淺談信號(hào)衰減對(duì)于民航地空通信信號(hào)質(zhì)量的影響

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(hào)質(zhì)量的好壞對(duì)于空中交通指揮具有至關(guān)重要的影響。針對(duì)地空通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，分析信號(hào)衰減性能對(duì)于地空通信信號(hào)質(zhì)量的影響。并通過(guò)實(shí)例分析和對(duì)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(hào)衰減；調(diào)制度；失真度

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(zhǎng)，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(fù)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(gè)階段中與地面管制員保持通信的重要載體。其信號(hào)質(zhì)量的好壞，直接影響空管業(yè)務(wù)的開(kāi)展和航空安全。

地空通信系統(tǒng)主要依靠甚高頻電臺(tái)和語(yǔ)音交換系統(tǒng)來(lái)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(jī)多分布在邊遠(yuǎn)臺(tái)站，信號(hào)需通過(guò)光纖、微波、衛(wèi)星或 2M 電纜等多種手段傳輸[1]，最終到達(dá)語(yǔ)音交換系統(tǒng)。期間傳輸路徑較長(zhǎng)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)信號(hào)出現(xiàn)的衰減，都可能導(dǎo)致提供給管制員的 VHF 信號(hào)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(hào)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(diǎn)

地空通信系統(tǒng)的組成如圖1所示，主要由語(yǔ)音交換系統(tǒng)、傳輸設(shè)備和甚高頻設(shè)備等三個(gè)部分組成。語(yǔ)音交換系統(tǒng)的主要功能是將所有甚高頻設(shè)備的信號(hào)整合在一起，形成可遠(yuǎn)程化操作的終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端甚高頻電臺(tái)的遙控。傳輸設(shè)備將管制員指令和機(jī)組的話音通過(guò)各種傳輸手段傳至語(yǔ)音交換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的交互。甚高頻電臺(tái)則是實(shí)現(xiàn)地面管制員與機(jī)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(shí)現(xiàn)空域內(nèi)航線的覆蓋，需鋪設(shè)多個(gè)臺(tái)站的甚高頻的設(shè)備。一般甚高頻臺(tái)站多建于邊遠(yuǎn)地區(qū)，信號(hào)需通過(guò)微波、光纜或衛(wèi)星等方式引接至空管的語(yǔ)音交換系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，具有以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：

2.1 通道容量有限

國(guó)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(gè)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(shí)際可指配的信道為600多個(gè)[2]。具體到各個(gè)空管分局站的信道數(shù)更少，常出現(xiàn)相鄰兩個(gè)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(yán)重

民航地空通信系統(tǒng)采用專用頻率和專用無(wú)線設(shè)備來(lái)實(shí)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(lái)無(wú)線電干擾的頻率較高，是目前民航安全運(yùn)營(yíng)的重大隱患。

2.3 傳輸節(jié)點(diǎn)過(guò)多，信號(hào)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(guò)各種路由和傳輸設(shè)備引接至空管的語(yǔ)音交換系統(tǒng)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)造成信號(hào)的衰減。而且在語(yǔ)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(hào)源分成多路信號(hào)引接至不同系統(tǒng)。如某空管局語(yǔ)音交換系統(tǒng)就有兩套，一套主用，另一套備用；語(yǔ)音記錄儀兩套，一套主用，一套備用。意味著同一路信號(hào)至少要分成4路信號(hào)，分別引接至不同的系統(tǒng)，信號(hào)的衰減的情況嚴(yán)重。

3 信號(hào)衰減對(duì)信息輸出的影響

圖2為某分局甚高頻信號(hào)的流程圖，管制員的指令通過(guò)語(yǔ)音交換系統(tǒng)，途徑A-C-E-F-G進(jìn)入甚高頻設(shè)備發(fā)射出去；同理飛行員的語(yǔ)音通過(guò)甚高頻設(shè)備接收后，途徑G-F-E-C-A進(jìn)入語(yǔ)音交換系統(tǒng)，傳至管制員。為分析信號(hào)途徑各個(gè)節(jié)點(diǎn)的衰減情況，采用音頻表一端模擬管制員的語(yǔ)音，另一端測(cè)試相應(yīng)的信號(hào)值。

3.1 模擬1000HZ信號(hào)，測(cè)試點(diǎn)A至E的信號(hào)衰減

將管制員放大器導(dǎo)線剝開(kāi)，連接音頻表，音頻表模擬發(fā)射0至-50dbm，1000HZ信號(hào)的管制員語(yǔ)音，然后分別在線架測(cè)試點(diǎn)C和測(cè)試點(diǎn)E（即信號(hào)在傳輸設(shè)備輸入位置）測(cè)得各信號(hào)值，如表1所示。表1中信號(hào)值表明，在信號(hào)強(qiáng)度在0dbm至-10dbm區(qū)間時(shí)，輸入語(yǔ)音交換系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度值變化不影響線架端E測(cè)得信號(hào)值，即實(shí)際管制員使用地空通信時(shí)，當(dāng)發(fā)話語(yǔ)音信號(hào)強(qiáng)度在0dbm至-10dbm區(qū)間時(shí)，無(wú)論管制員發(fā)話聲音大小，從語(yǔ)音交換系統(tǒng)出來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度均無(wú)明顯變化。

