探究強(qiáng)化民航甚高頻通信系統(tǒng)可靠程度的途徑

余 焰，郭健偉

（民航吉林空管分局，吉林 長春 130039）

1 概述甚高頻通信系統(tǒng)

1.1 內(nèi) 涵

民航甚高頻通信系統(tǒng)供飛機(jī)與飛機(jī)、地面臺(tái)站與飛機(jī)雙向傳輸數(shù)據(jù)與話音，為發(fā)揮該系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸功能需民航飛機(jī)配備相關(guān)裝置。駕駛員在應(yīng)用甚高頻通信系統(tǒng)前，需在相關(guān)系統(tǒng)內(nèi)選定工作頻率，用以接收、發(fā)射信息，該通信系統(tǒng)具有調(diào)頻功能，通常情況下民航在118.000～151.975 MHz均可實(shí)現(xiàn)通信目標(biāo)，在民航通信過程中主要應(yīng)用118.000～136.975 MHz頻率，其頻道間隔為25 kHz，以甚高頻無線電波為通信載體的VHF具有通信范圍較短特性，只可以在目視范圍進(jìn)行通信，作用距離跟隨飛機(jī)飛行高度發(fā)生變化。在飛機(jī)起落或與地面管控人員溝通時(shí)，需要進(jìn)行雙向語音通信，只有民航飛機(jī)甚高頻通信系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，才能降低飛機(jī)起飛、降落等通信事故發(fā)生的幾率。

1.2 組 成

民航甚高頻通信系統(tǒng)主要由天線、收發(fā)信機(jī)及控制盒構(gòu)成，其中天線主要用于接收、輻射射頻信號(hào)，機(jī)載天線通常為刀形，長約30.48 cm，其電阻與天線阻抗相互匹配，甚高頻收發(fā)裝置經(jīng)由同軸電纜與天線相接，其收發(fā)機(jī)阻抗（輸出時(shí)）為50 Ω。一旦該電臺(tái)天線出現(xiàn)老化、受潮、絕緣不佳等現(xiàn)象時(shí)，會(huì)降低該設(shè)備輸出功率，縮短通信距離，影響民航甚高頻通信系統(tǒng)可靠程度。為此需維護(hù)人員定期檢查天線，及時(shí)更換破損及受潮天線，為保障其通信系統(tǒng)穩(wěn)定性奠定基礎(chǔ)?？刂坪凶鳛槊窈缴醺哳l通信系統(tǒng)重要裝置，具備兩個(gè)同軸旋鈕，助其靈活地選擇工作頻率，在這兩個(gè)旋鈕上部設(shè)有顯示窗，從中可以得知該設(shè)備所選頻率，其機(jī)構(gòu)內(nèi)試驗(yàn)按鈕主要用于檢驗(yàn)接收機(jī)穩(wěn)定性。為此維護(hù)人員需定期檢驗(yàn)控制盒試驗(yàn)按鈕穩(wěn)定性，為保障通信系統(tǒng)安全、可靠奠定基礎(chǔ)。收發(fā)信機(jī)前段設(shè)有靜噪斷開按鈕，并與控制盒試驗(yàn)開關(guān)相連，工作人員通過操控靜噪控制電路，可以檢測(cè)接收機(jī)是否處于正常工作狀態(tài)，若該系統(tǒng)未處于內(nèi)話系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，可以直接測(cè)試收發(fā)機(jī)。在新型收發(fā)機(jī)上發(fā)射功率指示燈被功率指示器、功率/電壓柱波比指示器取代，后者作為二極管顯示器，可依據(jù)指示器開關(guān)控制位置顯示正向功率、電壓柱波比、反向功率等讀數(shù)[1]。

1.3 傳 輸

5 W為民航甚高頻通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)最低發(fā)射頻率，3/xV為該系統(tǒng)接收機(jī)靈敏度，其信噪比為6 dB，該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中最大頻率為136.975 MHz，最低頻率為118.000 MHz，依據(jù)國際民航組織相關(guān)要求，將頻率間隔控制在25 kHz，為此該系統(tǒng)可以設(shè)置頻道共計(jì)720個(gè)，在民航遇到突發(fā)事故需要進(jìn)行呼救時(shí)，全世界統(tǒng)一應(yīng)用頻率為121.500 MHz，其中主要用于地面管制的頻率為121.600～121.925 MHz。當(dāng)信號(hào)發(fā)出后，同一頻率內(nèi)發(fā)出信號(hào)的一方需停止連續(xù)發(fā)射信號(hào)動(dòng)作，等待對(duì)方信號(hào)進(jìn)入，避免出現(xiàn)漏接信號(hào)消極現(xiàn)象，繼而保障民航甚高頻通信系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。民航甚高頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中具有傳播距離近、表面波衰減快、頻率高等特點(diǎn)，其通信傳輸距離需控制在視線所及范圍內(nèi)。該系統(tǒng)以空間波傳播為主，同時(shí)電波受地形、對(duì)流層、地物等因素影響，需通信人員合理選擇通信時(shí)機(jī)，提高該系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和有效性[2]。

