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[摘 要]目前全球民航系统中的通信工作都是在VHF（118～136.975MHz）频段上进行的。近年来，由于无线电技术的高速发展以及广泛应用，以及空中流量的逐渐增大，造成民航通信系统所处电磁环境日益变差，使得正常的航空通信存在严重的安全隐患。安全是飞行的首要任务，因此专用频率干扰问题引起了民航部门的重视。现阶段民航系统不仅仅要求VHF电磁环境得到净化，也对118～136.975MHz有限频率资源的合理利用以及VHF地空通信的覆盖范围提出了要求。本文针对电磁波干扰问题，详细的描述了当前我国民航系统主要受到的干扰类型之一----互调干扰，研究了互调干扰的形成原理和解决措施，以达到对这种干扰有深刻了解的目的。
[关键词]VHF；地空通信；互调干扰
中图分类号：V243.1；TN972 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0246-02
1 电磁波干扰定义
电磁波干扰是指无线电通信过程中发生的，由一种或多种发射、辐射、感应或组合所产生的无用能量，导致有用信号接收质量下降、损害或者阻碍的状态及事实。电磁波干扰信号主要是通过直接耦合或者间接耦合方式进入设备信道或者系统的电磁能量，它可以对系统的无线电通信所需接收信号的接受产生影响，导致性能下降、质量恶化、信息误差或者丢失，甚至阻断了通信的进行。
根据干扰信号对有用信号的干扰机理，电磁波干扰一般分为同频干扰、互调干扰、交调干扰和杂散辐射干扰。下面，本文选取互调干扰进行分析和讨论对象。
2 互调干扰形成
互调干扰，是外来两个干扰信号之间的互相调制干扰，具体指當两个或两个以上的干扰频率信号同时输入接收机、发射机时，由于电路的非线性而产生第三个频率称为互调频率f0，若频率f0恰好落入某个电台的工作频率上，该台将受到干扰，即互调干扰。
互调干扰与本振无关。
互调干扰来源于电路的非线性，根据其产生的原因大致可分为三种：接收机互调、发射机互调、外部效应引起的互调。由发射机和接收机产生的互调干扰称为有源互调，第三种情况产生的干扰称为无源互调。
互调干扰必须具备三个条件：
① 非线性电路；
② 干扰信号能进入非线性电路；
③ 互调分量的频率应（约）等于工作频率；
对互调干扰的分析，主要要清楚是何种干扰，并确定干扰阶数，我们要计算出互调产生的频率，并计算出可能产生干扰的频率。互调干扰分为偶阶互调和奇阶互调两类，用N表示基频分量数，N为奇数的互调为奇阶互调，N为偶数的互调为偶阶互调。实际分析中一般只考虑偶次互调中的二阶互调，奇阶互调中的三阶和五阶互调。
任何非线性单元的转移特性均可用以下的幂级数表示：
式中为输入信号、、….为相应的幂级数系数。当输入信号为两个或两个以上时，由于非线性作用，它们彼此之间产生相互调制而在输出信号中增生了原来输入信号所没有的新的不需要的组合频率，即互调干扰。
下面着重分析三阶互调干扰。一般情况下，把三阶互调干扰归纳为两种类型，即两信号三阶互调和三信号的三阶互调，分别表示为：
上式不考虑设备的非线性系数，可以看出三阶互调（2wA-wB）的电压值和wA的信号幅度平方及w信号幅度的乘积成正比，另一三阶互调（wA+wB-wC）的电压与三个输入信号幅度的乘积成正比。
3 互调干扰的类型
3.1 发射机互调干扰
发射机互调是指由于功率放大器工作的非线性，把从天线、馈线、天线共用设备侵入或从前级串扰来的其它信号与有用的发射信号相互调制，产生新的频率组合，随同有用信号一起发射出去，对接收机形成干扰。
