關(guān)于甚高頻遙控臺電磁環(huán)境影響的研究

袁博

摘 要：甚高頻遙控臺是遙控臺的一種，在現(xiàn)代航空領(lǐng)域價值突出，研究表明，甚高頻遙控臺會受到電磁環(huán)境影響，通信效果難以保證?；诖?，本文以甚高頻遙控臺系統(tǒng)構(gòu)成以及工作原理作為切入點(diǎn)，給予簡述，再以此為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)論述甚高頻遙控臺電磁環(huán)境影響因素，并給出應(yīng)對措施，以期通過分析明晰理論，為后續(xù)機(jī)場、飛機(jī)相關(guān)通信活動的完善提供參考。

關(guān)鍵詞：甚高頻遙控臺；電磁環(huán)境；同頻多址；信道

中圖分類號：V351.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0245-02

前 言

甚高頻（Very high frequency，VHF）是指頻帶在30～300MHz之間的無線電電波，其頻帶高于高頻（HF）、低于特高頻（UHF），一般應(yīng)用于各地的航空作業(yè)中，包括飛機(jī)之間、飛機(jī)與地面的通信活動等。結(jié)合當(dāng)前工作經(jīng)驗(yàn)，研究人員多次發(fā)現(xiàn)甚高頻遙控臺的作業(yè)受到電磁環(huán)境影響，造成信號失真甚至通信活動失效，給飛機(jī)飛行、導(dǎo)航和地面工作造成困擾，分析甚高頻遙控臺電磁環(huán)境影響因素以及應(yīng)對方式十分必要。

1 甚高頻遙控臺系統(tǒng)構(gòu)成以及工作原理

1.1 甚高頻遙控臺系統(tǒng)構(gòu)成

甚高頻遙控臺系統(tǒng)包括多個模塊，較為重要的是發(fā)射模塊、接收模塊、天線系統(tǒng)、控制模塊、轉(zhuǎn)換接口以及定向耦合器，此外還包括其他硬件設(shè)施以及信號處理器等附屬模塊。發(fā)射模塊主要用于信號發(fā)射，對應(yīng)的，接收模塊用于信號接收，天線系統(tǒng)是信號發(fā)射、接收的的媒介，控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)更換頻帶、保證通信活動滿足實(shí)際工作要求，轉(zhuǎn)換接口負(fù)責(zé)信號轉(zhuǎn)換處理，切換數(shù)字信號和模擬信號，定向耦合器則負(fù)責(zé)將一些存在內(nèi)在聯(lián)系的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)耦合，共同工作?，F(xiàn)代航天工作涉及到的工作內(nèi)容更為復(fù)雜，為保證無線電信號全覆蓋、大面積覆蓋，在原有控制模塊的基礎(chǔ)上還會增加一些通信地址，形成一個主控系統(tǒng)、多個子系統(tǒng)配置的通信機(jī)制。

1.2 甚高頻遙控臺工作原理

甚高頻遙控臺的一切工作是圍繞兩個核心環(huán)節(jié)展開的，即信號發(fā)射、信號接收。在信號的發(fā)射階段，工作起點(diǎn)是管制區(qū)，信號可由飛機(jī)發(fā)出，也可以由地面發(fā)出，管制員的語音信號會經(jīng)內(nèi)話系統(tǒng)處理，改變?yōu)榭梢员孀R的無線電信號，再由傳輸系統(tǒng)進(jìn)入甚高頻遙控臺的發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)內(nèi)部會對該信號進(jìn)行調(diào)制、濾波、放大處理，使其傳輸能力得到強(qiáng)化，再以直線方式發(fā)射到空域、地面。在信號的接收階段，接收機(jī)是各項(xiàng)工作的中心，通常情況下，即便是非定向發(fā)射的無線電信號也能夠被甚高頻遙控臺捕捉，系統(tǒng)工作高程也可以輕松達(dá)到6000m以上。接收機(jī)完成信號接收后，會首先進(jìn)行濾波降噪處理，排除噪音，針對核心信號實(shí)現(xiàn)提純、放大，再將其輸入傳輸系統(tǒng)，由內(nèi)話系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，將無線電信號轉(zhuǎn)化為可辨識的數(shù)字信號，供人員讀取。系統(tǒng)工作的基本模式如圖1所示。

