科学处置调频广播信号对民航通信干扰实例

2016-12-01 21:05柯小毅
科学与财富 2016年26期
关键词:干扰

柯小毅

摘 要:结合实际,针对如何科学处置调频广播信号对民航通信的干扰进行了阐述。

关键词:调频广播;民航通信;干扰

安庆发射台地处安庆市长江北岸远郊的大龙山三号峰,海拔700米,担负20套中央、本省模拟广播电视节目和6个频点的地面数字电视的无线传输发射任务,覆盖皖西南及周边省市乡村广大地区,是安徽广播电视台重要的高山骨干台。安庆市民航天柱山机场就在大龙山脚附近。今年初,接安庆无线电管理处通报,反映我台转播发射的安徽交通广播90.8MHZ干扰安庆市民航应急通讯信道118.05MHZ。接报后,我台立即向安徽广播电视台播控中心和科技处报告,组织指导我台技术人员与安庆无管处监测人员一起进行分析排查,科学处置了调频广播信号对民航应急通讯信道干扰问题,保障了民航飞行安全和广播电视节目的安全播出。

随着民用航空机场事业的高速发展,民航无线电专用频率需求量逐渐增多,民航飞行安全依赖于民航无线电通信和导航系统的安全运行。而另一方面随着信息化社会的到来,无线电通信事业、广播电视业务也在快速发展,频率资源显得越来越珍贵,电视调频发射台工作频率对民航干扰(互调干扰和串扰)发生机率越来越高。安庆发射台通过科学查明发生干扰源,厘清干扰形成机理,采用适配的天线极化方式,合理调整多工器滤波腔频率参数组合,有效解决因频率、频道间互调引起的干扰其他合法频率、频道问题,维护频率、频道使用管理的正常秩序,对既保障广播电视节目安全播出和有效覆盖,又保障民航飞行安全具有较好的借鉴意义,本文予以详细介绍,供同行参考。

1 查明干扰源,厘清干扰形成机理

在运用无线信号传输理论与安庆(大龙山)发射台覆盖区域环境实际工作频点综合分析基础上,通过多种差频、和频计算,查明干扰源产生原因及干扰形成机理。

1.1 实地调查找到干扰源

今年初,由我台主持,邀请省台播控中心、科技处、安庆民航、安庆无委等相关专家、技术人员一起到安庆(大龙山)发射台覆盖区域进行实地调查分析,共同研讨解决干扰的实施方案。在民航技术人员带领下,对民航周边多个区域进行实测,确实存在我台90.8MHz省交通台频率干扰问题。随后到安庆无管处大楼了解情况,通过频谱分析仪观察,在118.05MHz频点存在脉冲干扰源,通过监听确是90.8MHz频率发出的声音。大家都感到非常奇怪,两个频点相差很远,90.8MHz几次谐波也产生不了118.05MHz这一频率。这时,大家商讨的结果是,正好利用周二下午停机检修时间,逐步对我台调频发射机进行开机、关机实验,进一步确定干扰源形成原因。先关停我台所有调频发射机,只开90.8MHz发射机,观察结果118.05MHZ频点没有出现90.8MHz声音干扰,然后逐一开启发射机,当99.5MHZ发射机开机后,90.8MHz声音干扰出现。这时,大家分析认为干扰源可能来自多个频点共同迭加产生的结果。经多次实验监测、分析判断得出有多种差频、和频共同迭加关系存在,计算结果发现:90.8+99.5-118.05=72.25,查询该频点,正好是电视三频道的伴音载频。经安庆无管处求证,该电视三频道的归属地在怀宁县高河镇,是怀宁县广播电视台3kW电视发射机。

1.2 科学论证干扰形成机理

经过实验找到干扰源后,我们分析干扰形成机理是:当3cH、90.8MHz、99.5MHz同时开机工作时,产生干扰,关停其中任一频率频道设备,干扰源消失,干扰信号明显来自这几个频率通过和频、差频共同迭加产生。

通过理论分析、多次测试、反复论证,认为由于我台交通广播90.8MHZ(5kW)和戏曲广播99.5MHZ(3kW)共用一副垂直极化天线,很容易产生新的频率组合,互调后形成190.3MHZ干扰信号,然后同位于民航西北方向的怀宁县电视三频道伴音载频72.25MHZ差频形成118.05MHZ,造成对民航应急通讯频道的干扰。如图1所示干扰信号。

我台FM90.8MHz和99.5MHz等频率是上世纪九十年代经省无线电管理委员会批准的广播频率,那时节目少,90.8MHz采用一副垂直极化天线单独发射。而99.5MHz与103.6MHz等四套经多工器合成,采用四层四面水平极化方式发射。近些年来,随着广播电视事业发展,节目套数越来越多,铁塔所能承载的天线安装位置有限,已经不能满足一副天线发射一套节目的要求。因此,只能采用多套节目共用一副天线发射。考虑到频率相近节目不能放在同一组多工系统中合成输出,以免多工器调试不好产生互相干扰,遂将90.8MHz和99.5MHz安排在同一多工系统,采用垂直极化方式进行发射。另外,90.8MHz发射的省交通广播节目,同时也是省应急广播平台,所发射的功率为5kW,比99.5MHz的3kW、3CH伴音载频0.3kW都要大的多。因而,听到FM90.8MHz节目内容的干扰信号也就不足为奇了。