发射机互调干扰不仅影响通信质量，还会对发射机造成严重的危害。多部发射及同时工作，会导致多级互调，形成背景噪声，严重降低通信质量；另一方面，当发射机调试好后，它的工作频率是处在输出电路的最佳谐振点上。这时电路的电流应是最小。互调干扰信号会使电路工作失谐，元件发热严重，大大增加发信机的故障率，减少其寿命。
图3-1给出了两个发射机间产生互调的原理。
同样，多个发射机产生互调的原理与两个发射机产生互调的原理一致，但发射机越多，互调现象会越严重，产生的过程也会更加复杂。
3.2 接收机互调干扰
接收机互调指在接收机的前端电路（高放、混频）中，同时侵入两个处于互调关系的非工作频率信号，因电路器件的非线性作用发生相互调制，产生工作频率上的干扰信号。这种互调有明显的区域性和很大的随机性，主要考虑接收机两种可能的干扰情况：
①能和本振信号中的寄生分量差拍而产生中频的外来信号；
②频率等于镜象频率的外来信号；
根据这两点，可得出计算两个外来信号产生的互调干扰的公式为：
式中，、为外来信号的频率，为中频频率，为接收机的工作频率。为中频放大器的3带宽，、为任意整数。实际应用中，常用下式计算接收机互调：
式中为等效输入端互调干扰功率电平，为邻近有用信号的干扰功率电平，PF为远离有用信号的干扰功率电平。
3.3 外部效应引起的互调干扰
外部效应引起的互调干扰指在发射机发射端传输电路中，由于天线、馈线接头以及其他接点接触不良，或者是异种金属的接触部分所引非线性的原因，在强射频电场中起检波作用，从而产生互调干扰。这种干扰又称无源干扰，通常用“锈栓效应”来描述。它主要是出现在输出滤波器中或输出滤波器之后的那些微弱产物，由射频电流通过无源器件（如波导接头、隔离器、双工器、传导线、同轴电缆和天线本身等）产生的。
为了理解无源互调干扰问题，有必要了解无源非线性的类型和机理。在通信系统中基本上有两种无源非线性：接触非线性和材料非线性。前者表示任何具有非线性电流/电压行为的接触，松动、氧化和腐蚀金属连接就是典型的例子；后者指具有非线性特性的材料，如铁磁材料和碳纤维。 一般认为下列机理对无源互调的产生有影响：
① 金属接触处通过分离导体的薄氧化层的电子隧道效应和半导体行为；
② 在微狭缝之间和跨越金属中空隙的微放电；
③ 与污垢和金属表面的金属粒子有关的非线性；
④ 接触处的大电流密度；
⑤ 碳纤维的非线性电阻系数；
⑥ 铁磁材料中的非线性磁滞效应；
4 互调干扰对策研究
针对互调干扰，三种不同的干扰有不同的对策研究。
4.1 发射机互调
发射机互调可以通过以下方法抑制：
① 各发射机分用天线时，增大天线的水平、垂直隔离距离，增大发射机间的耦合损耗，一般使用隔离器来实现；天线之间空间隔离衰耗的大小与两副天线架设的相对位置有关。水平架设时，间距要大于其中较大波长的1.5～2.0倍；垂直架设时，间距要大于其中较大的波长满足实际天线距离大于收发天线的最小距离；
设发信机A的发射功率为，工作频率为，滤波器的插入损耗为，馈线损耗为，天线增益为；收发信机B的工作频率为，滤波器对接收信号的衰减为，馈线损耗为，天线增益为；两天线之间的距离为，电波传播空间是传输损耗为的自由空间。所以，收发信机B接收到收发信机A所发射的频率为信号的功率为：
收发信机B在处不受收发信机A发射信号干扰的最大接收功率为（可由设备生产厂商提供）。
收发信机之间天线的架设应避免它们之间的相互干扰，即应要求
实际上，还有很多因素会使收发信机之间产生相互干扰，如天线之间的障碍物、馈线的布置和接地等。因此，计算出的最小距离可作为参考，应结合实际情况进行一些调整。
