無線電技術(shù)在航天航空上的應(yīng)用分析

田茂發(fā)

（貴州航天南?？萍加邢挢?zé)任公司，貴州 貴陽 550009）

現(xiàn)階段，無線電技術(shù)無論是在軍事航天航空，還是在民用航天航空領(lǐng)域中的研究程度均在不斷加深，無線電技術(shù)實(shí)際上就是一個黑匣子，看不見、摸不著，它擁有著優(yōu)秀的跟蹤性能和絕佳的識別定位性能，應(yīng)用范圍甚是廣泛。無線電技術(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送與數(shù)據(jù)接收，主要體現(xiàn)在傳感器上。需要注意的是，當(dāng)前無線電通信系統(tǒng)，集合了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通信以及數(shù)據(jù)處理等多項(xiàng)功能，并被廣泛應(yīng)用在汽車領(lǐng)域和航天航空領(lǐng)域中，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展離不開無線電系統(tǒng)的創(chuàng)新，其性能務(wù)必要和無線電功能之間相互匹配，此時數(shù)據(jù)信息實(shí)時傳遞、顯示、保存、監(jiān)測等流程，均會對無線電設(shè)備造成影響?，F(xiàn)在無線電技術(shù)受到了業(yè)界人士的格外關(guān)注，其功能也連年得到改進(jìn)。

一、無線電技術(shù)發(fā)展歷程分析

上世紀(jì)50年代，莫爾斯發(fā)明了首臺電報(bào)機(jī)設(shè)備，這代表著無線電通信技術(shù)的誕生，之后貝爾發(fā)明了電話，實(shí)現(xiàn)了有線電話通訊，早期的無線電發(fā)射設(shè)備太過笨重，因?yàn)樗褂玫陌l(fā)射器具備著間歇性特點(diǎn)且功率很強(qiáng)，安裝和攜帶都非常困難。直至1930年，阿姆斯特朗發(fā)明了FM 無線電，這代表著無線電技術(shù)研發(fā)取得了重大進(jìn)展，通過使用FM 無線電，使無線電設(shè)備靈敏度得到了大幅度提升，可以完美彌補(bǔ)信息傳輸中波動性大、信號弱等一系列問題，所以便將之前的AM 無線電被取而代之，并在無線通訊領(lǐng)域得到大力應(yīng)用?，F(xiàn)在的無線電技術(shù)以衛(wèi)星遙測定位技術(shù)為主，無線電通信變得十分快捷、方便，通訊誤碼率及誤診率大幅度降低。1950年，中國開始引進(jìn)遙測無線電技術(shù)，將其應(yīng)用在導(dǎo)彈測量和導(dǎo)彈跟蹤等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了快速跟蹤目標(biāo)和鎖定目標(biāo)的效果，提升了我國軍事防御能力。步入嶄新的21 世紀(jì)后，中國將GPS 無線電通信技術(shù)應(yīng)用在軍事航天航空系統(tǒng)中，航天航空分級位置的實(shí)時跟蹤目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，并且也達(dá)到了多點(diǎn)定位和對空定位等目標(biāo)。

因?yàn)殡姶挪ㄊ窃谧杂煽臻g內(nèi)進(jìn)行傳播的，期間必然會受到各種外部因素的影響，上述因素的存在必然會使通信質(zhì)量降低，嚴(yán)重時還會引發(fā)通信故障。需知，航空無線電的主要頻率囊括了信標(biāo)、測距儀、緊急遇險(xiǎn)通信、航站自動信息服務(wù)、地對空數(shù)據(jù)鏈路通信等多項(xiàng)內(nèi)容。若是產(chǎn)生無線電干擾，必定會對機(jī)載無線電設(shè)備和航空器信號傳輸系統(tǒng)以及交通指揮平臺等產(chǎn)生嚴(yán)重影響，進(jìn)而會嚴(yán)重危及到航空飛行安全。

現(xiàn)在的國內(nèi)無線電通訊技術(shù)，排除路由帶寬的影響，其效率相對來說較低，和西方發(fā)達(dá)國家的遙測系統(tǒng)對比仍舊存在不小的差距。國內(nèi)無線電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率較低，即便最高碼率也不及國外，所以國內(nèi)無線電通訊技術(shù)仍有待改進(jìn)。

二、無線電技術(shù)在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

以北京奧運(yùn)會為例，旨在保證廣播電視節(jié)目可實(shí)時播出，有關(guān)部門通過設(shè)立若干無線電通訊系統(tǒng)站點(diǎn)，對奧運(yùn)會過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，在實(shí)況轉(zhuǎn)播時應(yīng)用無線電通訊技術(shù)，使得廣播電視節(jié)目可以完成實(shí)時性、有效性的傳輸，真正實(shí)現(xiàn)了全世界覆蓋。無線電通訊系統(tǒng)可對網(wǎng)內(nèi)各站點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，通過遠(yuǎn)程操作便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，并可及時發(fā)現(xiàn)問題，及時予以處理，如此便可減少人力資源和物力資源以及財(cái)力資源的消耗。