當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度在-50dbm至-25dbm區(qū)間時(shí)，輸入信號(hào)強(qiáng)度越小，在測(cè)試點(diǎn)A和E的信號(hào)值越小，呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。而當(dāng)斷開(kāi)測(cè)試點(diǎn)D時(shí)（斷開(kāi)備用系統(tǒng)的信號(hào)），測(cè)試點(diǎn)E的值與測(cè)試點(diǎn)A的值基本一致，而與不斷開(kāi)D點(diǎn)測(cè)得的值相差7 dbm，說(shuō)明在引接了備份系統(tǒng)B后，信號(hào)衰減了7dbm。模擬600HZ、1000HZ、2000HZ信號(hào)測(cè)試點(diǎn)A至G的信號(hào)衰減，，當(dāng)發(fā)話語(yǔ)音信號(hào)強(qiáng)度在-10dbm至0dbm區(qū)間時(shí)，無(wú)論管制員發(fā)話聲音大小，進(jìn)入甚高頻發(fā)射機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度均無(wú)明顯變化，影響衰減值的主要因素是語(yǔ)音信號(hào)頻率范圍，即管制員的音調(diào)。

3.2 調(diào)整語(yǔ)音交換系統(tǒng)A和傳輸設(shè)備增益測(cè)試點(diǎn)G的信號(hào)衰減

語(yǔ)音信號(hào)在經(jīng)過(guò)備用語(yǔ)音交換系統(tǒng)B分流后，信息強(qiáng)度出現(xiàn)明顯拉低的現(xiàn)象，通過(guò)調(diào)整語(yǔ)音交換系統(tǒng)或傳輸設(shè)備的增益，可以抵消信號(hào)分流造成的衰減，如表2所示。

3.3 調(diào)整發(fā)射機(jī)的ALC增益，測(cè)試信號(hào)的技術(shù)指標(biāo)

在甚高頻發(fā)射機(jī)音頻口用綜測(cè)儀輸入1000HZ，不同強(qiáng)度的音頻信號(hào)，測(cè)試甚高頻發(fā)射機(jī)的調(diào)制度和失真度以及在調(diào)整甚高頻發(fā)射機(jī)ALC參數(shù)后相同輸入信號(hào)測(cè)出的調(diào)試度和失真度。

當(dāng)甚高頻發(fā)射機(jī)ALC參數(shù)為0dbm時(shí)，調(diào)制度為90%時(shí)，在0dbm～-20dbm不滿足甚高頻技術(shù)規(guī)范《MH_T 4001.1-2016語(yǔ)音通信系統(tǒng)技術(shù)》中“調(diào)制度設(shè)置為90%，調(diào)制信號(hào)在-20dbm～9dbm范圍變化時(shí)，測(cè)試調(diào)制度應(yīng)在80%～95%范圍內(nèi)?！钡囊?。當(dāng)甚高頻發(fā)射機(jī)ALC參數(shù)為-10dbm時(shí)，調(diào)制度為90%時(shí)，滿足甚高頻技術(shù)規(guī)范要求。換個(gè)角度說(shuō)對(duì)于一般管制員的話音，當(dāng)發(fā)射機(jī)的增益ALC設(shè)置為-10dbm或-15dbm時(shí)，對(duì)于語(yǔ)言通話的質(zhì)量有著明顯的改善。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(diǎn)。通過(guò)前面的測(cè)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(duì)于經(jīng)甚高頻發(fā)射機(jī)發(fā)射出去后的信號(hào)強(qiáng)度是沒(méi)有影響的，影響信號(hào)強(qiáng)度的是管制員的音調(diào)，也就是管制員說(shuō)話的頻率。音調(diào)越高，衰減越小，信號(hào)發(fā)射出去的強(qiáng)度越大。意味著在相同條件下，管制員個(gè)體的語(yǔ)音差異，對(duì)于同一個(gè)機(jī)組飛行員在某一個(gè)位置高度接收到的信號(hào)強(qiáng)度是不一樣的。通常情況下，女管制員的話音有更好的識(shí)別度。另外甚高頻設(shè)備常建于邊遠(yuǎn)臺(tái)站，必須通過(guò)各種傳輸路徑引接至語(yǔ)音交換系統(tǒng)，中間傳輸節(jié)點(diǎn)較多，信號(hào)衰減不可避免。而空管行業(yè)的特殊性，同一個(gè)信號(hào)源需分流引接至不同的系統(tǒng)，同樣會(huì)造成信號(hào)的不斷衰減，從而導(dǎo)致信號(hào)發(fā)射不出去，機(jī)組接收聲音小等問(wèn)題。通過(guò)前面事例數(shù)據(jù)可以看出，針對(duì)信號(hào)的衰減情況，可以從語(yǔ)音交換系統(tǒng)、傳輸設(shè)備和甚高頻設(shè)備等三個(gè)方面調(diào)整通道信號(hào)的增益來(lái)補(bǔ)償或抵消由于信號(hào)多路徑傳輸和信號(hào)分流所造成的信號(hào)衰減，這對(duì)于通導(dǎo)維護(hù)人員具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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