民航VHF通信干扰以及抗干扰研究
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本文主要以民航地空通信中的干扰问题为对象，分析了目前主要的 干扰类型，包括影响次数较多的广电三阶互调，大功率电磁泄露等。并 且对干扰形成原因作具体分析，从干扰源、传播途径以及敏感元件出发 进行研究，其中具体描述了根据有用信号与干扰信号传播方向的不同条 件给出相应的解决方案。建立了基于智能天线的抗干扰平台, 从接收模 块、抗干扰模块以及输出模块等逐一展开研究，并利用仿真计算详细描 述了智能天线抗干扰的使用情况。
In this paper, to civil aviation air-ground communication model and the interference of the current model of the major presentations, including radio and television affect the number of larger third-order intermodulation, and other high-power electromagnetic leakage. And the specific reasons for the formation of the interference analysis, from the interference sources, transmission routes and the sensitive components of Examination, which specifically describes the useful signal and interference signal under the
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪论
1.1.1 民航 VHF 地空通信的现状与发展规划
目前在我国社会经济实力提高的美好前景下，航空事业蒸蒸日上，航班量逐年剧 增。为了更好的为空中交通安全提供保证，我们华东空管局已将区域管制划分为 13 个扇区，进近管制区划分为 8 个扇区，再加上各空管分局站进近、塔台的使用频率， 如今 2010 年后将实施“十二五规划”内的相应内容，华东地区民航管制空域将逐步 细分为 23 个扇区，地面台站数也将进一步增加，可见民航 VHF 频段 118~136.975MHz 中的频率使用总量十分巨大 [1] 。
1.2 论文研究的目的和意义
国外许多国家都非常重视通信抗干扰技术的发展，均投入了大量的人力、物力与 财力进行通信抗干扰技术的研究。国外常用的扩展频谱类抗干扰技术有调频技术，直 接序列扩频技术，跳频技术 [1] ，混合扩频技术等。而非扩展频谱类的抗干扰技术有自
适应天线技术，猝发通信技术，纠错编码与交织编码技术等。但是每项技术有其过人 的优点，但也存在一定的缺陷与技术难点，例如：
民航华东局现在使用的 VHF 设备有 SELEX 公司的 DTR 100 设备、R&S 公司的 XU220 等。它们均使用双边带调幅的工作方式，并且信道间隔均为 25KHz，虽然日后推广了 VDL 数据链，VHF 的信道间隔会缩小至 8.33KHz，但是可使用的信道数仍十分有限。
1.1.2 民航 VHF 通信存在的问题
国内目前相对于国外尚属于抗干扰技术研究初期，例如在无线电通信出现频谱拥 堵的情况下采取增加系统容量的方法。所以国内的抗干扰技术领域内还存在较大的研 究空间。
从目前的国内外抗干扰技术来看，已有很多较好的案例以及方法，本课题就是要 在已有的研究基础上，参考现有的理论和方法，系统的分析并建立我国民航 VHF 地空 通信模型、干扰模型及干扰抑制方法，并把它们融入与应用到民航通信系统中，来更 好的为民航的安全保障服务。
及数字信号处理器 DSP 的开发和研制生产是通信抗干扰技术突破的重要保证。
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪论
3、新型扩频码的研究和工程化。这既是发展方向，又是技术难点。 4、自适应天线对于干扰信号的抑制原理已如前述，目前已得到越来越多的应用。 正在成为通信抗干扰技术的一个重要方面。但在 HF/VHF/UHF 实现自适应调零天线， 目前尚有一定困难 [3] 。
Fig. 1-1 ratio of disturbance
干扰我国民航 VHF 地空通信的干扰源很多，例如超标的广播电台、无线电发烧友 私架电台、大型电磁泄漏与某些未知的邻频干扰。当通信受到严重的干扰时，管制员 耳机内充斥着强烈的背景干扰，听不清飞行员回复，对空中的飞行安全带来了极大的 威胁，所以目前研究一种有效并且能够应用到实际工作中的抗干扰技术是刻不容缓 的。
空中交通管制对航空业的安全运行起到了十分重要的作用,管制员 根据航空器起降秩序以及管制空域内航班量大小进行飞行间隔调配与流 量控制，为民航的安全运行做出了突出贡献。管制员在当前巨大的航班 量压力下，管制扇区进一步细分，均对管制的地空通信的信号质量提出 了很高的要求。但是日益严重的 VHF 信道干扰给地空指挥带来了巨大的 压力与安全隐患，其发生源于多种原因。
Air traffic control on the safe operation of the aviation industry plays a very important role, the controller of aircraft movements according to the order and size of controlled airspace for flight flight capacity allocation and flow control interval for the safe operation of civil aviation have made outstanding contributions. Controllers in the current large volume of flights under the pressure of the control sector is further broken down, both on the control-to-air communication signal quality made high demands. But the growing problem of VHF channel interference to the air-ground command tremendous pressure and safety hazards, its occurrence from a variety of reasons.
