对民航空管二次雷达系统安全运行的电磁环境分析
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摘 要：电磁辐射污染除会影响民航正常运行外，也会对人体健康、环境造成影响，因此，对电磁环境安全区域予以研究尤为必要。因此，本文首先对民航空管二次雷达系统简析及电磁环境评价标准予以分析，其次对民航空管二次雷达系统有源干扰现象及排查展开探讨，最后对雷达系统电磁环境安全区域范围加以计算，望借此为民航正常运行、建设提供相应参考。
关键词：民航 空管 二次雷达系统 电磁环境
中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）10（c）-0002-02
目前伴随科学技术发展，机场附近有源干扰设备日益增加，严重影响雷达系统的稳定、安全运行。例如，列车于隧道运行过程中，将会产生一定量的电磁辐射，若未采取相关措施对地面监视设备及机载设备等予以屏蔽，将会严重影响列车的安全运行。所以无论在有源干扰设备设置时，或在航空交通设施建造过程中，考虑电磁环境因素，科学选取建造环境，尤为必要。借此可为机场无线电检视设备安全运行提供保障，并可满足相关要求。
1 民航空管二次雷达系统简析及电磁环境评价标准
1.1 民航空管二次雷达系统简析
现阶段民航空管二次雷达系统主要可分为一次雷达及二次雷达两种类型，其中一次雷达也被称作反射式主雷达;二次雷达主要借助接受应答信息及询问等途径识别及发现目标。二次雷达借助发射机发出脉冲信号，向机载应答装置发出询问信号，二次雷达接收应答装置所反馈信号后，以计算机系统对信号加以处理，以获取有关信息。设备发射天线为本装置电磁辐射主要来源，其中天线高度及形式将会直接影响电磁辐射分布、电磁辐射大小，所产生的电磁辐射将以垂直方向图、水平方向图予以表现。
1.2 电磁环境评价标准
以某民航空管四号系统DLD-100A型全固态单脉冲二次雷达及一次雷达合装为例展开分析，本系统主要由通道控制盒、MSSR询问机、天线系统构成，二次雷达最佳探测性能为50海里内，探测范围可达200海里，丢点现象及跳点现象产生概率较低，且不会给管制人员造成影响。二次雷达系统在正常工作中的应答参数频率、询问参数频率分别为1090MHz、1030MHz。据民航机场相关标准中指出，以雷达天线为中心点，于450m半径范围内，禁建设任何金属建筑，并指出若周围建有居民住宅，则不可过于密集，且不可架设高压输电线等装置。800m半径范围内，禁存在有源电气干扰设备，如高频炉及气象雷达等均不可存在。
2 民航空管二次雷达系统有源干扰现象及排查
2.1 有源干扰现象
据民航管制员反映，某航线中，以雷达站作为重点，范围半径60km左右，方位180°～200°，民航飞机在运行过程中产生丢点问题，影响民航运行安全、稳定，分析原始视频后发现，二次雷达存在无序应答现象，且对正确解答也无法应答现象，存在点迹丢失现象。对干扰现象加以分析后发现，并非为雷达内部原因，疑外部有源干扰导致。
2.2 有源干扰排查
基于二次雷达系统工作程序，如询问期间同时存在与询问信号频率相同或相似信号，且干扰频率强，机载应答装置则难以对询问脉冲信号予以准确识别，由此产生不应答现象。应答期间，若雷达天线上同时存在与应答信号频率相同或相似信号，且干扰频率较强，雷达天线将会不予应答，由此产生丢点现象。经细致排查发现，雷达站南部2～3km位置的储存库内发现无线视频监控装置，此裝置微波信号强，可对二次雷达形成电磁干扰，经与相关人员协商后，无线视频监控装置更换，此后无丢点事件产生。
3 雷达系统电磁环境安全区域范围计算
3.1 计算分析方法
计算电磁环境安全区域时，需遵循以下要点：一为应结合发射天线塔高差异，计算地面-天线间的各水平距离预测点、天线发射方向夹角。二为将发射天线垂直方向绘制图作为依据展开计算，得出相对位置的方向性函数。三为设计预测模式时，需带入基本参数，如天线增益等。借此可对预测点功率密度值加以计算。此外，建设工作展开前，应对电磁环境予以监测，对电磁干扰相关参数予以预测，并对建设雷达站对附近电磁环境的影响予以分析。
3.2 具体安全区域计算
首先为远近场区计算。远近场区划分标准如下：天线中线点与水平90m间区域为近场区域，而超出90m区域即为远场区域。据计算，近场区域最大功率密度是0.375W/m2，依据实测数据得出，相对天线27m，电磁辐射在二次雷达旁瓣区域地面投影预测结果为：当二次雷达地面据中心点不足30m范围内，最高值可达6.06×10-1W/m2，同标准值0.08W/m2相比较低，因此无设置防护距离必要。由于二次雷达主波束宽度为2.4°，向天发射信号，以﹢-1°为俯仰角施以角度，以几何换算展开计算，雷达地面站1546m区域范围内，500m为主波束可到达最远区域范围。以远场区域范围划分标准及发射天线垂直方向图为标准，于水平距离90m处加以预测，获取预测点信息，100m处水平距离时，48×10-4W/m2为最高功率密度，200m处水平距离时，10×10-4W/m2为最高功率密度，500m处水平距离时，5×10-4W/m2为最高功率密度，以距离及数据二者间所表现关联而言，电磁辐射功率伴随距离增加而不断减小，4.76×10-4W/m2为此范围内最高功率密度值。同标准值相比，较低，因此，此范围为安全范围且无需设施特殊防护。
其次为安全防护区域及距离计算。依据限值0.08W/m2，并经计算得出，高度天线达标距离分别如下：地面高度为3m时，40m处为水平达标距离;地面高度为10m时，70m处为水平达标距离;地面高度为16m时，90m处为水平达标距离;地面高度为22m时，150m处为水平达标距离，将所得数据绘制成趋势图，得出如下结论，当距地面高度至少达16m且远场区域90m处，均为安全区域。结合所计算数据可知，电磁辐射安全区域同水平辐射达标距离二者间呈正比关系，即达标距离越远，电磁辐射安全区域越高。以整体视角而言，近场区域为雷达站的安全建设区域，在此区域内，也不会对人员造成伤害。电磁辐射在16m高度范围内将不会对人体造成伤害。以远场区域而言，电磁辐射功率密度伴随距离不断增加，呈逐渐弱化趋势，于以上高度范围内均为安全辐射区域。
4 结语
总而言之，空中交通管制的重要内容即为雷达管制，其中重点管制区域便为雷达站，所以，为促进民航行业发展，注重雷达站建设尤为必要。因此，分析二次雷达系统电磁环境尤为必要。同时，计算安全区域范围时，还应结合实际情况以适宜计算方式加以计算，计算完成后，还应对安全区域予以分析。若航行过程中出现有源干扰现象，如丢点及跳点等现象时，需即刻展开有源干扰排查工作，明确干扰源，施以科学抗干扰措施，保障飞行安全、稳定。
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