鄭逸浩

（民航汕頭空管站技術(shù)保障部，廣東 汕頭515000）

空管二次雷達(dá)系統(tǒng)是保障飛機(jī)正常、安全的運(yùn)行系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)顯示航空動(dòng)態(tài)，管制員及時(shí)對(duì)航空交通進(jìn)行管制，指揮飛機(jī)安全的飛行與降落。而交通快速的發(fā)展，地鐵、高速機(jī)場(chǎng)四周的有源干擾設(shè)施不斷增加，電磁輻射也不斷增多，二次雷達(dá)系統(tǒng)還受場(chǎng)地環(huán)境中的無線電信號(hào)的反射和有源信號(hào)的干擾。而電磁輻射不僅干擾民航二次雷達(dá)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，還對(duì)人員的身體健康有一定的影響，所以需要對(duì)電磁環(huán)境進(jìn)行分析研究，針對(duì)各方面的建設(shè)布局都需要首先考慮到電磁環(huán)境，保證機(jī)場(chǎng)的雷達(dá)系統(tǒng)正常運(yùn)行與飛機(jī)的安全飛行。

1 空管雷達(dá)系統(tǒng)的概念

1.1 空管雷達(dá)的工作原理

空管雷達(dá)主要是靠機(jī)場(chǎng)的雷達(dá)發(fā)射機(jī)對(duì)空間發(fā)射電磁波，當(dāng)目標(biāo)接收到電磁波后反射相應(yīng)的回波信號(hào)，在機(jī)場(chǎng)地面的雷達(dá)系統(tǒng)接收到回波信號(hào)時(shí)，依據(jù)電磁波往返時(shí)間來計(jì)算目標(biāo)的飛行斜距，通過天線發(fā)射的旋轉(zhuǎn)掃描與扇形窄波束同步進(jìn)行，顯示器就能顯示出目標(biāo)的方位與距離。雷達(dá)主要任務(wù)就是發(fā)現(xiàn)目標(biāo)與測(cè)量目標(biāo)的參數(shù)，并且雷達(dá)發(fā)射機(jī)只需發(fā)射一次電磁波就能確定目標(biāo)方位與距離的電子系統(tǒng)。

當(dāng)前民航空管雷達(dá)有一次監(jiān)視雷達(dá)、二次監(jiān)視雷達(dá)。一次監(jiān)視雷達(dá)能自動(dòng)發(fā)射電磁波，又稱反射式主雷達(dá)，在其裝置的接收端可檢測(cè)目標(biāo)對(duì)其電磁波的反射回波，準(zhǔn)確判斷目標(biāo)物的位置信息。電磁發(fā)射機(jī)接收機(jī)、天線信號(hào)處理機(jī)、雷達(dá)顯示終端等組成了一次雷達(dá)。在測(cè)量時(shí)需考慮與監(jiān)視者間的距離與方位角，但某些一次雷達(dá)還能測(cè)定目標(biāo)的相對(duì)速度，并且一次雷達(dá)不用飛機(jī)的配合就可進(jìn)行監(jiān)視活動(dòng)。

1.2 空管二次雷達(dá)系統(tǒng)分析

相比于一次雷達(dá)，我國民航監(jiān)視信號(hào)源更多的是來自于二次監(jiān)視雷達(dá)，最初是應(yīng)用在空戰(zhàn)中識(shí)別敵我的電子系統(tǒng)。當(dāng)前在民航空管中使用的二次雷達(dá)系統(tǒng)主要應(yīng)用于航路監(jiān)視。二次雷達(dá)需要相應(yīng)的發(fā)射脈沖信號(hào)的發(fā)射機(jī)以及接收機(jī)載應(yīng)答機(jī)回答信號(hào)的接收機(jī)。當(dāng)接收到機(jī)載應(yīng)答機(jī)返回的信號(hào)，二次雷達(dá)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)再進(jìn)行處理，獲得目標(biāo)的位置、高度、速度、航向等數(shù)據(jù)，從而把握飛機(jī)航行動(dòng)態(tài)。其主要由天線系統(tǒng)、機(jī)載應(yīng)答機(jī)、地面詢問機(jī)、通道控制盒組成，需要被飛機(jī)的記載應(yīng)答機(jī)與二次雷達(dá)協(xié)同完成工作。

二次雷達(dá)有許多優(yōu)點(diǎn)，如不靠接收反射回波來計(jì)算發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，避免建筑物與其他有源干擾設(shè)施產(chǎn)生的電磁輻射干擾；可通過機(jī)載異頻收發(fā)機(jī)，用編碼處理詢問與應(yīng)答信號(hào)，在詢問目標(biāo)航班號(hào)、位置、航向時(shí)都可利用編碼來交換信息；其發(fā)射功率較低但信號(hào)作用距離較遠(yuǎn)。但二次雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射的電磁波容易受天線高度影響，雷達(dá)天線在空間的電磁場(chǎng)能量形成立體輻射圖，在垂直方向上可對(duì)地面發(fā)射造成的影響進(jìn)行分析，水平上可對(duì)不同方位的目標(biāo)物精度進(jìn)行分析，但在探測(cè)性上受地形與地標(biāo)物對(duì)電磁波的遮擋與反射影響，其覆蓋的距離與應(yīng)答效果有直接影響。