在作者日常的通信设备维护与巡检过程中发现，目前管制的 VHF 频率干扰申诉较 多，干扰类型与干扰区域也错综复杂。在如此有限的 VHF 信道内合理分配使用频率已 有难度，再加上部分频率的干扰，这给空管的安全提出了严峻的考验。VHF 信道干扰 不但造成地空通信距离大大缩短，而且伴有噪音干扰，信号严重失真，致使飞行员与 空中交通管制员工作时通话困难，严重干扰民航地空指挥通信系统的正常运转，已直 接影响到飞行安全，如何防止和排除民航 VHF 电台干扰问题显得尤为重要和突出，净 化民航机场电磁环境，已经成为民航无线电管理工作中的热点和难点问题。
表 1 2009 年民航 VHF 通信干扰类型情况统计 [2]
干扰源类型 广播电视
大功率无绳电话和调 民航内部
度电话
其他
查明次数
40
9
5
21
总计 75
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪论
其他 28%
Байду номын сангаас
民航内部 7%
大功率无绳电话和 调度电话 12%
广播电视 53%
图 1-1 干扰类型比例 [2]
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上海交通大学工程硕士学位论文
ABSTRACT
direction of propagation given the different conditions of the corresponding solution. The establishment of a platform based on smart antenna interference from the receiver module, anti-jamming module and output module distribution carried out and described in detail using simulation techniques in the use of smart antennas.
关键词：民航 VHF 通信干扰、抗干扰、智能天线
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上海交通大学工程硕士学位论文
ABSTRACT
VHF COMMUNICATION INTERFENCE OF CIVIL AVIATION AND ANTI-INTERFENCE RESEARCH
ABSTRACT
With the social development and advancement of technology, the use of transport has become more and more important, the most rapid and convenient aviation industry is increasingly favored by the public.
目前中国民用航空地空指挥主要采用VHF甚高频的通信方式，具有不易受天气变 化影响、信息传输速率快、延时小和通信可靠性高等优点，且机载设备和地面设备简 单，易于安装和使用。但是由于空中运营航线不断增加，飞行流量快速增长，新建机 场纷纷投入使用，给空中交通管制部门提出了新的要求和保障等级。不仅要求VHF地 空通信系统在距离和高度上扩大覆盖范围，在飞行繁忙地区还提出重叠覆盖的要求。 目前华东地区VHF地空通信系统覆盖区域正在逐步增大，遥控台密度也在增加，大功 率广电发射台产生的互调、杂散等常见干扰以及未知干扰源带来的特殊干扰问题日益 突显出来。
1、提高跳频速率有利于抗干扰，但跳速提高需解决如下问题：接收机中频滤波 器产生的瞬时扰动问题；发射机功率输出截止状态产生的过渡问题；频率合成器高速 频率切换问题；对邻道的干扰问题；同步问题。在短波跳频时，高速跳频的频率合成 器、宽带天线、宽带功放都是技术上应当解决的问题。
2、扩频系统中常用的专用高速集成电路（例高速 PN 码发生器 [19] 、调制器等）
Keywords: interference of civil aviation communication, anti-interference, smart antennas.
