甚高頻收發(fā)信機R/S X U 2 5 0的研究與改進方向

計惠玲

（中國民用航空西北地區(qū)空中交通管理局，西安 710082）

航空是最有發(fā)展?jié)摿Φ倪\輸方式，具有明顯的速度優(yōu)勢，在世界各國，都呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，在未來，隨著私人飛行器的開放，終將成為最普遍的交通方式，甚高頻地對空通信是民航通信的主要方式，但隨著飛行流量的增加，甚高頻通信設(shè)備的廣泛應(yīng)用、頻點的增加，對甚高頻通信的質(zhì)量明顯提高[1]。本文簡單的分析民航甚高頻收發(fā)信機的設(shè)計策略。

1 民航甚高頻收發(fā)信機

民航甚高頻收發(fā)信機是最常用的甚高頻單體系統(tǒng)，按照設(shè)備包括VHF便攜收發(fā)信機、VHF單體收發(fā)信機、VHF共用天線系統(tǒng)等，其中VHF最為常用，包括本地臺、VHF遙控臺。VHF單體收發(fā)信機適用于通信波道少，天線場地充足的機場。VHF遙控臺適合航路地空通信，能夠解決航路或區(qū)域內(nèi)的全程通信覆蓋。甚高頻系統(tǒng)發(fā)展歷史比較短，在我國首個OTE DTR設(shè)備開始使用不足20年，而到現(xiàn)在正在使用的型號有PAE系統(tǒng)、R/S XU250、R/S4200設(shè)備，本文以R/S XU250簡單介紹甚高頻設(shè)備[2]。

2 民航甚高頻收發(fā)信機概述-以R/S XU250型號為例

2.1 基本設(shè)計

R/S XU250設(shè)計并不復雜，但元件也較多，主要包括五大部分，包括電源、主控、接收、頻率源、高功放，VHF-AMP模塊由模擬電路組成，其組成部分主要包括中頻信號輸入放大、射頻信號預放大、增益控制電路、射頻輸出檢測dial怒、功放管溫度監(jiān)測電路、增益控制電路、射頻輸出檢測電路、發(fā)光二級管射頻單向收發(fā)隔離電路、輸出開關(guān)控制電路等。R/S XU250采用模塊化設(shè)計，每個模塊的功能非常的明晰，但電路的集成非常的精密。工作、維護、本地管理都在管理模塊中，有不同的結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的管理目的選擇不同的線路插卡類型，與不同的工作環(huán)境匹配，用于支持不同的外部接口、系統(tǒng)顯示[3]。每個主要模塊都有一個處理所有功能的微處理器，后者可以單獨支持工作、維護、測試。

2.2 性能測試

發(fā)信機測量的參數(shù)主要包括載波輸出功率、發(fā)射機載波率誤差、調(diào)制靈敏度、調(diào)制限制、放射機音頻失真系數(shù)。以載波輸出功率為例，其是指在無調(diào)制下，一個射頻周期供給標準輸出負荷平均功率。接收機測試參數(shù)包括接收機靈敏度測量、靜噪門限開啟靈敏度測量、音頻諧波失真，以接收機靈敏度為例，其是指接收機可以接收到且能正常工作的最低信號強度[4]。進行民航甚高頻收發(fā)信機的參數(shù)分析，是進行設(shè)備性能、故障分析、改造效果分析的基本方法。

2.3 改造方向

民航甚高頻收發(fā)信機結(jié)構(gòu)較復雜，以R/S XU250為例，包括電源、主控、接收、頻率源、高功放，每許多功能均集成在一個模塊下，模擬電路可以實現(xiàn)多種功能。但因為發(fā)射的功率大、溫度高，故障發(fā)生率也相對較高，檢測比較困難，因大部分電路采用的是模擬元件，可以實現(xiàn)反向分析，可以進行修復操作。在出現(xiàn)故障時，往往更換主控，維修費用高，可以進行細節(jié)上的改造、升級，進行各個測試點信號測試，以判斷各個模塊、各個測試點的電容與電阻是否存在異常，發(fā)現(xiàn)異常的信號，可以反向推斷是否存在故障。VHF-AMP是該機器的核心，但手冊中不提供具體的電路圖、線路圖，需要拆卸，進行內(nèi)部檢測，以判斷是否為原件故障，若可以拆卸，對于故障元件可以進行拆卸更換，或采取其他方式替換模擬電路的功能。

除進行硬件升級外，還可進行軟件設(shè)計，特別是在升級R/S XU250接受模塊、高功放模塊時，需要進行軟件升級，設(shè)計好的信號質(zhì)量處理策略。VHF的信號處理基本流程，濾波器處理信號，輸出信號，識別信號，調(diào)整參數(shù)，再次進行濾波器處理輸出，形成一個良好的訊號。信號處理主要利用傅立葉變換分析，找到VHF信號頻率，區(qū)分出噪聲頻率，調(diào)整切比雪夫濾波器帶通參數(shù)，濾去噪聲頻率，保留VHF頻率成分[4]。近年來，隨著通信、雷達、廣播等技術(shù)發(fā)展，對信號處理剔除了更高的要求，進行高頻收發(fā)信機改造，首先需要從濾波器著手。以下簡單的介紹自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)LMS算法。

均方誤差（MSE）是目前最簡單常用的自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)LMS算法，基本函數(shù)：定位F（e（k））=ε（k）=E（e（k）-2d（k）y（k）＋y2（k）]，如果來自于陣列信號的線性組合是構(gòu)成自適應(yīng)濾波器的輸出信號，則其中x（k）、w（k）分別是輸出信號以及自適應(yīng)濾波器系數(shù)向量。在線性組合其以及有限脈沖響應(yīng)濾波器情況下，目標函數(shù)為E[d2（K）]-2WTP+WTRW，其中P=E[d（k）x（k）]表示期望信號和輸出信號之間的互相關(guān)向量。目標函數(shù)ε和抽頭權(quán)值系數(shù)組成了二次函數(shù)，向量P和矩陣R已知，則MES函數(shù)允許求解權(quán)向量W[5]。這種自適應(yīng)算法，可以通過調(diào)整自身的參數(shù)，適應(yīng)不同波段信號，以獲得最理想的濾波效果，減輕來自于噪聲的干擾。

3 結(jié)束語

民航甚高頻收發(fā)信機仍然在不斷發(fā)展之中，本文以R/S XU250設(shè)備為例，簡單的介紹性能測試、改造方向。在實踐過程中，民航甚高頻收發(fā)信機還常遇到臺點數(shù)多、傳輸速度高的兩個問題，在進行硬軟件升級時，還需要考慮串口服務(wù)器、多線程編程設(shè)計。進行改造時，加強參數(shù)的監(jiān)測，評估改造的效果，以確保改造符合儀器設(shè)備的性能要求。

[1] 李朋念.OTE DTR100甚高頻收發(fā)信機電源模塊相關(guān)原理及故障檢修[J].數(shù)字通信世界，2017，（04）：243，245.

[2] 劉輝.R&S XU250甚高頻收發(fā)信機疑難故障維修一例[J].科技展望，2014，（16）：221.

[3] 翁太偉.甚高頻收發(fā)信機故障分析與檢修[J].電子制作，2013，（11）：185.

[4] 張瑞文.RS甚高頻收發(fā)信機集中監(jiān)控信號的采集方案優(yōu)化[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，32（03）：76-77.

[5] 謝來陽，廖新華，肖炎榮.OTE GTR-100甚高頻收發(fā)信機頻率合成器原理及故障檢修[J].空中交通管理，2017，（05）：30-31，15.