奉澤昊

摘要： 地空通信系統(tǒng)作為民航空中交通管制的重要技術(shù)手段，其信號質(zhì)量的好壞對于空中交通指揮具有至關(guān)重要的影響。針對地空通信系統(tǒng)的特點，分析信號衰減性能對于地空通信信號質(zhì)量的影響。并通過實例分析和對比，深入研究產(chǎn)生的原因，給出了具體解決方案和建議。

關(guān)鍵詞： 甚高頻；信號衰減；調(diào)制度；失真度

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）30-0018-02

1 引言

隨著民航業(yè)的蓬勃發(fā)展，空管的業(yè)務(wù)量也在成倍的增長，不僅是體現(xiàn)在管制飛行架次的增加，更體現(xiàn)在相關(guān)保障設(shè)備的負荷量的提升。地空通信系統(tǒng)作為空管的重要技術(shù)保障手段，是保證航空器在飛行的各個階段中與地面管制員保持通信的重要載體。其信號質(zhì)量的好壞，直接影響空管業(yè)務(wù)的開展和航空安全。

地空通信系統(tǒng)主要依靠甚高頻電臺和語音交換系統(tǒng)來完成地面管制員與空中航空器間的通信。由于空管甚高頻收發(fā)信機多分布在邊遠臺站，信號需通過光纖、微波、衛(wèi)星或 2M 電纜等多種手段傳輸[1]，最終到達語音交換系統(tǒng)。期間傳輸路徑較長，任何一個環(huán)節(jié)信號出現(xiàn)的衰減，都可能導(dǎo)致提供給管制員的 VHF 信號質(zhì)量受到影響，從而影響飛行安全。如何提高地空通信的信號質(zhì)量，使之成為穩(wěn)定可靠的地空通信手段就顯得非常重要。

2 地空通信系統(tǒng)組成和特點

地空通信系統(tǒng)的組成如圖1所示，主要由語音交換系統(tǒng)、傳輸設(shè)備和甚高頻設(shè)備等三個部分組成。語音交換系統(tǒng)的主要功能是將所有甚高頻設(shè)備的信號整合在一起，形成可遠程化操作的終端，實現(xiàn)對遠端甚高頻電臺的遙控。傳輸設(shè)備將管制員指令和機組的話音通過各種傳輸手段傳至語音交換系統(tǒng)，實現(xiàn)語音的交互。甚高頻電臺則是實現(xiàn)地面管制員與機組最直接的通信聯(lián)絡(luò)設(shè)備。

由于甚高頻通信屬于超短波，為視距范圍內(nèi)的通信，導(dǎo)致甚高頻設(shè)備的傳輸距離和覆蓋范圍有限。要實現(xiàn)空域內(nèi)航線的覆蓋，需鋪設(shè)多個臺站的甚高頻的設(shè)備。一般甚高頻臺站多建于邊遠地區(qū)，信號需通過微波、光纜或衛(wèi)星等方式引接至空管的語音交換系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，具有以下幾個明顯的特點：

2.1 通道容量有限

國際組織分配給民航的VHF頻段為118-137MHZ，若采用25KHZ為信道間隔，共760個信道，除了應(yīng)急、搜索救援和保留給地空數(shù)據(jù)鏈VDL的信道，實際可指配的信道為600多個[2]。具體到各個空管分局站的信道數(shù)更少，常出現(xiàn)相鄰兩個空管分局站使用相同頻率的情況。

2.2 受周邊電磁環(huán)境的影響，干擾嚴重

民航地空通信系統(tǒng)采用專用頻率和專用無線設(shè)備來實現(xiàn)的，這些專用的頻率極易受到外部的干擾，造成管制指令發(fā)不出去或接收不到等情況，危及飛行的安全。近年來無線電干擾的頻率較高，是目前民航安全運營的重大隱患。

2.3 傳輸節(jié)點過多，信號衰減大

由于空管業(yè)務(wù)的特殊性，甚高頻設(shè)備多經(jīng)過各種路由和傳輸設(shè)備引接至空管的語音交換系統(tǒng)，各個節(jié)點都會造成信號的衰減。而且在語音交換系統(tǒng)的前端，也就是大配線架端通常要將同一信號源分成多路信號引接至不同系統(tǒng)。如某空管局語音交換系統(tǒng)就有兩套，一套主用，另一套備用；語音記錄儀兩套，一套主用，一套備用。意味著同一路信號至少要分成4路信號，分別引接至不同的系統(tǒng)，信號的衰減的情況嚴重。

3 信號衰減對信息輸出的影響

圖2為某分局甚高頻信號的流程圖，管制員的指令通過語音交換系統(tǒng)，途徑A-C-E-F-G進入甚高頻設(shè)備發(fā)射出去；同理飛行員的語音通過甚高頻設(shè)備接收后，途徑G-F-E-C-A進入語音交換系統(tǒng)，傳至管制員。為分析信號途徑各個節(jié)點的衰減情況，采用音頻表一端模擬管制員的語音，另一端測試相應(yīng)的信號值。