2 二次雷達(dá)系統(tǒng)的干擾與排查

二次雷達(dá)系統(tǒng)針對(duì)有源干擾需要進(jìn)行排查，還需要對(duì)雷達(dá)站的場(chǎng)地進(jìn)行保護(hù)，根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估干擾源在雷達(dá)作用范圍外，還應(yīng)注意障礙物的防護(hù)間距，不影響雷達(dá)的正常運(yùn)行。首先要針對(duì)雷達(dá)電磁環(huán)境中的有源干擾對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)的電磁輻射情況分別評(píng)估，計(jì)算干擾源產(chǎn)生的干擾是否在雷達(dá)正常工作要求范圍內(nèi)。有源干擾主要有接收機(jī)的調(diào)幅與調(diào)頻干擾，還有隨機(jī)高頻脈沖干擾。當(dāng)外部有源干擾在二次雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)詢問時(shí)或者飛機(jī)附近空域出現(xiàn)其他與雷達(dá)信號(hào)頻率相近并且頻率較強(qiáng)的信號(hào)時(shí)，那么飛機(jī)的機(jī)載應(yīng)答機(jī)在對(duì)脈沖信號(hào)不能準(zhǔn)確的識(shí)別的情況下就可能發(fā)生未作出相應(yīng)應(yīng)答，信號(hào)丟失容易出現(xiàn)的不安全狀況。當(dāng)二次雷達(dá)在接收機(jī)載應(yīng)答機(jī)返回的信號(hào)時(shí)，雷達(dá)天線附近出現(xiàn)與應(yīng)答信號(hào)頻率相近的較強(qiáng)干擾性信號(hào)則會(huì)影響雷達(dá)接收機(jī)對(duì)飛機(jī)應(yīng)答信號(hào)的解碼，出現(xiàn)丟點(diǎn)現(xiàn)象。在排查雷達(dá)干擾及優(yōu)化雷達(dá)運(yùn)行電磁環(huán)境的措施有：

2.1 建立快速排查機(jī)制。在干擾發(fā)生時(shí)，空管設(shè)備部門提供詳細(xì)干擾信息，如干擾時(shí)間、干擾頻率、方位、高度等，來確定干擾信號(hào)來源。電磁環(huán)境保護(hù)責(zé)任單位、無線電排查與管理機(jī)構(gòu)可迅速的進(jìn)行干擾排除。部門間協(xié)調(diào)合作可以迅速降低威脅民航安全的因素。

2.2 無線電干擾危害民航安全的宣傳?？展懿块T需要對(duì)機(jī)場(chǎng)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)普及無線電頻段、干擾對(duì)民航的威脅，與周邊公安、派出所協(xié)調(diào)網(wǎng)格管理協(xié)議，加強(qiáng)周邊群眾的電磁環(huán)境保護(hù)意識(shí)，一旦出現(xiàn)干擾立即出動(dòng)排查。聯(lián)合無委等部門對(duì)雷達(dá)周邊電磁環(huán)境進(jìn)行排查，選定合適的雷達(dá)站建設(shè)點(diǎn)從建設(shè)初期就把可能出現(xiàn)的干擾問題消除。

2.3 在具體的干擾排查工作中需考慮各種影響因素，合理的運(yùn)用科技設(shè)備，可將監(jiān)測(cè)設(shè)備接入用戶的雷達(dá)接收天線中，借助二次雷達(dá)的天線方向性來確定干擾信號(hào)來源，提高工作效率。如果干擾信號(hào)與一些無線電用戶設(shè)備引起的，技術(shù)人員需指導(dǎo)用戶對(duì)設(shè)備更換或重新安裝；如與無線電用戶無關(guān)，還需繼續(xù)對(duì)空管區(qū)進(jìn)行排查，多采用專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，擴(kuò)大對(duì)干擾信號(hào)的分析。

3 二次雷達(dá)系統(tǒng)的安全電磁環(huán)境范圍計(jì)算

3.1 雷達(dá)系統(tǒng)的安全電磁環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算方法

民航空管二次雷達(dá)系統(tǒng)的詢問頻率在1030MHz，應(yīng)答頻率在1090MHz 上。在雷達(dá)站天線為中心，450m 的半徑范圍內(nèi)不能有高壓輸電線、金屬建筑物、密集的建筑物等。而在800m 半徑范圍內(nèi)不能有氣象雷達(dá)、高頻爐等電氣設(shè)備。在計(jì)算雷達(dá)輻射的安全范圍時(shí)，需依據(jù)不同發(fā)射天線的塔高計(jì)算地面與天線發(fā)射方向與預(yù)測(cè)點(diǎn)間的夾角，天線的垂直方向圖以及預(yù)測(cè)點(diǎn)的功率密度。根據(jù)不同發(fā)射天線的垂直方向性圖，獲取預(yù)測(cè)點(diǎn)位置與垂直方向性函數(shù)。計(jì)算預(yù)測(cè)點(diǎn)功率密度值時(shí)要根據(jù)相關(guān)公式加入天線垂直方向性函數(shù)和天線增益等基本參數(shù)。