② 在各发射机前端放置甚高频带通滤波器或单向耦合器，增大频率隔离度；这样干扰信号进入发射机工作频带的几率将大大减少。一般情况下，一副天线有多个发信机所共用，此时，为加大发射机问的耦台衰减，可在发射机输出端至天线问，加装定向耦合器，环行定向器等单向耦台器件，这样能削弱反馈到发射机中去的由天线上接收的干扰频道能量；
③ 改善发射机末级功放的性能，提高起线性动态范围；
4.2 接收机互调
接收机互调的主要抑制措施有：
① 高放和混频器宜采用具有平方律特性的器件，如结型场效应管；
② 接收机输入回路应有良好的选择性，如采用多级调谐回路，以减少进入高放的强干扰；
③ 在接收机的前端加入衰减器，以减小互调干扰；
④ 尽量避免大功率台站同塔共址现象。预防互调干扰最有效的方法是避免大功率臺站同塔共址，根据干扰形成的机理与分析，可以得出这样一个结论：互调干扰的产生（发射机互调、接收机互调、系统无源互调）都与大功率台站同塔共址有关。且发射功率愈大，干扰产生的几率就愈大，干扰形成的区域就愈大，导致航空频段通信导航业务受干扰的可能性就愈大。
4.3 外部效应引起的互调
通过以下途径可以抑制外部效应互调干扰：
① 使金属之间具有大的接触面积，可在导电通道上保持低电流密度；
② 尽量避免松动和活动的金属接触；
③ 使热变化最小化，因为金属和材料的膨胀和压缩可产生非线性接触
④ 通过滤波或物理分离的办法，将大功率发射机和低电平接收信号很好地隔离。
5 结语
VHF地空通信在空管设备保障体系中的作用重要，空中交通管制对甚高频地空通信的依赖逐步增强，一旦出现地空通信电磁波电干扰，轻者影响通话质量，误听、漏听管制指令，重者导致通信中断，是民航管制部门失去对航空器的控制，后果不堪设想。我们必须高度重视民航无线电干扰，积极探寻预防和排查无线电干扰的有效方法，切实保护好民航无线电专用频率。
参考文献
[1] 钟英琪.民航无线电专用频率的干扰分析及其解决方案：（硕士学位论文）.吉林：吉林大学，2007.
[2] 奚洋，夏洪山.甚高频通信互调干扰分析及抗干扰措施. 21世纪人才培养.2008.2 124-125
[关键词]VHF；地空通信；互调干扰
中图分类号：V243.1；TN972 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0246-02
1 电磁波干扰定义
电磁波干扰是指无线电通信过程中发生的，由一种或多种发射、辐射、感应或组合所产生的无用能量，导致有用信号接收质量下降、损害或者阻碍的状态及事实。电磁波干扰信号主要是通过直接耦合或者间接耦合方式进入设备信道或者系统的电磁能量，它可以对系统的无线电通信所需接收信号的接受产生影响，导致性能下降、质量恶化、信息误差或者丢失，甚至阻断了通信的进行。
根据干扰信号对有用信号的干扰机理，电磁波干扰一般分为同频干扰、互调干扰、交调干扰和杂散辐射干扰。下面，本文选取互调干扰进行分析和讨论对象。
2 互调干扰形成
互调干扰，是外来两个干扰信号之间的互相调制干扰，具体指當两个或两个以上的干扰频率信号同时输入接收机、发射机时，由于电路的非线性而产生第三个频率称为互调频率f0，若频率f0恰好落入某个电台的工作频率上，该台将受到干扰，即互调干扰。
互调干扰与本振无关。
互调干扰来源于电路的非线性，根据其产生的原因大致可分为三种：接收机互调、发射机互调、外部效应引起的互调。由发射机和接收机产生的互调干扰称为有源互调，第三种情况产生的干扰称为无源互调。