2 影響民航甚高頻通信系統(tǒng)可靠度的因素

2.1 阻塞干擾

當(dāng)民航通信系統(tǒng)內(nèi)有大功率電臺(tái)與接收機(jī)距離過近，將影響該系統(tǒng)信號(hào)穩(wěn)定性，若出現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)阻塞現(xiàn)象，會(huì)大幅度降低信號(hào)輸出幅度，嚴(yán)重影響通信信號(hào)正常接收成效，接收機(jī)無法保障正常運(yùn)作，嚴(yán)重影響民航甚高頻通信系統(tǒng)的可靠度[3]。

2.2 互調(diào)干擾

民航甚高頻通信系統(tǒng)中電路非線性屬性是造成其產(chǎn)生互調(diào)干擾的重要因素，依據(jù)干擾源所在位置，可以將互調(diào)干擾分為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)互調(diào)干擾兩大類。前者基于本機(jī)與末級(jí)發(fā)生發(fā)射信號(hào)耦合現(xiàn)象，造成電路中信號(hào)互相調(diào)制，產(chǎn)生全新的頻率組合，并和有用信號(hào)同時(shí)存在，繼而產(chǎn)生互調(diào)干擾；后者通常發(fā)生在混頻器輸入端，由兩個(gè)或多個(gè)干擾信號(hào)并存合成干擾源，互調(diào)干擾具有影響民航甚高頻通信系統(tǒng)重要信息安全性消極現(xiàn)象，同時(shí)可能引起信號(hào)失真問題，無法在飛行器與塔臺(tái)之間構(gòu)建穩(wěn)定、可靠的通信體系，干擾嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成地面民航通信系統(tǒng)癱瘓等不良后果。

2.3 交調(diào)干擾

若在混頻器信號(hào)接收端同時(shí)存在干擾信號(hào)和有用信號(hào)，受變頻器影響，有用信號(hào)將被干擾調(diào)制信號(hào)影響，中頻回路不能將干擾信號(hào)全部剔除，至此交調(diào)干擾現(xiàn)象產(chǎn)生。檢波器在完成自檢工作后仍無法規(guī)避干擾現(xiàn)象，交調(diào)干擾波幅與信號(hào)電壓之間成正比，當(dāng)信號(hào)波幅下降時(shí)干擾信號(hào)同時(shí)變?nèi)?。在民航甚高頻通信系統(tǒng)內(nèi)無論有用信號(hào)、干擾信號(hào)頻率有多大差距，只要信號(hào)同時(shí)從輸入端進(jìn)入，并達(dá)到某一強(qiáng)度，就會(huì)造成交調(diào)干擾現(xiàn)象，并嚴(yán)重影響該系統(tǒng)可靠程度[4]。

3 提升民航甚高頻通信系統(tǒng)可靠程度的途徑

3.1 設(shè)置異地備份

為降低異常干擾對(duì)民航甚高頻通信系統(tǒng)的消極影響，需積極設(shè)置異地備份，構(gòu)建異地備份體系，有效提高通信質(zhì)量。其中，異地備份主要以建設(shè)甚高頻遙控臺(tái)為主要技術(shù)手段，確保民航飛機(jī)運(yùn)行在同扇區(qū)不同的甚高頻遙控臺(tái)備份范圍，避免該系統(tǒng)受不良信號(hào)影響，為此需確保甚高頻臺(tái)處于同一扇形區(qū)域內(nèi)，期間囊括三個(gè)或三個(gè)以上甚高頻臺(tái)，達(dá)到提高相關(guān)通信系統(tǒng)運(yùn)行可靠程度的目的。為保障發(fā)揮異地備份能效，技術(shù)人員可以通過試驗(yàn)事先明確甚高頻臺(tái)敷設(shè)參數(shù)和扇區(qū)面積，采用雙重覆蓋甚高頻臺(tái)方式，落實(shí)異地備份目標(biāo)。若各扇區(qū)甚高頻臺(tái)多于三個(gè)，其所在系統(tǒng)運(yùn)行可靠程度高達(dá)99%，繼而為民航提供優(yōu)質(zhì)通信服務(wù)。

