【正文】 圖 218 Ramp。S 公司的 200 系列 VHF 共用系 統(tǒng) [8] Fig. 218 R amp。 S share the pany39。s 200 Series VHF System [8] 民航 VHF 地空通信系 統(tǒng)現 有 問題 在目前的民航地空通信 實際 運行中，技 術 人 員發(fā)現該 系 統(tǒng) 的 發(fā) 射與接收有用信號 第 23 頁 上海交通大學工程 碩 士學位 論 文 第二章 民航 VHF 地空通信系 統(tǒng) 與主要干 擾 信號模型 的功能均十分良好，在地域 寬闊 的 情況下，信號的有效 傳輸 距離接近于理 論 通信距離， 其天 饋 系 統(tǒng) 的架極 還 是很 優(yōu) 秀的， 這 種架極可以在信道 間 不相互影響的情況下減少天 線的數量，仍而提高 經濟 效益。但是凡事均有其兩面性， 該 天 饋 系 統(tǒng) 中的接收機部分 與 輸出端抗干 擾 能力 較 差，在復 雜 的 電 磁 環(huán) 境下，會受到一些干 擾 ，例如：同 頻 干 擾 、 互 調干 擾 、交 調 干 擾 等。在干 擾時 在航班量 較 大 時對 管制指 揮 極成了 較嚴 重的 壓 力。 VHF 干 擾 信號種 類 與特性 無 線電 干 擾 信號是指通 過 直接耦合或 間 接耦合方式 進 入接收 設備 ，它可以 對 無 線 電 通信所需接收信號 產 生影響， 導 致性能下降、 質 量 惡 化，甚至阻斷了通信的 進 行。 因此，無用無 線電 信號引起有用無 線電 信號接收 質 量下降或 損 害，我 們 稱之 為 無 線電 干 擾 。 目前已知的無 線電 干 擾 包括互 調 干 擾 、交 調 干 擾 、同 頻 干 擾 等，下面 對 各種 類型 干 擾進 行具體解 釋 ： 互 調 干 擾 當有兩個或多個干 擾 信號一起加到接收機的 輸 入端或 進 入了 發(fā) 射機天 線時 ，由于 非 線 性器件的作用， 產 生 頻 率接近有用信號 頻 率的互 調 干 擾 分量，并與有用信號一起 進 入接收機中 頻 系 統(tǒng) ，仍而 產 生互 調 干 擾 。 產 生互 調 干 擾 后，可以在接收 頻 率上直接 收聽到干 擾 信號的信息；或者在 檢 波器 檢 波后， 產 生 嘯 叫 聲。由于 調頻 廣播電 臺 頻 段 88～ 108MHz 與航空通信 導 航 專 用 頻 段 118～ 相 連 ， 經 常出 現廣播 電 臺多個 頻 率信號 產 生互 調 落入航空 頻 段內的干 擾現 象， 嚴 重影響航空 飛 行安全。因此，互 調 干 擾 是一種常 見 且危害性枀大的干 擾 ?；?調 干 擾 可由其 發(fā) 生在通信過 程的不同端，分 為發(fā) 射機互 調 干 擾 以及接收機互 調 干 擾 。 第 24 頁 上海交通大學工程 碩 士學位 論 文 第二章 民航 VHF 地空通信系 統(tǒng) 與主要干 擾 信號模型 圖 219 互 調 干 擾 示意 圖 [4] Fig. 219 Schematic diagram of intermodulation interference [4] l、 發(fā) 射機互 調 干 擾 多部 發(fā) 射機的信號落入一部 發(fā) 射機，在末 級 功放的非 線 性作用下 產 生互 調 干 擾頻 率 組 合， 產 生新的 組 合 頻 率信號與有用信號一起 發(fā) 射出去， 對 接收信號 頻 率與 這 些組 合 頻 率相同的接收機 產 生干 擾 。 接收機互 調 干 擾 若接收機前端 選擇 性不 夠 好，致使兩個或多個干 擾 信號 進 入接收機的 輸 入端，由 于器件的非 線 性作用，使干 擾 信號彼此混 頻 ， 產 生 頻 率接近有用信號 頻 率的互 調 干 擾 分量，并與有用信號一起 進 入接收機的中 頻 系 統(tǒng) 。