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 论文研究背景
随着社会的发展与科技的进步，经济与文化全球化概念的普及使得交通工具的使 用变得越来越重要，例如航空、海运、铁路等，其中最为快速便捷的航空业也越来越 受大众青睐，空中交通管制对航空业的安全运行起到了十分重要的作用。目前民航总 局根据航空器飞行高度把空域分为塔台、进近、区调以及高空扇区，管制员根据航空 器起降秩序以及管制空域内航班量大小进行飞行间隔调配与流量控制，为民航的安全 运行做出了突出贡献。
在民航起步初期，世界各国均使用 HF 的地空通信方式，但是后来由于其发射信 号质量不稳定等因素，HF 的通信方式被替换，目前 VHF 通信已作为民航通信的首要 地空通信方式，至今已为民航地空通信指挥服务了 60 多年。但是在地空指挥通信使 用期间，统计发现其所受干扰日趋严重，干扰类型多种多样，例如同频干扰、邻频干 扰等，其中广播造成的三阶互调干扰尤为严重。有些干扰已严重影响了管制正常指挥。
上海交通大学 硕士学位论文 民航VHF通信干扰以及抗干扰研究 姓名：何圣平 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：耿军平;白宇骏
20100401
上海交通大学工程硕士学位论文
摘要
民航 VHF 通信干扰以及抗干扰研究
摘要
随着社会的发展与科技的进步，交通工具的使用变得越来越重要， 最为快速便捷的航空业也越来越受大众青睐。
In this paper, to civil aviation air-ground communication model and the interference of the current model of the major presentations, including radio and television affect the number of larger third-order intermodulation, and other high-power electromagnetic leakage. And the specific reasons for the formation of the interference analysis, from the interference sources, transmission routes and the sensitive components of Examination, which specifically describes the useful signal and interference signal under the
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第一章 绪论
1.1.1 民航 VHF 地空通信的现状与发展规划
目前在我国社会经济实力提高的美好前景下，航空事业蒸蒸日上，航班量逐年剧 增。为了更好的为空中交通安全提供保证，我们华东空管局已将区域管制划分为 13 个扇区，进近管制区划分为 8 个扇区，再加上各空管分局站进近、塔台的使用频率， 如今 2010 年后将实施“十二五规划”内的相应内容，华东地区民航管制空域将逐步 细分为 23 个扇区，地面台站数也将进一步增加，可见民航 VHF 频段 118~136.975MHz 中的频率使用总量十分巨大 [1] 。
1.2 论文研究的目的和意义
国外许多国家都非常重视通信抗干扰技术的发展，均投入了大量的人力、物力与 财力进行通信抗干扰技术的研究。国外常用的扩展频谱类抗干扰技术有调频技术，直 接序列扩频技术，跳频技术 [1] ，混合扩频技术等。而非扩展频谱类的抗干扰技术有自
适应天线技术，猝发通信技术，纠错编码与交织编码技术等。但是每项技术有其过人 的优点，但也存在一定的缺陷与技术难点，例如：
民航华东局现在使用的 VHF 设备有 SELEX 公司的 DTR 100 设备、R&S 公司的 XU220 等。它们均使用双边带调幅的工作方式，并且信道间隔均为 25KHz，虽然日后推广了 VDL 数据链，VHF 的信道间隔会缩小至 8.33KHz，但是可使用的信道数仍十分有限。
1.1.2 民航 VHF 通信存在的问题
国内目前相对于国外尚属于抗干扰技术研究初期，例如在无线电通信出现频谱拥 堵的情况下采取增加系统容量的方法。所以国内的抗干扰技术领域内还存在较大的研 究空间。
从目前的国内外抗干扰技术来看，已有很多较好的案例以及方法，本课题就是要 在已有的研究基础上，参考现有的理论和方法，系统的分析并建立我国民航 VHF 地空 通信模型、干扰模型及干扰抑制方法，并把它们融入与应用到民航通信系统中，来更 好的为民航的安全保障服务。
及数字信号处理器 DSP 的开发和研制生产是通信抗干扰技术突破的重要保证。
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪论
3、新型扩频码的研究和工程化。这既是发展方向，又是技术难点。 4、自适应天线对于干扰信号的抑制原理已如前述，目前已得到越来越多的应用。 正在成为通信抗干扰技术的一个重要方面。但在 HF/VHF/UHF 实现自适应调零天线， 目前尚有一定困难 [3] 。
Fig. 1-1 ratio of disturbance
干扰我国民航 VHF 地空通信的干扰源很多，例如超标的广播电台、无线电发烧友 私架电台、大型电磁泄漏与某些未知的邻频干扰。当通信受到严重的干扰时，管制员 耳机内充斥着强烈的背景干扰，听不清飞行员回复，对空中的飞行安全带来了极大的 威胁，所以目前研究一种有效并且能够应用到实际工作中的抗干扰技术是刻不容缓 的。
空中交通管制对航空业的安全运行起到了十分重要的作用,管制员 根据航空器起降秩序以及管制空域内航班量大小进行飞行间隔调配与流 量控制，为民航的安全运行做出了突出贡献。管制员在当前巨大的航班 量压力下，管制扇区进一步细分，均对管制的地空通信的信号质量提出 了很高的要求。但是日益严重的 VHF 信道干扰给地空指挥带来了巨大的 压力与安全隐患，其发生源于多种原因。
Air traffic control on the safe operation of the aviation industry plays a very important role, the controller of aircraft movements according to the order and size of controlled airspace for flight flight capacity allocation and flow control interval for the safe operation of civil aviation have made outstanding contributions. Controllers in the current large volume of flights under the pressure of the control sector is further broken down, both on the control-to-air communication signal quality made high demands. But the growing problem of VHF channel interference to the air-ground command tremendous pressure and safety hazards, its occurrence from a variety of reasons.