2 科学分析干扰区域环境,改变天线极化方式消除干扰

2.1 天线极化方式对环境区域的影响分析

根据天线理论知识可知,水平极化天线具有良好的远区场强分布,在同样的发射功率下可以覆盖更大的范围,但水平极化天线的近区场强分布差于垂直极化,特别是在潮湿、多水、多树林等环境条件下,由于水平极化天线极化偏转的原因,垂直极化天线的近区接收效果优势明显。我们移动接收的要求和移动本身的无规则性,对接收天线的要求来说,应该是全向接收。而垂直极化接收天线很容易实现水平面内360°全向接收。因此在移动接收时垂直极化的天线更合适。在发射天线采用垂直极化、接收天线也采用垂直极化天线时,移动接收效果明显优于其它组合方式;如果发射天线为水平极化,则垂直极化接收天线所接收到的入射波功率将大为减弱。因此,对于全向天线来说,最简单、最经济的就是垂直极化鞭状天线(天线振子轴向与地面垂直),这样,除了可以解决雨雪天气下接收性能恶化的问题,还便于车载安装,降低接收端的造价。当前,移动电视主要考虑的是城域覆盖,所以,垂直极化发射天线被广泛用于移动数字电视无线覆盖工程中。

2.2 改变天线极化方式,消除对民航的干扰

而安庆发射台90.8MHz、99.5MHz戏曲广播恰恰采用的是垂直极化天线,因此坐落在大龙山脚下的民航应急通讯信道频点118.05MHz很容易受到干扰,由于90.8MHZ是全省同频交通广播,经过认真考虑最后确定改变99.5MHZ天线极化方式,增大生成干扰信号频率点的垂直隔离距离和水平隔离距离,避免馈线互相靠近平行敷设,降低产生干扰信号的可能性。通过对干扰区域环境现状分析,采用改变发射天线极化方式的方法,达到主动消除对民航干扰的目的。改变以往通过降低发射功率、牺牲覆盖面的被动做法,来降低对民航的干扰问题。

3 改变多工器工作频率,降低带外干扰

通过调整多工器中滤波腔参数,改变两只滤波腔的谐振频率(将99.5MHHz和95.5MHz进行互换),调整1/4波长同轴谐振腔参数,调节电感、分布电容,使谐振腔的Q值调的尽量高,频率选择性更好,插入损耗更小,减小带外干扰,减少发射端生成互调干扰的可能。从而,减少对其他合法频率的干扰。

我台90.8MHZ、99.5MHZ采用多工器工作在一副垂直极化天线发射,现将原99.5MHZ(垂直极化)改频为95.5MHZ(垂直极化);再将原95.5MHZ(水平极化)改为99.5MHZ(水平极化)。

改频前90.8MHz和99.5MHz共用天线连接工作情况如图2所示。根据上述理论分析制定了排除方案,我们邀请上海明珠公司技术人员来我台调试多工器,对原工作在垂直极化天线的99.5MHz的多工器进行改频至95.5MHz频点,再将原工作在水平极化天线四工的95.5MHz的多工器进行改频99.5MHz频点。通过这样调整,解决了对民航118.05MHz应急通讯信道频率的干扰问题,如图4所示。

改频后让生成干扰信号的99.5MHz发射天线工作在水平极化方式上。通过这样改频调整后,使得两套干扰频率发射机工作在不同极化天线的同时,还加大了互调干扰频率的垂直隔离距离和水平隔离距离,各系统的隔离度更符合要求,减小产生干扰信号的可能性;

根据发射机的工作频率设置发射机多工器的工作组合以及天线极化方式的调整来解决由于频率间互调干扰其他合法频道的问题,维护频率、频道使用的正常秩序,保障频率、频道使用的安全稳定。

经过调试以后各个指标均符合要求,下面是改频调试多工器时拍摄的图片,如图5所示。

综上所述,由于重新合理优化组合使用多工器,在减少调频广播频率对民航干扰的同时也不影响安庆发射台节目安全优质不间断播出。根据天线工作理论和发射台实际工作相结合,通过改变产生互调干扰频率间水平隔离距离和垂直隔离距离、发射天线极化方式,系统的隔离度更符合要求,为减少民航干扰和优质播出提供了保障。

通过优化组合我台现有资源,在不增加任何设备和费用开支的情况下,科学合理地处置了我台调频广播对民航应急通讯信道频率的干扰,顺利完成了对安庆民航应急通讯频道的干扰问题,排除了民航飞行安全隐患,做到了不花钱办成事。由于采用了通过现有设备将干扰频率分别工作在不同极化、不同位置的发射天线,没有增加任何设备投资,节约了大量成本,同时及时排除了这一影响飞机安全飞行的安全隐患,产生了较好的社会效益和经济效益,安庆无管处、安庆市机场给我们出具了用户报告,给予很高评价。

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