通常若使用 頻譜儀 在受干 擾 的 頻 點 測試 找不到明 顯 的干 擾 信號 時 ， 則 很有可能是接收機本身 產 生了接收互 調 [5] 。 下面將借助一個通用的數學模型 對 互 調 干 擾 形成機理 進 行分析 首先， 設 作用于 輸 入端的信號有： 有用信號： v s = ms (t )cos st (26) 兩個干 擾 信號 v1 = m1 (t )cos 1t 和 v1 = m2 (t )cos 2t 。 (27) 上述公式 [5] 中， m(t)分 別 是各信號的振幅，被音 頻 信號所 調 制， 分 別 是各信號 第 25 頁 上海交通大學工程 碩 士學位 論 文 第二章 民航 VHF 地空通信系 統(tǒng) 與主要干 擾 信號模型 的 載 波角 頻 率 ( ? 2 f )。 則 合成信號 [5] 為 ： vi (t ) = m1 (t )cos ω1t + m2 (t )cos ω2 t + ms (t )cos ωst (28) 輸 出 電 流 ic 與 輸 出 電壓 vi ( t )的關系 為 ： ∞ ic = k 0 + k1vi ( t ) + k 2 vi2 ( t ) + ... = ∑k n vin ( t ) (29) n=0 則 將 vi ( t )表達式 帶 入可得： ic = k 0 + k1 m1 (t )cos ω1t + m2 (t )cos ω 2 t + ms (t )cosωst 0 k 2 m1 ( t ) cos ω1t + m2 ( t ) cos ω 2 t + ms ( t )cosωst 2 0 k 3 m1 ( t ) cos ω1t + m2 ( t ) cos ω 2 t + ms ( t )cos ωst 3 +... = k 0 + k 2 m12 ( t )+ k 2 m22 ( t )+ k2 ms2 ( t ) (210) 2 2 2 + k1 m1 ( t )+ 3 k 3 m13 ( t )+ 3 k 3 m1 ( t ) m22 ( t )+ 3 k 3 m1 ( t ) ms2 ( t ) cosω1t 4 2 2 + k1 m2 ( t )+ 3 k 3 m23 ( t )+ 3 k 3 m12 ( t ) m2 ( t )+ 3 k 3 m2 ( t ) ms2 ( t ) cosω2t 4 2 2 +... 圖 220 互 調 干 擾 形成示意 圖 Fig. 220 Schematic diagram of the formation of intermodulation interference 第 26 頁 上海交通大學工程 碩 士學位 論 文 第二章 民航 VHF 地空通信系 統(tǒng) 與主要干 擾 信號模型 在 經過轉換 后得 輸 出 頻 率的 傳 播模型 為 ： ? ?? 1 ?? 2 ? C 3 其中， A、 B、 C 為 任意包括零在內的任意正整數。由展開式 觀 察所含 頻 率成份可 以 發(fā)現 ： 1. ω1 、 ω2 、 ωs 的高次 諧 波分量，如二倍 頻 、三倍 頻 [17] 等； 這 些 諧 波分量通常 遠 離接收機 調諧頻 率 s ，通常全部被 濾 除，因而不予考 慮 。 2. N=A+B+C=2時 的二 階 失真 項 中，有 ω1 177。 ω2 、 ω1 177。 ωs 、 ω2 177。 ωs 等幾種 組 合 頻 率； 當 這 三個 頻 率的任意差或者和 遠 離接收機 的 調諧頻 率 s 時 ，接收機的 調諧 回路的 選 擇 性將受到很大抑制，不能 產 生干 擾 。當 這 三個 頻 率的任意差或和接近接收機的 調諧 頻 率 s 時 ，如： 1 + 2 = s ；接收機的 調諧 回路的 選擇 性不能抑制 這 個 組 合 頻 率， 因而 產 生二 階 互 調 干 擾 。同理，四 階 (N=4)、六 階 (N=6)等偶數 階 所 產 生的 組 合 頻 率都 有 類 似的性 質 。 