互调干扰必须具备三个条件：
① 非线性电路；
② 干扰信号能进入非线性电路；
③ 互调分量的频率应（约）等于工作频率；
对互调干扰的分析，主要要清楚是何种干扰，并确定干扰阶数，我们要计算出互调产生的频率，并计算出可能产生干扰的频率。互调干扰分为偶阶互调和奇阶互调两类，用N表示基频分量数，N为奇数的互调为奇阶互调，N为偶数的互调为偶阶互调。实际分析中一般只考虑偶次互调中的二阶互调，奇阶互调中的三阶和五阶互调。
任何非线性单元的转移特性均可用以下的幂级数表示：
式中为输入信号、、….为相应的幂级数系数。当输入信号为两个或两个以上时，由于非线性作用，它们彼此之间产生相互调制而在输出信号中增生了原来输入信号所没有的新的不需要的组合频率，即互调干扰。
下面着重分析三阶互调干扰。一般情况下，把三阶互调干扰归纳为两种类型，即两信号三阶互调和三信号的三阶互调，分别表示为：
上式不考虑设备的非线性系数，可以看出三阶互调（2wA-wB）的电压值和wA的信号幅度平方及w信号幅度的乘积成正比，另一三阶互调（wA+wB-wC）的电压与三个输入信号幅度的乘积成正比。
3 互调干扰的类型
3.1 发射机互调干扰
发射机互调是指由于功率放大器工作的非线性，把从天线、馈线、天线共用设备侵入或从前级串扰来的其它信号与有用的发射信号相互调制，产生新的频率组合，随同有用信号一起发射出去，对接收机形成干扰。
发射机互调干扰不仅影响通信质量，还会对发射机造成严重的危害。多部发射及同时工作，会导致多级互调，形成背景噪声，严重降低通信质量；另一方面，当发射机调试好后，它的工作频率是处在输出电路的最佳谐振点上。这时电路的电流应是最小。互调干扰信号会使电路工作失谐，元件发热严重，大大增加发信机的故障率，减少其寿命。
图3-1给出了两个发射机间产生互调的原理。
同样，多个发射机产生互调的原理与两个发射机产生互调的原理一致，但发射机越多，互调现象会越严重，产生的过程也会更加复杂。
3.2 接收机互调干扰
接收机互调指在接收机的前端电路（高放、混频）中，同时侵入两个处于互调关系的非工作频率信号，因电路器件的非线性作用发生相互调制，产生工作频率上的干扰信号。这种互调有明显的区域性和很大的随机性，主要考虑接收机两种可能的干扰情况：
①能和本振信号中的寄生分量差拍而产生中频的外来信号；
②频率等于镜象频率的外来信号；
根据这两点，可得出计算两个外来信号产生的互调干扰的公式为：
式中，、为外来信号的频率，为中频频率，为接收机的工作频率。为中频放大器的3带宽，、为任意整数。实际应用中，常用下式计算接收机互调：
式中为等效输入端互调干扰功率电平，为邻近有用信号的干扰功率电平，PF为远离有用信号的干扰功率电平。
3.3 外部效应引起的互调干扰
外部效应引起的互调干扰指在发射机发射端传输电路中，由于天线、馈线接头以及其他接点接触不良，或者是异种金属的接触部分所引非线性的原因，在强射频电场中起检波作用，从而产生互调干扰。这种干扰又称无源干扰，通常用“锈栓效应”来描述。它主要是出现在输出滤波器中或输出滤波器之后的那些微弱产物，由射频电流通过无源器件（如波导接头、隔离器、双工器、传导线、同轴电缆和天线本身等）产生的。
为了理解无源互调干扰问题，有必要了解无源非线性的类型和机理。在通信系统中基本上有两种无源非线性：接触非线性和材料非线性。前者表示任何具有非线性电流/电压行为的接触，松动、氧化和腐蚀金属连接就是典型的例子；后者指具有非线性特性的材料，如铁磁材料和碳纤维。 一般认为下列机理对无源互调的产生有影响：