無線電技術(shù)是使用無線電作為傳輸媒介，進(jìn)行信息發(fā)送和接收的一種技術(shù)。我們通常所說的無線電通信又被稱之移動通信，以手機(jī)和車載中控以及航天航空飛機(jī)等最具代表性，因?yàn)槟繕?biāo)常會處在移動狀態(tài)，所以會頻繁出現(xiàn)信號弱情況和多普勒現(xiàn)象。就航天航空系統(tǒng)來說，接收端一般都是移動終端，所以極有可能在移動接受臺與發(fā)送臺相對移動速度很快時出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，這會導(dǎo)致信號頻率頻移。因?yàn)榘l(fā)送端和接收端，兩者之間的運(yùn)動會隨著時間變化而變化，因此接收端信號的多普勒頻移也會隨著時間變化而變化。近些年，無線電通訊技術(shù)在航天航空領(lǐng)域中取得了突破性進(jìn)展，通過介入GPS 衛(wèi)星定位，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了相關(guān)數(shù)據(jù)信息的傳輸，飛行器定位也變得愈加精準(zhǔn)，尤其是民航領(lǐng)域，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對點(diǎn)的通訊技術(shù)研發(fā)。

航天航空無線電技術(shù)應(yīng)用中，信號同步是處理信號失真問題的關(guān)鍵點(diǎn)所在，當(dāng)前市面通用的無線電技術(shù)當(dāng)屬單頻網(wǎng)技術(shù)。需知，單頻網(wǎng)絡(luò)中，蜂窩單頻網(wǎng)的應(yīng)用可謂至關(guān)重要，通過使用蜂窩技術(shù)，將其應(yīng)用在D2D 傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳播效率更佳。在應(yīng)用單頻網(wǎng)技術(shù)時，一定要使用高功率發(fā)射器設(shè)備將外散信號根據(jù)頻率同步和時間同步以及發(fā)送碼同步的要求去傳輸信號。頻率同步意味著要保持各單頻網(wǎng)發(fā)射機(jī)的工作頻率相同，而就OFDM 技術(shù)來說，信號各子載波頻率要保持等同，只有做到頻率同步，那么才能保障數(shù)據(jù)信號的實(shí)時接收和精準(zhǔn)接收，若是頻率不同，那么信號失真的風(fēng)險(xiǎn)就會加大，誤碼率也會升高。

現(xiàn)在的基本情況是，我國針對GPS 定位技術(shù)進(jìn)行了頻段完善和創(chuàng)新。遙測系統(tǒng)在國內(nèi)軍事航天、民用航空領(lǐng)域中得到大力應(yīng)用，它是一項(xiàng)集承性能好、跟蹤效果佳、遙控能力強(qiáng)的綜合性技術(shù)。遙測技術(shù)擁有著數(shù)據(jù)采集和信息通訊以及數(shù)據(jù)處理等多項(xiàng)功能，在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用程度不斷加深，所以在未來的技術(shù)研發(fā)中，一定要對遙測系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)完善和創(chuàng)新，和遙測功能之間相互匹配，如此才能不斷提升遙測系統(tǒng)在航天航空領(lǐng)域中的測控效果，并延長其使用壽命，為國內(nèi)航空航天事業(yè)的發(fā)展保駕護(hù)航。

三、航天航空無線電干擾原因和類型分析

總的來說，傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，這兩者是通過根據(jù)傳播路徑予以劃分的，還可通過了解干擾源將其劃分為自然干擾和人為干擾兩種模式。應(yīng)該了解到，無線干擾和非無線電干擾均歸屬于人為干擾范疇內(nèi)。天空信息系統(tǒng)之間相互對接時，常會出現(xiàn)同頻干擾和互調(diào)干擾以及相鄰信道干擾等多種情況，這些問題都是由機(jī)載無線電干擾所致。

同頻干擾指的是在進(jìn)行信號調(diào)頻時無用信號對其產(chǎn)生的干擾，使用頻率復(fù)用的方式便可完美處理此類問題，但在航天航空領(lǐng)域使用無線電頻率時，其資源相對有限，所以便會衍生出多地共享無線電的現(xiàn)象，相近地區(qū)會使用同一頻率，那么就會產(chǎn)生同頻干擾問題。

互調(diào)干擾和非線性電路中所需要的信號的頻率相同，期間出現(xiàn)的干擾大多數(shù)情況下使因?yàn)椴煌l率進(jìn)入而造成的。因?yàn)闊o線電系統(tǒng)中，非線性元件數(shù)量非常多，互調(diào)干擾在所難免，它現(xiàn)在已成為了一種航空航天無線電技術(shù)應(yīng)用中的常見干擾類型。

