儀器儀表在甚高頻通信測(cè)試中的應(yīng)用研究

孫瑞

中電科儀器儀表有限公司 山東青島 2 6 6 5 5 5

甚高頻地空通信是民用航空運(yùn)輸和交通控制的重要組成部分，是保障民航運(yùn)輸安全的重要手段。近年來(lái)，隨著民航業(yè)的快速發(fā)展，航班流量不斷增加，對(duì)空中交通管制部門的保障能力要求越來(lái)越高，對(duì)管制手段的可靠及有效性要求越來(lái)越高，對(duì)地空指揮通信質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。而通信質(zhì)量的要求主要體現(xiàn)在通信覆蓋范圍以及通話效果，所以這也對(duì)通信設(shè)備的保障水平提出了更高的要求。

1 儀器儀表功能及原理

目前測(cè)試甚高頻設(shè)備主要使用綜合測(cè)試儀和頻譜分析儀。

綜合測(cè)試儀是一種集各種電子測(cè)量?jī)x器于一體的無(wú)線電測(cè)試儀器，它內(nèi)置信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、頻率偏差計(jì)、音頻電壓表、示波器、失真計(jì)、濾波器、頻譜儀、調(diào)制解調(diào)功能，通過(guò)自身的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)，經(jīng)過(guò)被測(cè)設(shè)備后，分析比較測(cè)試結(jié)果，可以大大簡(jiǎn)化測(cè)試步驟和縮短測(cè)試時(shí)間。一臺(tái)綜合測(cè)試儀就可以完成甚高頻電臺(tái)收發(fā)參數(shù)、饋線、天線、濾波器、射頻連接器件等絕大多數(shù)的測(cè)試目標(biāo)，已經(jīng)成為日常維護(hù)不可缺少的工具[1]。

頻譜分析儀是一種分析頻域信號(hào)的測(cè)試儀器。通過(guò)使用具有連續(xù)變化的中心頻率的窄帶帶通濾波器選通被測(cè)信號(hào)，依次選擇信號(hào)中的相應(yīng)頻率分量以圖形方式顯示頻率和頻譜圖的信號(hào)幅度分布，在儀表屏幕上顯示頻率和信號(hào)電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系。早期是用于對(duì)未知信號(hào)的觀察，而后發(fā)展為對(duì)信號(hào)參數(shù)的測(cè)試。

頻譜分析儀可以完成的測(cè)試功能如下：

（1）信號(hào)頻率的測(cè)試。通過(guò)信號(hào)頻率選通的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率的測(cè)試，同時(shí)提供頻點(diǎn)標(biāo)記功能，便于測(cè)試人員觀察。

（2）信號(hào)幅度的測(cè)試。絕對(duì)測(cè)試：頻譜分析儀通過(guò)內(nèi)置幅度校正進(jìn)行幅度測(cè)量，可以直接用光標(biāo)定位，測(cè)試精度較高。相對(duì)測(cè)試：通過(guò)寬頻范圍掃描進(jìn)行信號(hào)幅度相對(duì)測(cè)試。

（3）信號(hào)失真的測(cè)試。通過(guò)顯示信號(hào)的每個(gè)諧波幅度來(lái)確定失真的幅度，還可以直接測(cè)試信號(hào)的互調(diào)失真。

（4）調(diào)制信號(hào)的調(diào)制度可以直接測(cè)試信號(hào)的幅度調(diào)制度。

（5）頻率穩(wěn)定度的測(cè)試。

（6）噪聲的測(cè)試。

（7）通過(guò)選件跟蹤信號(hào)發(fā)生器，可以具備網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試功能。

（8）用頻譜分析功能，分析突發(fā)的信號(hào)。

（9）通過(guò)小信號(hào)分析功能進(jìn)行干擾測(cè)試。

2 儀器儀表在民航甚高頻通信測(cè)試中的應(yīng)用

民航所使用的甚高頻設(shè)備，如果要保證良好的通信質(zhì)量，必須對(duì)設(shè)備的頻率準(zhǔn)確度、收發(fā)信號(hào)強(qiáng)度、雜散、器件衰減等方面提出較高的要求。而綜測(cè)儀和頻譜分析儀的以上功能在民用航空甚高頻測(cè)試方面有很好地應(yīng)用場(chǎng)景。