① 金属接触处通过分离导体的薄氧化层的电子隧道效应和半导体行为；
② 在微狭缝之间和跨越金属中空隙的微放电；
③ 与污垢和金属表面的金属粒子有关的非线性；
④ 接触处的大电流密度；
⑤ 碳纤维的非线性电阻系数；
⑥ 铁磁材料中的非线性磁滞效应；
4 互调干扰对策研究
针对互调干扰，三种不同的干扰有不同的对策研究。
4.1 发射机互调
发射机互调可以通过以下方法抑制：
① 各发射机分用天线时，增大天线的水平、垂直隔离距离，增大发射机间的耦合损耗，一般使用隔离器来实现；天线之间空间隔离衰耗的大小与两副天线架设的相对位置有关。水平架设时，间距要大于其中较大波长的1.5～2.0倍；垂直架设时，间距要大于其中较大的波长满足实际天线距离大于收发天线的最小距离；
设发信机A的发射功率为，工作频率为，滤波器的插入损耗为，馈线损耗为，天线增益为；收发信机B的工作频率为，滤波器对接收信号的衰减为，馈线损耗为，天线增益为；两天线之间的距离为，电波传播空间是传输损耗为的自由空间。所以，收发信机B接收到收发信机A所发射的频率为信号的功率为：
收发信机B在处不受收发信机A发射信号干扰的最大接收功率为（可由设备生产厂商提供）。
收发信机之间天线的架设应避免它们之间的相互干扰，即应要求
实际上，还有很多因素会使收发信机之间产生相互干扰，如天线之间的障碍物、馈线的布置和接地等。因此，计算出的最小距离可作为参考，应结合实际情况进行一些调整。
② 在各发射机前端放置甚高频带通滤波器或单向耦合器，增大频率隔离度；这样干扰信号进入发射机工作频带的几率将大大减少。一般情况下，一副天线有多个发信机所共用，此时，为加大发射机问的耦台衰减，可在发射机输出端至天线问，加装定向耦合器，环行定向器等单向耦台器件，这样能削弱反馈到发射机中去的由天线上接收的干扰频道能量；
③ 改善发射机末级功放的性能，提高起线性动态范围；
4.2 接收机互调
接收机互调的主要抑制措施有：
① 高放和混频器宜采用具有平方律特性的器件，如结型场效应管；
② 接收机输入回路应有良好的选择性，如采用多级调谐回路，以减少进入高放的强干扰；
③ 在接收机的前端加入衰减器，以减小互调干扰；
④ 尽量避免大功率台站同塔共址现象。预防互调干扰最有效的方法是避免大功率臺站同塔共址，根据干扰形成的机理与分析，可以得出这样一个结论：互调干扰的产生（发射机互调、接收机互调、系统无源互调）都与大功率台站同塔共址有关。且发射功率愈大，干扰产生的几率就愈大，干扰形成的区域就愈大，导致航空频段通信导航业务受干扰的可能性就愈大。
4.3 外部效应引起的互调
通过以下途径可以抑制外部效应互调干扰：
① 使金属之间具有大的接触面积，可在导电通道上保持低电流密度；
② 尽量避免松动和活动的金属接触；
③ 使热变化最小化，因为金属和材料的膨胀和压缩可产生非线性接触
④ 通过滤波或物理分离的办法，将大功率发射机和低电平接收信号很好地隔离。
5 结语
VHF地空通信在空管设备保障体系中的作用重要，空中交通管制对甚高频地空通信的依赖逐步增强，一旦出现地空通信电磁波电干扰，轻者影响通话质量，误听、漏听管制指令，重者导致通信中断，是民航管制部门失去对航空器的控制，后果不堪设想。我们必须高度重视民航无线电干扰，积极探寻预防和排查无线电干扰的有效方法，切实保护好民航无线电专用频率。
参考文献
[1] 钟英琪.民航无线电专用频率的干扰分析及其解决方案：（硕士学位论文）.吉林：吉林大学，2007.
[2] 奚洋，夏洪山.甚高频通信互调干扰分析及抗干扰措施. 21世纪人才培养.2008.2 124-125