施之一。

（4）采用场效应管作为放大器和混频器，有利于减小互调、交调和阻塞干扰。