何 洋

（民用航空溫州空中交通管理站，溫州 325024）

0 引言

民用航空管制員大多使用甚高頻地空通信系統(tǒng)實現(xiàn)與機組之間的語音通信。由于甚高頻無線電直線視距傳播的特性，覆蓋范圍容易受到山體遮擋的影響。所以為了滿足管制區(qū)內的覆蓋，往往需要設置多個同頻率的站點。當管制員聯(lián)系機組時多個同頻率甚高頻發(fā)射機同時發(fā)射，此時在重疊區(qū)域往往會產生差拍干擾，導致機組收到話音時同時收到差拍頻率的單音，信噪比極具下降，無法正常通信。本文首先分析差拍干擾產生的原理，同時闡述目前民航系統(tǒng)解決差拍干擾的方法。

1 差拍干擾產生的原理

民航使用的甚高頻接收機都屬于超外差式接收機，即射頻信號都需要先變頻到中頻再進行解調。接收機的構成如圖1所示。

圖1 接收機的構成

當接受到射頻信號時，先通過高頻寬帶濾波器濾除與有用信號頻率相差較遠的干擾信號。接著通過噪聲系數(shù)良好的高頻小信號放大器后由變頻器負責將射頻信號下變頻到中頻，接著利用中頻放大器放大信號，并利用中頻放大器的選頻網(wǎng)絡選出變頻后頻率為中頻的射頻信號。

之后進行大信號包絡檢波，如果是數(shù)字電臺則在中頻后進行采樣，數(shù)字檢波。

由于放大器與變頻器都是非線性器件，它們的伏安特性可以表示為：

當輸入兩個射頻信號時將u=U1msinω1t+U2msinω2t 代入伏安特性，省略中間的三角變換過程得到：

可以看到結果中存在還有兩個輸入信號幅度信息的差頻項cU1mU2mcos（ω1-ω2）t，高頻信號到中頻信號往往是利用了非線性的這一原理，通過本振與有用信號的差頻得到包含語音信息的中頻信號。

這是非線性產生差頻的原理，往往有很多人認為當同時接受兩個同頻率臺站信號時的嘯叫聲，也是由非線性引起的。因為兩個同頻率的臺站設備存在誤差，導致兩個工作頻率相差幾百赫茲到幾千赫茲，正好進入人耳可聽到的范圍。其實不然，非線性原理產生的差頻是基礎振動，幾百赫茲的基礎振動已經(jīng)不再是射頻信號，無法通過中頻放大器，也無法被檢波出來。所以，同頻覆蓋的嘯叫干擾并不是非線性引起的，而是由兩個頻率相近的射頻信號線性疊加時引起的差拍現(xiàn)象。

差拍是如何產生的，設兩個頻率相近的相同語音信息信號：

當他們線性疊加時：

圖2 載波頻率近似等于有用信號頻

2 民航對差拍干擾的解決方法

在明確了差拍干擾產生的原理之后，不難發(fā)現(xiàn)，差拍干擾無法通過使用濾波器或增加接收機的選擇性避免。既然無法在射頻部分解決這個問題，那可以嘗試在音頻部分解決差拍干擾。在民航規(guī)范中，我們要求的音頻響應范圍為300-3400 Hz，所以，當音頻信息超過3400 Hz 的時候，在接收機中的響應會開始下降，對5000 Hz 的音頻要求響應降低30 dB?？梢姡绻覀儗⒉钆牡念l率控制在較高的水平的話，就可以在接收機的音頻處理部分將其抑制掉。于是在民航通信使用中設置同頻率有覆蓋重疊的臺站時，往往將臺站設置有一個頻偏。即故意偏離有用頻率一個值△f。假設有用頻率為f，兩個發(fā)射臺站頻率分辨為f+△f，f-△f 則在覆蓋重疊部分接收機接收到的差拍頻率為2△f±f原差拍（原差拍指未引入頻偏時由兩個發(fā)射機誤差引起的差拍頻率）這個頻偏不能太大，超出接收機帶寬，或入侵鄰頻道，也不能太小導致差拍頻率不夠大。民航標準中接收機的帶寬為8.5 kHz，所以民航甚高頻頻偏最大值選擇8 kHz。民航標準中的頻率準確度為5 ppm（誤差小于百萬分之5），帶入民航使用的甚高頻頻段，原差拍頻率小于1.3 kHz。當在覆蓋時只用兩個臺站的情況下，稱之為兩頻偏系統(tǒng)，設置一臺發(fā)射機頻偏為+5 kHz，一臺為-5 kHz，此時差拍大于8.7 kHz。當需要三個臺站覆蓋時，稱之為三頻偏系統(tǒng)，頻偏分別設置為-7.3 kHz，0，7.3 kHz，差拍大于6 kHz。當需要四個臺站覆蓋時，稱之為四頻偏系統(tǒng)，頻偏分別設置為+7.5 kHz，+2.5 kHz，-2.5 kHz，-7.5 kHz。此時因為頻偏接近，會對發(fā)信機的頻率準確度提出更高要求，要求達到3ppm，那么原差拍會小于0.8 kHz 最后四頻偏系統(tǒng)的差拍大于4.2 kHz。此時已接近極限，但是當發(fā)信機的指標非常好，達到0.3ppm 的標準后，我們還可以使用五頻偏系統(tǒng)，頻偏分別設置為 +8 kHz，+4 kHz，0，-4kHz，-8 kHz。5頻偏系統(tǒng)的差拍大于3.92 kHz。

3 結束語

在民航系統(tǒng)中，由于管制區(qū)大，或是山體遮擋，往往需要在同一信道設置多個臺站。這往往會對機組產生差拍干擾。此時頻偏的設置將會非常重要，掌握本文所述的頻偏設置方法，才能在多臺站群發(fā)時實現(xiàn)正常通信。