2.1 頻率準(zhǔn)確度測(cè)試

甚高頻設(shè)備的發(fā)射頻率是發(fā)射機(jī)測(cè)試的重要指標(biāo)，發(fā)射機(jī)的頻率準(zhǔn)確度綜合測(cè)試儀、頻率計(jì)、頻譜分析儀可以執(zhí)行相同的功能。其中頻率計(jì)和頻譜分析儀測(cè)試精度更高，頻譜儀測(cè)試頻率是通過(guò)內(nèi)置的基于鎖相環(huán)電路的本地振蕩器確定測(cè)試精度。如常用的RS公司的FSH3型號(hào)頻譜分析儀，內(nèi)置高精度1Hz分辨率頻率計(jì)數(shù)器和光標(biāo)計(jì)數(shù)器，頻率讀數(shù)分辨率最高可達(dá)10Hz，可以對(duì)極低電平信號(hào)執(zhí)行非常精確的頻率測(cè)試[2]。

2.2 信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)試

綜合測(cè)試儀、功率計(jì)、頻譜分析儀可以完成信號(hào)強(qiáng)度（功率）的測(cè)試。綜合測(cè)試儀、功率計(jì)測(cè)試較為方便，而頻譜分析儀在測(cè)量載波信號(hào)功率方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。頻譜分析儀有頻段選擇功能，對(duì)多載波信號(hào)功率、功率密度、平均功率（大幅度變化的信號(hào)）和頻帶中的總功率（擴(kuò)頻信號(hào)）能夠直觀地顯示；此外，頻譜分析儀具有更高的測(cè)量精度和校準(zhǔn)功能，可以在測(cè)試中去除由連接的饋線及射頻元器件帶來(lái)的測(cè)試誤差，使測(cè)試精度更高。部分頻譜儀配備功率探頭選件，可以擴(kuò)大測(cè)試范圍，測(cè)試強(qiáng)度較高信號(hào)更加方便。

2.3 干擾信號(hào)的測(cè)試

無(wú)線電干擾一直是困擾民航通信的重要問題，干擾的產(chǎn)生會(huì)直接影響地空通信質(zhì)量，縮短通信距離，造成導(dǎo)航員與空中交通管制員之間的通話困難，嚴(yán)重影響飛行安全[3]。近年來(lái)，隨著各種無(wú)線電設(shè)備的增加，特別是無(wú)繩電話和調(diào)頻廣播電臺(tái)不規(guī)范的超大功率發(fā)射，對(duì)民用無(wú)線電專用頻段的干擾日益嚴(yán)重，對(duì)于干擾的排查，除了加強(qiáng)與當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理部門的溝通和協(xié)調(diào)外，作為維護(hù)人員，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除無(wú)線電干擾已成為當(dāng)前必須面對(duì)的問題，在實(shí)際應(yīng)用中，可以運(yùn)用場(chǎng)強(qiáng)儀、頻譜儀加定向天線的方法對(duì)來(lái)自地面的干擾做一個(gè)初步地判斷[4]。

民用航空受到的干擾來(lái)自兩個(gè)方面，一是空中干擾，鑒于甚高頻信號(hào)的空間波傳播特性，確定干擾源較為困難，此類干擾更多依靠當(dāng)?shù)責(zé)o線電委員會(huì)多方面定位及聯(lián)合排查；而另一種來(lái)自地面的干擾，空間波在地表傳播的距離有限，用場(chǎng)強(qiáng)儀及頻譜儀FSH3配合HE200定向天線，基本上可以完成干擾信號(hào)的搜索和定位。

利用頻譜分析儀超外差掃描調(diào)諧接收器的工作原理，通過(guò)測(cè)量調(diào)頻段的變化信號(hào)，觀察信號(hào)的幅度和頻率信息，頻譜儀具有測(cè)試較寬頻率范圍和較高靈敏度的能力，是一種比較適合測(cè)量干擾的儀器[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

甚高頻電臺(tái)是民用航空地面管制人員與飛行機(jī)組的主要通信設(shè)備，其性能直接影響地空通信距離和通話效果，保證甚高頻設(shè)備的性能指標(biāo)符合通信要求是擺在設(shè)備保障人員面前的重要課題。通過(guò)對(duì)儀器儀表的原理的研究，結(jié)合甚高頻測(cè)試要求，探討儀器儀表在甚高頻通信測(cè)試中的應(yīng)用方法。