鄰道干擾指的就是信道帶寬以外的無用信號，對鄰道有用信號造成的一種干擾，此種干擾之所以會出現(xiàn)，和收發(fā)信機(jī)的濾波特性緊密關(guān)聯(lián)，此時需要在各電臺妥善設(shè)置相應(yīng)頻率的隔離帶寬，如此才能從根本上減少信道干擾情況的出現(xiàn)。

四、電波特性與頻譜管理應(yīng)用

（一）對無線電干擾查找流程予以優(yōu)化

若想有效處理無線電干擾問題，首當(dāng)其沖便是要查找干擾源。無線電干擾檢測流程如下：一聽、二看、三計(jì)算、四跟蹤、五測量。聽就是要求工作人員用耳朵去判斷某一頻段是否存在干擾情況，若是有干擾存在，那么就要將時間、聲音、內(nèi)容等信息詳細(xì)記錄在案，之后在此基礎(chǔ)上將其作為干擾源的波形與頻譜。干擾的類型和特征確定以后，需要進(jìn)行充分的理論研究和科學(xué)計(jì)算，譬如要利用空氣中無線電波路徑損耗公式去計(jì)算多個有可能的干擾頻率，之后輔以同步跟蹤，也就是說要使用理論頻率去觀察干擾信號。需要注意的是，當(dāng)和干擾信號一同出現(xiàn)時，那么就要把此信號定性為干擾源。此處的測量主要指的就是對干擾信號方向的精密測量，通過針對性使用固定方向測量法和車載方向測量法以及手持方向測量法等，去確定好干擾源的具體位置。

（二）專用頻率管理

第一，相關(guān)部門需要對有關(guān)的法律法規(guī)條文予以建立健全，要持續(xù)性加強(qiáng)航空航天無線電頻率的保護(hù)力度。

第二，相關(guān)部門務(wù)必要加強(qiáng)自身管理，做好法制建設(shè)工作和宣傳引導(dǎo)工作等，一切都要按照規(guī)章流程辦事，不得有誤。

第三，作為電信運(yùn)營商，一定要做好前期的技術(shù)驗(yàn)證工作，從而保障無線傳輸設(shè)備的技術(shù)參數(shù)達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，禁用大功率無繩電話設(shè)備，在及時發(fā)現(xiàn)問題時要進(jìn)行及時處理。

（三）無線電監(jiān)測功能與測向網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化

一套完善的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以最大限度上發(fā)揮出其監(jiān)測作用，對所有頻段進(jìn)行有效監(jiān)測。若是出現(xiàn)緊急情況或者重大事件時，多個側(cè)向站會同時進(jìn)行測向，如此一來便可達(dá)成區(qū)域之間、省市之間的干擾信號檢測。旨在全面強(qiáng)化無線電設(shè)備精度，可以考慮在郊區(qū)或者城市的制高點(diǎn)進(jìn)行無線電測向站布設(shè)，打造由無線電側(cè)向站和移動監(jiān)測設(shè)備共同組成的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，之后也不能忽視對系統(tǒng)覆蓋范圍予以精細(xì)化的理論計(jì)算，如此才能全面覆蓋指定區(qū)域。

（四）屏蔽干擾

正確的做法是，要通過使用良好的屏蔽手段去降低航空機(jī)場電子設(shè)備的電子干擾，存放設(shè)備的機(jī)箱和機(jī)柜門，一定要達(dá)到嚴(yán)密閉合的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闄C(jī)箱和機(jī)柜門具備著電子輻射屬性，所以一定要獨(dú)立放置，或是采取必要辦法對其加以屏蔽。

結(jié)束語

綜上所述，社會在發(fā)展，時代在進(jìn)步，大眾出行方式發(fā)生了翻天覆地的變化，除了汽車和火車這些交通工具以外，飛機(jī)出行日漸受到大眾青睞。航空航天技術(shù)的迅猛發(fā)展，方便了人們的出行，也縮短了兩地距離，在航空業(yè)務(wù)建設(shè)中，無線電業(yè)務(wù)連年上漲，這便對機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備等提出了嚴(yán)苛要求。雖然無線電技術(shù)的應(yīng)用助推了航天航空事業(yè)的發(fā)展，但其所出現(xiàn)的頻率干擾問題是不能忽視的，當(dāng)務(wù)之急就是要對無線電干擾查找流程予以優(yōu)化，之后在此基礎(chǔ)上要對無線電監(jiān)測功能、測向網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行持續(xù)性優(yōu)化，最后要做好屏蔽工作，如此才能提升無線電技術(shù)在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用水平，促進(jìn)我們航天航空事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。