3. N=A+B+C=3時 的三 階 失真 項 中，有 2ω1 177。 ω2 、 2ω2 177。 ω1 、 2ω1 177。 ωs 、 2ωs 177。 ω1 、 2ω2 177。 ωs 、 2ωs 177。 ω2 、 ωs 177。 ( ω1 +ω2 )和 ωs 177。 (ω1 ?ω2 )；其中若 2ω1 ?ω2 ≈ ωs 、 2ω2 ?ω1 ≈ ωs 或 s ? ( 1 ? 2 ) ≈ 3 ，即兩個或者三個 頻 率的 組 合 頻 率在接收機 調諧 的接收 帶寬 內， 則產 生互 調 干 擾 。 N=A+B+C=5時 ， 3ω1 ?2ω2 、 3ω2 ?2ω1 和 2ω1 ?2ω 2 +ωs 等 項 ，只要它 們 的 組 合 頻 率在接收機 調諧 的接收 帶寬 內， 則產 生五 階 互 調 干 擾 。在非 線 性器件中，系數 k 5 k3 ，高 階 互 調 的系數一般都小于低 階 互 調 分量， 強 度也低很 多，因而在 實際 系 統(tǒng) 中，五 階 、七 階 及以上的互 調 干 擾 因 為 其影響很小，都不予考 慮 。 交 調 干 擾 在空管 領 域，地面甚高 頻 接收機被 別 的大功率通信 設備 干 擾 很多是由交 調 干 擾 引 起。其 現 象 為 ：接收機 調諧 在有用信號的 頻 率上 時 ，干 擾電 臺的 調 制信號聽得很清楚； 而當接收機 對 有用信號失 諧時 ，干 擾 信號可聽度降低，并隨著有用信號的消失而消失， 第 27 頁 上海交通大學工程 碩 士學位 論 文 第二章 民航 VHF 地空通信系 統(tǒng) 與主要干 擾 信號模型 好像干 擾 信號的 調 制 轉 移到了有用信號 的 載 波上。交 調 干 擾 在接收機的高放 級 或混 頻 級 都可能 發(fā) 生，一旦 產 生，后端的中 頻 回路是無法把它 們 消除的 [16] 。 如果接收機前端 電 路的 選擇 性不好，使有用信號與干 擾 信號同 時 加到接收機 輸入 端，且 這 兩種信號都是受音 頻調 制的，就會出 現 交 調 。它是接收機 帶 內有用信號被 帶 外 強調 幅干 擾 的 調 制 頻 率所 調 制的 現 象。交 調 干 擾 與互 調 干 擾 的不同之 處 是在于交 調 產 物只有在信號存在 時 才存在，而互 調產 物的存在卻與信號是否存在無關。 設 作用于 輸 入端的信號有 [11] ： 有用信號： v s = ms ( t )cos st ，一個 干 擾 信號： v1 = m1 (t )cos 1t 當 m2 ( t )= 0 ，即只考 慮 交 調 干 擾時 ，把信號的基波一次取 項 出，得： i ( t ) = k1 ms ( t )+ 3 k3 ms3 ( t )+ 3 k3 ms ( t ) m12 ( t ) cosωst (211) 2 4 由于 ms ( t )和 m1 ( t )均 為 已 調 信號，其振幅隨音 頻 信號的 變 化而 變 化。 實際 振幅的 數學表達式分 別 是 [5] ： 有用信號： v s = ms ( t )cos ωs t = Vs (1 + ms cos Ωs t )cosωst (212) 干 擾 信號： v1 = m1 ( t )cos 1t = V1 (1 + m1 cos Ω1t )cos 1t (213) 其中 Ωs 和 Ω1 分 別 表示 調 制在有用 載 波和干 擾載 波上的音 頻 信號角 頻 率， ms 和 m1 分 別 表示各自的 調 制度。將 實際 振幅的表達式代入得： k1 ms ( t )= k1v s + k1vs ms cos Ωst 1 + 3 m 2 + 3 + 3 m 2 m cos Ω t + 3 k 3 ms3 ( t )= 3 k 3 vs3 2 s 4 s s s 4 4 3 m 2 cos 2Ω s t + 1 m 3 cos3Ω t s 4 s s 2 (214)