2 甚高頻遙控臺電磁環(huán)境影響

2.1 模擬實(shí)驗(yàn)

為了解甚高頻遙控臺電磁環(huán)境影響因素和級別，擬定模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)選取西北某地進(jìn)行，觀察的主要指標(biāo)為接收端信號強(qiáng)度，地點(diǎn)分別為市區(qū)內(nèi)、機(jī)場，變量分別為發(fā)射端信號強(qiáng)度、電磁干擾水平以及信道狀況，實(shí)驗(yàn)共分為兩組：

第一組為市區(qū)內(nèi)實(shí)驗(yàn)，共進(jìn)行9次，第1～3次實(shí)驗(yàn)，取固定發(fā)射端信號強(qiáng)度和電磁干擾水平（人工控制），調(diào)整信道狀況，改變通信信號密度，了解接收端信號強(qiáng)度。第4～6次實(shí)驗(yàn)，取取固定發(fā)射端信號強(qiáng)度和信道狀況，調(diào)整電磁干擾水平（人工控制），了解接收端信號強(qiáng)度。第7～9次實(shí)驗(yàn)，取固定電磁干擾水平（人工控制）以及信道狀況，調(diào)整發(fā)射端信號強(qiáng)度，了解接收端信號強(qiáng)度。

第二組實(shí)驗(yàn)分別在機(jī)場環(huán)境下進(jìn)行，流程與第一組實(shí)驗(yàn)相同，共進(jìn)行9次，第10～12次實(shí)驗(yàn)，取固定發(fā)射端信號強(qiáng)度和電磁干擾水平（人工控制），調(diào)整信道狀況，改變通信信號密度，了解接收端信號強(qiáng)度。第13～15次實(shí)驗(yàn)，取取固定發(fā)射端信號強(qiáng)度和信道狀況，調(diào)整電磁干擾水平（人工控制），了解接收端信號強(qiáng)度。第16～18次實(shí)驗(yàn)，取固定電磁干擾水平（人工控制）以及信道狀況，調(diào)整發(fā)射端信號強(qiáng)度，了解接收端信號強(qiáng)度。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果上看，第一組實(shí)驗(yàn)和第二組實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)帶有相近的規(guī)律性，即發(fā)射端信號強(qiáng)度、電磁干擾水平以及信道擁堵程度會直接影響接收端信號強(qiáng)度，第一組實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)如表1所示。

第二組實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)如表2所示。

2.3 結(jié)果分析

結(jié)果上看，信號強(qiáng)度、電磁干擾、信道狀況是甚高頻遙控臺電磁環(huán)境的三個核心要素，在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)射端信號強(qiáng)度越強(qiáng)、電磁干擾越弱、信道狀況越好，接收端信號強(qiáng)度越高、可辨識度也越清晰。但市區(qū)環(huán)境和機(jī)場環(huán)境下，接收端信號強(qiáng)度又存在明顯區(qū)別，當(dāng)甚高頻遙控臺在市區(qū)內(nèi)進(jìn)行作業(yè)時，即便變量條件較好，接收端信號強(qiáng)度也低于80%，而機(jī)場環(huán)境下則能達(dá)到95%以上，這也證明了甚高頻遙控臺對工作環(huán)境的要求。

2.4 相關(guān)影響的應(yīng)對措施

2.4.1 合理選擇建設(shè)地點(diǎn)

結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)甚高頻遙控臺電磁環(huán)境復(fù)雜，可能受到多重因素影響，其中包括工作環(huán)境，因此應(yīng)在實(shí)際工作中合理選擇甚高頻遙控臺建設(shè)地點(diǎn)。建設(shè)地點(diǎn)的選擇應(yīng)首先避免存在大量電磁活動的環(huán)境，如市區(qū)、居民小區(qū)或者發(fā)電廠、金屬礦場等[1]。此外，由于甚高頻遙控臺發(fā)射的多為直線電波，應(yīng)在建設(shè)時選取較為空曠的地點(diǎn)，避免各類障礙物帶來的不利影響。