3.2 遠(yuǎn)近場(chǎng)區(qū)域的計(jì)算與分析

雷達(dá)系統(tǒng)的遠(yuǎn)近場(chǎng)區(qū)域是指天線中點(diǎn)線與水平90m 內(nèi)或外的距離，超過則叫遠(yuǎn)，小于90m 則叫近場(chǎng)區(qū)域。相關(guān)計(jì)算公式可算出近場(chǎng)區(qū)的最大功率密度為0.375W/m2，相對(duì)天線間距離為27m。而二次雷達(dá)站地面距離中心點(diǎn)30m 內(nèi)的最大功率密度6.06×10-1W/m2，小于標(biāo)準(zhǔn)值，就不需設(shè)置防護(hù)距離。而雷達(dá)天線垂直方向圖與遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域＞90m 開始用相關(guān)公式計(jì)算，在水平距離100m 的功率密度為 48×10-4W/m2，500m 的功率密度 為5×10-4W/m2。二次雷達(dá)主波束按照 集合換算，不能達(dá)到超過500m 外的區(qū)域，那么依據(jù)距離與數(shù)據(jù)的關(guān)系，距離越遠(yuǎn)輻射密度減小，小于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，所以此區(qū)域內(nèi)的電磁輻射危害不會(huì)傷害人體，不需特別防護(hù)。

3.3 安全范圍的距離與高度分析

根據(jù)計(jì)算公式與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值來計(jì)算天線的不同高度的達(dá)標(biāo)距離。如安全區(qū)域內(nèi)3m 高的水平距離為40m；10m 高時(shí)水平距離為70m，以此類推可將數(shù)據(jù)繪成趨勢(shì)圖，達(dá)標(biāo)距離越遠(yuǎn)輻射安全區(qū)域高度越高，所以安全輻射區(qū)域?yàn)檫h(yuǎn)場(chǎng)區(qū)90m 處、高度16m 以下，150m 位置處與 22m 高度以下不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。為保證二次雷達(dá)系統(tǒng)正常運(yùn)行，所以雷達(dá)站的建設(shè)適合近場(chǎng)區(qū)域建設(shè)。

4 二次雷達(dá)系統(tǒng)的電磁環(huán)境污染的防治

當(dāng)前在航空交通管制工作中的起重要作用的就是雷達(dá)站，雷達(dá)站的空管作用保障了飛機(jī)的安全飛行與民航運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展。所以對(duì)雷達(dá)站的建設(shè)需要不斷的研究與分析，監(jiān)測(cè)好電磁環(huán)境，預(yù)測(cè)電磁干擾的相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)雷達(dá)站對(duì)電磁環(huán)境的影響進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的污染防治措施。主要有三方面：首先，科學(xué)的選址。在建設(shè)民航空管雷達(dá)站的時(shí)候需要對(duì)地址進(jìn)行科學(xué)的選擇，根據(jù)機(jī)場(chǎng)建設(shè)與航線的規(guī)劃，應(yīng)選擇電磁輻射較小、電磁環(huán)境容易控制的區(qū)域，減少電磁輻射的影響。其次，完善電磁輻射環(huán)境管理制度。民航相關(guān)部門需要針對(duì)電磁輻射的環(huán)境管理，安排相應(yīng)的專業(yè)人員進(jìn)行管理，根據(jù)管理制度進(jìn)行電磁輻射的監(jiān)測(cè)與管控，在運(yùn)用中不斷優(yōu)化電磁輻射管理制度。最后，定期檢修雷達(dá)。空管設(shè)備保障部門需要根據(jù)國家電磁輻射防護(hù)規(guī)定，定期檢查維修雷達(dá)，保證民航雷達(dá)站的各技術(shù)指標(biāo)達(dá)到相關(guān)規(guī)定，確定電磁環(huán)境的正常來保證民航安全運(yùn)行。

5 結(jié)論

我國的民航事業(yè)不斷發(fā)展，2018 年底全國就有235 個(gè)頒證運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)，4945 條定期航班航線。那么在眾多機(jī)場(chǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的空管雷達(dá)系統(tǒng)，容易受到其他設(shè)備的干擾與障礙物的影響。在建設(shè)時(shí)需針對(duì)機(jī)場(chǎng)的實(shí)際情況，全面分析并計(jì)算，對(duì)當(dāng)前機(jī)場(chǎng)的電磁環(huán)境進(jìn)行安全評(píng)估，排查電磁干擾源，通過合理的防治措施保證空管二次雷達(dá)的正常運(yùn)行，保證我國民航事業(yè)的安全、平穩(wěn)的發(fā)展。