3.2 完善通信干線

在總結(jié)以往通信信息故障發(fā)生頻率時(shí)，發(fā)現(xiàn)通信運(yùn)營商敷設(shè)干線不穩(wěn)定，是造成異常干擾頻發(fā)的突出因素之一。然而，基于當(dāng)前通信技術(shù)發(fā)展水平，無法全面規(guī)避該不穩(wěn)定因素，需要民航甚高頻通信系統(tǒng)選擇若干運(yùn)營商，同時(shí)完善通信干線敷設(shè)體系。當(dāng)其中一條通信干線發(fā)生故障時(shí)，其他通信干線可以發(fā)揮自身能效，頂替原有通信干線，為民航甚高頻通信系統(tǒng)服務(wù)，確保該系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。例如，民航交通在管制時(shí)，可以運(yùn)用雙干線甚高頻通信模式，該模式由兩條2 M干線構(gòu)成，其中一條為主干線，另一條為備用干線，后者采用衛(wèi)星傳輸，提高民航甚高頻通信系統(tǒng)可靠性，有效降低異常干擾對(duì)該系統(tǒng)的消極影響。

3.3 分散業(yè)務(wù)

雖然將信號(hào)接收業(yè)務(wù)集中在一處，可以有效提高信號(hào)傳輸、接收、分析以及整合效率；但是，也會(huì)同時(shí)產(chǎn)生信號(hào)干擾問題，一旦集中信號(hào)中有兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)極為相近，將產(chǎn)生副波道干擾現(xiàn)象，影響民航通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為此民航通信系統(tǒng)需采取“業(yè)務(wù)分散”措施，在該系統(tǒng)接收信號(hào)時(shí)，以不同設(shè)備為依托將業(yè)務(wù)分散，若干設(shè)備之間為并聯(lián)狀態(tài)，避免設(shè)備故障影響信號(hào)傳輸和接收穩(wěn)定性，繼而有效提高民航甚高頻通信系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性。該措施在實(shí)踐過程中需確保不同位置、相同扇區(qū)FA16設(shè)備運(yùn)用不同接入模塊進(jìn)行有效備份，針對(duì)該系統(tǒng)內(nèi)附屬設(shè)備，需依據(jù)通信實(shí)況，靈活選擇具有差異性的接入方式，從維護(hù)通信設(shè)備穩(wěn)定性角度著手，采用并聯(lián)方式連接附屬設(shè)備。

3.4 優(yōu)化傳輸環(huán)節(jié)

通過對(duì)以往民航甚高頻通信系統(tǒng)可靠程度進(jìn)行分析可知，通信傳輸節(jié)點(diǎn)數(shù)量和通信傳輸可靠性成反比，一旦通信傳輸節(jié)點(diǎn)超過一定量，將直接影響通信系統(tǒng)信號(hào)傳輸綜合質(zhì)量。因此，民航甚高頻通信系統(tǒng)需不斷優(yōu)化傳輸環(huán)節(jié)，控制傳輸冗余環(huán)節(jié)，確保傳輸環(huán)節(jié)科學(xué)、合理。同時(shí)，它可有效保障系統(tǒng)功能性，尤其需控制該系統(tǒng)多跳傳輸次數(shù)，盡量縮減信號(hào)中間傳輸步驟。當(dāng)前我國主要采用信號(hào)發(fā)射、信號(hào)接收相互分離的甚高頻遙控臺(tái)運(yùn)行模式，此種運(yùn)行模式徒增無用信號(hào)傳輸環(huán)節(jié)，使信號(hào)傳輸系統(tǒng)較為復(fù)雜，影響該系統(tǒng)可靠程度?；诖?，我國民航甚高頻通信系統(tǒng)需在汲取國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，積極思考建立一體化信號(hào)接收、發(fā)送模式的方法，簡化信號(hào)傳輸環(huán)節(jié)，為提高民航甚高頻通信系統(tǒng)穩(wěn)定性夯實(shí)技術(shù)基石。

4 結(jié) 論

綜上所述，為有效提高民航甚高頻通信系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，需工作人員在充分掌握甚高頻通信系統(tǒng)特性基礎(chǔ)上，明晰影響該系統(tǒng)可靠性的內(nèi)因，通過設(shè)置異地備份、完善通信干線、分散通信傳輸業(yè)務(wù)、優(yōu)化傳輸環(huán)節(jié)以及提高系統(tǒng)管控能力，保障民航甚高頻通信系統(tǒng)可靠、有效。在提高我國民航通信質(zhì)量同時(shí)，累積相關(guān)技術(shù)研究和管理經(jīng)驗(yàn)，繼而推動(dòng)我國通信事業(yè)的良性發(fā)展。