在甚高頻遙控臺投入使用后，為保證其工作能力，也要強(qiáng)化對周邊環(huán)境的管理，避免其他產(chǎn)生無線電信號的設(shè)備進(jìn)入甚高頻遙控臺工作區(qū)域，如果附近存在電力設(shè)施，也應(yīng)在條件允許的情況下采用繞道設(shè)計(jì)或者調(diào)整位置。如甚高頻遙控臺附近建有電力纜線，可取弧形設(shè)計(jì)，繞過甚高頻遙控臺工作區(qū)域，同時改變纜線對地高度，在確保安全性的情況下適當(dāng)予以降低[2]。

2.4.2 定期進(jìn)行檢修

所有甚高頻遙控臺在長期工作中都會面臨部件老化、結(jié)構(gòu)連接松動等問題，這些問題同樣會對其通信活動產(chǎn)生影響，可行的應(yīng)對方式是定期進(jìn)行檢修。結(jié)合當(dāng)前甚高頻遙控臺各類設(shè)備工作的基本情況，整體檢修間隔以三周到一個月為宜，一些特殊部件的檢修間隔可適當(dāng)縮短，如天線、信號發(fā)射器等。針對天線的檢修應(yīng)以信號接收能力為核心指標(biāo)，了解各個階段天線接收信號的強(qiáng)度，對于出現(xiàn)信號強(qiáng)度明顯下降的時間段，要求深入分析原因，查看天線陣是否存在陣元破損，工作覆蓋面是否過小等，及時給予優(yōu)化。甚高頻遙控臺的硬件設(shè)備也應(yīng)給予定期檢查，如電力連接線路的穩(wěn)定性的、蓄電池或供電系統(tǒng)的安全性等。注意線路是否存在短路、焦黑情況，并輕輕搖動線路判斷其連接是否有效，供電系統(tǒng)應(yīng)遠(yuǎn)離水源，且具備至少一個備用電源，保證系統(tǒng)能夠正常工作[3]。

2.4.3 同頻多址技術(shù)

同頻多址技術(shù)即相同頻帶、不同地址，這種共享與信道擠占、擁堵不同，其工作方式是將信道頻帶分割為若干更窄的互不相交的頻帶（稱為子頻帶），每一個子頻帶對應(yīng)一個地址，這一方式可以保證對應(yīng)頻帶下的通信信號得到更廣泛的接收，也能實(shí)現(xiàn)信道的共享，即便某一個信道內(nèi)的信號可辨識度不足、噪音較大，接收端也可以通過分析其他子頻帶的信號完成讀取工作，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使同頻多址技術(shù)的應(yīng)用空間較為廣闊，國外部分地區(qū)已經(jīng)在民用航空工作中應(yīng)用了該技術(shù)，我國也可在后續(xù)工作中更多嘗試。

3 總 結(jié)

通過分析甚高頻遙控臺電磁環(huán)境影響，了解了相關(guān)理論內(nèi)容。甚高頻遙控臺在現(xiàn)代航空領(lǐng)域作用突出，其構(gòu)成和工作原理基本固定，在實(shí)際工作中會受到一些因素的影響，通信效果難以保證。實(shí)驗(yàn)證明，信號強(qiáng)度、電磁干擾、信道狀況會影響甚高頻遙控臺的工作，后續(xù)工作中，合理選擇建設(shè)地點(diǎn)、應(yīng)用同頻多址技術(shù)、強(qiáng)化管理和檢修可以應(yīng)對上述問題，使甚高頻遙控臺工作有序進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]周道剛，楊紅新，吳安坤.民航甚高頻遙控臺雷擊事故原因分析[J].現(xiàn)代建筑電氣，2017，8（09）：36～39.

[2]符家祺.淺談甚高頻（VHF）遙控臺及數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)在直升機(jī)地空通信中的應(yīng)用[A].中國航?？萍純?yōu)秀論文集（2014）[C].2015：9.

[3]甚高頻（VHF）遙控臺及數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)在直升機(jī)地空通信中的應(yīng)用[A].中國航海學(xué)會救助打撈專業(yè)委員會.第八屆中國國際救撈論壇論文集[C].2014：4.

收稿日期：2018-3-15

作者簡介：袁 博（1976-），男，工程師，碩士，主要從事民航無線電干擾排查，通信導(dǎo)航監(jiān)視業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工作。