基于外場綜合測試技術的空管VHF系統(tǒng)維護研究

張鏹

摘 要：文章針對VHF地空通信共用系統(tǒng)原理、技術指標等方面進行研究，創(chuàng)新地提出一種在外場對發(fā)射機信號進行開環(huán)測試的維護方案。文章通過分析VHF共用系統(tǒng)性能，探討了空管地空通信發(fā)射系統(tǒng)不停機的整體性維護方案，提高了地空通信技術保障工作的效率和安全性。

關鍵詞：VHF；地空通信；甚高頻共用系統(tǒng)

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）20-0012-02

1 概 述

隨著空中交通管制扇區(qū)的不斷增設，管制對地空通信設備的穩(wěn)定性和可靠性不斷提高，致使地空通信系統(tǒng)的維護難度不斷增加。隨著甚高頻臺站內的電臺數量急劇增加，技術保障工作難以局限在廠家指導的VHF發(fā)射單機停機測試，需要研究一種針對共用系統(tǒng)和天饋組件的整體預防性檢測和維護保障手段。

VHF發(fā)射臺外場綜合測試技術是借鑒監(jiān)視專業(yè)二次雷達測試應答機、導航外場測試天線的思路，對地空通信專業(yè)有重大戰(zhàn)略意義和實踐價值的技術保障方案。

2 共用系統(tǒng)的維護技術

隨著電臺的老化，周期性維護的頻次和成本越來越高。甚高頻電臺的維護需要對逐個信道進行測試，只能在航班量下降后輪流停機實施。

不僅維護代價高，而且對管制現場的運行造成隱患和不利。許多重要的航路VHF發(fā)射臺站承擔著多重管制扇區(qū)保障任務，需要一種技術保障方式的創(chuàng)新來提高效率。

2.1 傳統(tǒng)維護方式

傳統(tǒng)維護通過斷開待測電臺與系統(tǒng)之間的連接，使用射頻測試儀表對單機指標進行檢查。根據MH4001.2-1995文件，對甚高頻電臺的輸出功率標準規(guī)定：輸出功率達到額定值的90%以上，頻率偏差小于2 ppm。

（歐洲甚高頻測試標準ETSI EN 300 676-1規(guī)定：在標準測試環(huán)境下功率調至最大輸出功率，測量偏差值不大于±1.5 dB）。目前區(qū)管甚高頻發(fā)射機設定功率50 W，47 dBm，根據國家標準要求，功率大于45 W即可認為正常。傳統(tǒng)VHF發(fā)射機測試示意圖，如圖1所示。

2.2 外場綜合測試方式

外場綜合測試自2013年起研究并搭建綜合測試系統(tǒng)原型。針對傳統(tǒng)單機測試的不足，通過測試發(fā)射機開環(huán)射頻信號的方式，可對在用甚高頻電臺進行系統(tǒng)性測試。該方式為RS、PAE、SELEX及國產商不同型號下的發(fā)射臺站提供定量的檢測維護，并對偏離定標值的特定信道進行針對性維護維修，為臺站的不停機維護提供一種新的量化測試思路。VHF發(fā)射外場綜合測試示意圖，如圖2所示。

3 外場綜合檢測方案分析

3.1 綜合測試原理

被測發(fā)射機輸出的功率信號，通過射頻鏈路一系列器件和天饋將射頻信號發(fā)射出去。開環(huán)鏈路功率損耗可分為2部分：臺站共用系統(tǒng)鏈路損耗和自由空間損耗。后者可根據的理論計算得出電磁波在傳輸路徑中的衰落，依據的原理如下：

通過在100 m以外固定點依次對各信道進行測試，綜合測試得到發(fā)射臺站開環(huán)鏈路綜合功率。由于空間損耗相對固定，因此可以推算出臺站共用系統(tǒng)鏈路質量情況，從而實現發(fā)射臺站總體的設備情況測試。

3.2 共用系統(tǒng)性能分析

外場天線、射頻檢測裝置、數據傳輸模塊構成了測試系統(tǒng)的主體。在綜合檢測系統(tǒng)中，外場天線相對固定位置接收到無線信號。通過射頻檢測模塊接收所測頻點的頻譜特性和調制功率，然后進行信號特征比對識別，從而判讀出被測發(fā)射機及發(fā)射鏈路性能和穩(wěn)定性指標。

以某臺站SELEX 4信道共用天線系統(tǒng)為例，耦合器組件（腔體濾波器插損1.5 dB計）衰減約為3 dB，其他如圖4所示。

考慮線纜衰減約為1 dB。因此，總的射頻鏈路的損耗以最壞情況值計算，大約在3+0.8+0.3+1=4.2 dB。

如果天饋或射頻部件接觸不良，使得額外衰減大于1 dB，即使以駐波比為1的理想情況下，實際能發(fā)射到空中的無線電波功率遠小于標準值。

由于有用信號不足，而背景干擾強度恒定，對部分臨界位置的機組接收機而言，一種可能的結果就是管制的發(fā)射信號不能達到最低信噪比。對此可以用及時檢查天饋系統(tǒng)，減少射頻損失。

3.3 實際案例與進一步的研究方向

根據2014年上海區(qū)管首次本場甚高頻發(fā)射臺測試的結果，判斷本場設備中第三信道功率測試指標差距明顯較大，后續(xù)驗證中確實排查出了電臺頻率準確度和天饋的問題，準確高效地完成了換季維護。見表1。

由于外界因素對測試的影響測試指標的穩(wěn)定性研究，因鏈路環(huán)節(jié)不確定因素導致標準功率漂移，在測試設計中需要進一步研究相關變量，以及發(fā)射機其他參數（功率、調制靈敏度等）對檢測數值的影響程度。

4 結 語

基于外場綜合測試的VHF發(fā)射系統(tǒng)維護是一種安全可靠的檢測方式。由于只在發(fā)射臺站天饋外增加開環(huán)功率測試點，不會對臺站原有的發(fā)射功率和頻率等指標造成任何影響。相較目前當前人工進行的發(fā)射機逐個停機維護方案，該技術方案可利用臺站現有設施，增設外場引接無線電測試儀表檢測點，節(jié)約了維護停機時間成本，也可對故障信道的故障點作出預判，提高設備檢修的效率。

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