在作者日常的通信设备维护与巡检过程中发现，目前管制的 VHF 频率干扰申诉较 多，干扰类型与干扰区域也错综复杂。在如此有限的 VHF 信道内合理分配使用频率已 有难度，再加上部分频率的干扰，这给空管的安全提出了严峻的考验。VHF 信道干扰 不但造成地空通信距离大大缩短，而且伴有噪音干扰，信号严重失真，致使飞行员与 空中交通管制员工作时通话困难，严重干扰民航地空指挥通信系统的正常运转，已直 接影响到飞行安全，如何防止和排除民航 VHF 电台干扰问题显得尤为重要和突出，净 化民航机场电磁环境，已经成为民航无线电管理工作中的热点和难点问题。
表 1 2009 年民航 VHF 通信干扰类型情况统计 [2]
干扰源类型 广播电视
大功率无绳电话和调 民航内部
度电话
其他
查明次数
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总计 75
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪论
其他 28%
Байду номын сангаас
民航内部 7%
大功率无绳电话和 调度电话 12%
广播电视 53%
图 1-1 干扰类型比例 [2]
第 II 页
上海交通大学工程硕士学位论文
ABSTRACT
direction of propagation given the different conditions of the corresponding solution. The establishment of a platform based on smart antenna interference from the receiver module, anti-jamming module and output module distribution carried out and described in detail using simulation techniques in the use of smart antennas.
关键词：民航 VHF 通信干扰、抗干扰、智能天线
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上海交通大学工程硕士学位论文
ABSTRACT
VHF COMMUNICATION INTERFENCE OF CIVIL AVIATION AND ANTI-INTERFENCE RESEARCH
ABSTRACT
With the social development and advancement of technology, the use of transport has become more and more important, the most rapid and convenient aviation industry is increasingly favored by the public.
目前中国民用航空地空指挥主要采用VHF甚高频的通信方式，具有不易受天气变 化影响、信息传输速率快、延时小和通信可靠性高等优点，且机载设备和地面设备简 单，易于安装和使用。但是由于空中运营航线不断增加，飞行流量快速增长，新建机 场纷纷投入使用，给空中交通管制部门提出了新的要求和保障等级。不仅要求VHF地 空通信系统在距离和高度上扩大覆盖范围，在飞行繁忙地区还提出重叠覆盖的要求。 目前华东地区VHF地空通信系统覆盖区域正在逐步增大，遥控台密度也在增加，大功 率广电发射台产生的互调、杂散等常见干扰以及未知干扰源带来的特殊干扰问题日益 突显出来。
1、提高跳频速率有利于抗干扰，但跳速提高需解决如下问题：接收机中频滤波 器产生的瞬时扰动问题；发射机功率输出截止状态产生的过渡问题；频率合成器高速 频率切换问题；对邻道的干扰问题；同步问题。在短波跳频时，高速跳频的频率合成 器、宽带天线、宽带功放都是技术上应当解决的问题。
2、扩频系统中常用的专用高速集成电路（例高速 PN 码发生器 [19] 、调制器等）
Keywords: interference of civil aviation communication, anti-interference, smart antennas.
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 论文研究背景
随着社会的发展与科技的进步，经济与文化全球化概念的普及使得交通工具的使 用变得越来越重要，例如航空、海运、铁路等，其中最为快速便捷的航空业也越来越 受大众青睐，空中交通管制对航空业的安全运行起到了十分重要的作用。目前民航总 局根据航空器飞行高度把空域分为塔台、进近、区调以及高空扇区，管制员根据航空 器起降秩序以及管制空域内航班量大小进行飞行间隔调配与流量控制，为民航的安全 运行做出了突出贡献。
在民航起步初期，世界各国均使用 HF 的地空通信方式，但是后来由于其发射信 号质量不稳定等因素，HF 的通信方式被替换，目前 VHF 通信已作为民航通信的首要 地空通信方式，至今已为民航地空通信指挥服务了 60 多年。但是在地空指挥通信使 用期间，统计发现其所受干扰日趋严重，干扰类型多种多样，例如同频干扰、邻频干 扰等，其中广播造成的三阶互调干扰尤为严重。有些干扰已严重影响了管制正常指挥。
上海交通大学 硕士学位论文 民航VHF通信干扰以及抗干扰研究 姓名：何圣平 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：耿军平;白宇骏
20100401
上海交通大学工程硕士学位论文
摘要
民航 VHF 通信干扰以及抗干扰研究
摘要
随着社会的发展与科技的进步，交通工具的使用变得越来越重要， 最为快速便捷的航空业也越来越受大众青睐。