3.1 模擬1000HZ信號，測試點A至E的信號衰減

將管制員放大器導(dǎo)線剝開，連接音頻表，音頻表模擬發(fā)射0至-50dbm，1000HZ信號的管制員語音，然后分別在線架測試點C和測試點E（即信號在傳輸設(shè)備輸入位置）測得各信號值，如表1所示。表1中信號值表明，在信號強度在0dbm至-10dbm區(qū)間時，輸入語音交換系統(tǒng)的信號強度值變化不影響線架端E測得信號值，即實際管制員使用地空通信時，當發(fā)話語音信號強度在0dbm至-10dbm區(qū)間時，無論管制員發(fā)話聲音大小，從語音交換系統(tǒng)出來的信號強度均無明顯變化。

當輸入信號強度在-50dbm至-25dbm區(qū)間時，輸入信號強度越小，在測試點A和E的信號值越小，呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。而當斷開測試點D時（斷開備用系統(tǒng)的信號），測試點E的值與測試點A的值基本一致，而與不斷開D點測得的值相差7 dbm，說明在引接了備份系統(tǒng)B后，信號衰減了7dbm。模擬600HZ、1000HZ、2000HZ信號測試點A至G的信號衰減，，當發(fā)話語音信號強度在-10dbm至0dbm區(qū)間時，無論管制員發(fā)話聲音大小，進入甚高頻發(fā)射機的信號強度均無明顯變化，影響衰減值的主要因素是語音信號頻率范圍，即管制員的音調(diào)。

3.2 調(diào)整語音交換系統(tǒng)A和傳輸設(shè)備增益測試點G的信號衰減

語音信號在經(jīng)過備用語音交換系統(tǒng)B分流后，信息強度出現(xiàn)明顯拉低的現(xiàn)象，通過調(diào)整語音交換系統(tǒng)或傳輸設(shè)備的增益，可以抵消信號分流造成的衰減，如表2所示。

3.3 調(diào)整發(fā)射機的ALC增益，測試信號的技術(shù)指標

在甚高頻發(fā)射機音頻口用綜測儀輸入1000HZ，不同強度的音頻信號，測試甚高頻發(fā)射機的調(diào)制度和失真度以及在調(diào)整甚高頻發(fā)射機ALC參數(shù)后相同輸入信號測出的調(diào)試度和失真度。

當甚高頻發(fā)射機ALC參數(shù)為0dbm時，調(diào)制度為90%時，在0dbm～-20dbm不滿足甚高頻技術(shù)規(guī)范《MH_T 4001.1-2016語音通信系統(tǒng)技術(shù)》中“調(diào)制度設(shè)置為90%，調(diào)制信號在-20dbm～9dbm范圍變化時，測試調(diào)制度應(yīng)在80%～95%范圍內(nèi)。”的要求。當甚高頻發(fā)射機ALC參數(shù)為-10dbm時，調(diào)制度為90%時，滿足甚高頻技術(shù)規(guī)范要求。換個角度說對于一般管制員的話音，當發(fā)射機的增益ALC設(shè)置為-10dbm或-15dbm時，對于語言通話的質(zhì)量有著明顯的改善。

4 結(jié)束語

地空通信系統(tǒng)作為空管的重要通信手段，如何提高通信保障力度是通信監(jiān)視專業(yè)技術(shù)人員日常工作的重點。通過前面的測試數(shù)據(jù)可以得知，在正常情況下，管制員的話音的大小對于經(jīng)甚高頻發(fā)射機發(fā)射出去后的信號強度是沒有影響的，影響信號強度的是管制員的音調(diào)，也就是管制員說話的頻率。音調(diào)越高，衰減越小，信號發(fā)射出去的強度越大。意味著在相同條件下，管制員個體的語音差異，對于同一個機組飛行員在某一個位置高度接收到的信號強度是不一樣的。通常情況下，女管制員的話音有更好的識別度。另外甚高頻設(shè)備常建于邊遠臺站，必須通過各種傳輸路徑引接至語音交換系統(tǒng)，中間傳輸節(jié)點較多，信號衰減不可避免。而空管行業(yè)的特殊性，同一個信號源需分流引接至不同的系統(tǒng)，同樣會造成信號的不斷衰減，從而導(dǎo)致信號發(fā)射不出去，機組接收聲音小等問題。通過前面事例數(shù)據(jù)可以看出，針對信號的衰減情況，可以從語音交換系統(tǒng)、傳輸設(shè)備和甚高頻設(shè)備等三個方面調(diào)整通道信號的增益來補償或抵消由于信號多路徑傳輸和信號分流所造成的信號衰減，這對于通導(dǎo)維護人員具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻：

[1] 楊靜.針對民航空中管制通信系統(tǒng)可靠性的研究[J].電腦知識與技術(shù)，2013（6）：1336.

[2] 陳微波.空管甚高頻信號切比雪夫濾波器研究與實現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2003.

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