调频广播对甚高频地空通信干扰机理分析

刘晓蓉

(国家新闻出版广电总局广播科学研究院 北京 100866)

[摘要] 介绍了调频广播对甚高频地空通信干扰分析的研究现状，对其干扰机理进行了分析，其干扰原因主要由调制混杂和频率调制引起。通过机理分析可为频率管理部门提供有效的管控依据。[关键词] 甚高频地空通信 干扰 调制混杂

0 前言

随着我国经济社会的发展，调频广播业务和民航业务也在高速的发展，特别是近几年新建机场和新增航线越来越多，调频广播台站数量庞大，分布较为密集，而调频广播频段邻近航空无线电专用频段，导致调频广播业务[1]对航空导航和民航通信的干扰日益凸显，这两种业务的干扰分析和研究已经引起民航、广电和一些科研机构的重视。以往的研究多限于FM（调频）广播业务对航空导航的仪表着陆系统（ILS，instrument landing system）和甚高频全向信标（VOR，very high frequency omnidirectional range）[2]的干扰分析，就FM广播业务对甚高频地空通信COM（VHF air-ground communication）的干扰分析[3]研究较少，本文就FM广播业务对甚高频地空通信COM的干扰分析[3]做了初步的研究。通过分析其干扰机理，有利于找到干扰源，防范此类干扰。

1 甚高频地空通信业务与FM广播业务

我国FM广播的调频频率规定范围为87～108MHz。从87.0MHz开始至107.9MHz按0.1MHz的频率间隔设置电台，射频主载波的调制方式为频率调制，对应于100%调制时的频偏为±75kHz。COM业务用于空中交通管制、航空管理及对空广播通信，主要由甚高频发射机、甚高频收信机、天线等组成，调制方式为调幅（AM）。COM工作频段在118-137 MHz，可能使用的频率有：118.0，118.00833，118.01667，118.025，118.0333，118.04167，118.050，…，136.975MHz，信道间隔25kHz。COM的频段高于我国FM广播所使用频段，且调制方式完全不同，正如前言所说，干扰依然存在。FM对COM的干扰有A1、B1、B2三类，其中一类是由多部同台址广播发射机产生的互调产物落入航空业务频段造成的干扰，这种情况称之为A1类干扰，一类是航空频段以外的广播信号使接收机变为非线性状态，可能会使航空接收机产生互调，这种情况称之为B1类干扰。FM产生三阶互调产物形式为：

fintermod = 2f1 – f2 两信号情况

（1）

fintermod = f1 + f2 – f3 三信号情况

（2）

式中：fintermod : 互调产物频率（MHz）。f1, f2, f3 : 广播频率（MHz）且f1 ≥f2 > f3。例如：f1 = 106.9 MHz f2 = 101.7 MHz f3 = 89.5 MHzfintermod = f1 + f2 –f3=106.9 + 101.7 – 89.6= 119.1 MHz三阶互调信号fintermod 为119.1 MHz＞118.0 MHz，落在COM工作频段。A1类或B1类互调信号频谱图很复杂，波形和带宽都发生了变化，但本质上还是调频信号。地对空通信COM经常能收能听到FM广播声音，原因可能是调制混杂引起的干扰和频率调制引起干扰。

2由调制混杂引起干扰

由于调制混杂引起的干扰，机理主要有以下三类：I．发射机的老化或者本身发射机的线性度不好（输出压缩点低），导致线性度减低，使AM-PM（幅度相位调制）的影响变大，交调指标变差，在发出的FM信号中夹杂了很多幅度调制的信息。使得该幅度信息被高灵敏度的AM接收机接收。系统由于线性度不好，对不同频率分量具有不同的增益幅值。例如，输入信号为

（3）

频率响应为

（4）

幅度为

（5）

输出响应的傅里叶变换

（6）

所以输出信号为

（7）

由图1可见，输出波形发生了幅度失真。

图1 幅度失真

II．调制设备的质量差，对音频信号没有做很好的隔离，导致音频幅度信息叠加到电源系统，进而使输出的信号带有幅度调制信息，或者音频幅度信息被叠加到本振系统，使本振输出有音频幅度波动，继而使最终的输出信号在幅度上带有调制信号。Ⅲ． 解调器的使用问题，在AM解调中，一般使用包络和同步（相干解调）两种解调方法，当使用同步解调的时候，更容易将FM信号的音频信息解调出来。如图2 的AM同步解调和图3的FM相干解调，其电路原理非常相似，而在具体的电路实现上更加相似，使得AM同步解调电路具备在一定条件下解调FM音频信号的可能性。

图2 AM的同步解调

图3 FM的相干解调

3由频率调制引起干扰

由因频率调制引起干扰，主要有以下2类：I．部分FM调制设备输出，没有通过无线电设备管理的相关测试和核准。本身对谐波的处理就不好，这些设备的二次谐波很容易落到航空频段，加上调制不纯净，导致航空接收机收到并解调出音频信息。II．部分频率的空间调制，导致一些新生成的频率落到航空频段，多发生在原始信号功率较大的情况。空间调制指的是用空间而不是电路来实现的幅度调制[4]，由调幅波数学表达式，

（8）

等号右边第一项包含载波，第二项为上边带，第三项为下边带。如果发射机分别产生满足一定关系的载波、上边带和下边带信号，并由不同的天线分别辐射，接收机收到这3组信号，就等同于收到一个调幅波，也就是实现了空间调制。当频率满足一定关系时，可能新生成落在航空频段的频率信号，从而干扰COM通信。

4小结

本文详细的分析了FM广播对甚高频地空通信COM干扰的机理，给出的干扰机理对于防范此类干扰具有重要意义，防范此类干扰可在分析干扰机理的基础上改进相应的硬件设备指标，比如改进发射机的线性特性、良好的音频信号隔离、在干扰强烈时使用包络解调、良好的谐波抑制等。但由于现今还缺乏统一和确切的干扰计算标准，使得无法对防范此类干扰的硬件设备指标进行参数化，广播和民航部门可采用类似频谱感知设备来进行信号监测，在此基础上对产生干扰的广播信号进行合理管控。 参考文献 [1] GB/T 4311-2000 .《米波调频广播技术规范》[S][2] ITU-R SM.1009-1-1995 .Compatibility between the sound-broadcasting service in the band of about 87-108 MHz and the aeronautical services in the band 108～137 MHz [S].[3] 《甚高频地空通信地面设备通用规范第1部分：甚高频设备技术要求》[S].[4] 郭慧泉，林冬梅. 空间调制的讨论[J]. 中国民航飞行学院学报，2000（3）[5] 特金N6841射频传感器规格书 [Z]， 2013 编辑：中国新闻技术工作者联合会