淺析直升機通信中的超短波鏈路

鄧冰

摘 要：通過分析超短波通信鏈路，可以建立相關鏈路模型，以此在超短波通信距離要求的實現基礎上，對鏈路中對通信距離造成影響的各個因素進行分析，并得出每個因素的具體影響程度，繼而依照直升機所處的實際環境條件，改善直升機上其他設備以及超短波電臺的電磁兼容性。

關鍵詞：直升機；超短波；通信

引言

對通信鏈路進行分析的根本目的在于對通信系統指標的合理分配，依照相關指標要求，對多部機載通信系統之間所具有的影響進行分析。直升機上所使用的超短波通信具有較高的通信頻率，其主要通信依賴于直射波，因而直升機的通信多為視距通信，直射波在繞射能力上較差；而除了視距限制這一影響因素外，超短波通信距離還會受到電臺性能的影響，例如接收靈敏度以及天線增益和發射功率等影響，另外插入損耗也是制約通信距離的因素之一，所以，通信距離想要在現有的條件下，即保證戰術要求又實現經濟合理性，就必須掌握系統之間的相互干擾以及超短波通信鏈路指標分配，這一點極為重要。文章通過對超短波鏈路進行分析，從而建立起相關模型，并對鏈路中會對通信距離產生影響的各個因素進行分析，以實際情況為基礎，更好的實現超短波通信的距離要求。此外針對機載設別電磁兼容性以及多部電臺配置提出了粗淺的改善建議。

1 通信視距

由于超短波通信的載體介質為直射波，而地球是球形的，所以凸起的地表必然會影響兩個天線之間的信號收發。而兩個天線所能夠達到的距離便是視線距離。

電磁波的傳播理論中這樣寫道：在不均勻介質中傳播時，電磁波會發生彎曲，即在大氣中進行傳播的過程中，電磁波會受到大氣的折射作用而在地表聲控發生彎曲現象。這一理論在實踐中也得到了證實，當高于30MHz的電磁波在大氣中傳播時，會發生較為明顯的彎曲。所以，即便是在幾何視線距離外的天線，仍舊能夠接收到信號，從一定意義上講，通信的實際距離會大于理論距離。

2 影響超短波通信距離的因素

2.1 天線增益以及隔離度影響分析

在超短波電臺的通信距離影響因素中，天線增益影響以及天線間的隔離度會產生巨大的影響。基于任務要求，很多直升機不會只配備一部電臺，在多部電臺中會采用分離天線或者復合天線兩種天線設置形式，天線的形式會依照需要的不同而做出適當的調整。直升機裝載了天線后，機身會在一定程度中對電磁波造成影響，從而對天線的增益或者方向性造成影響，從而產生畸變現象，所以通信距離的計算中，需要對這一畸變因素予以考慮，依照天線實際裝在后受到機身影響而產生方向性圖畸變的具體程度采用相關手段予以補償。例如，若天線隔離度相對于標準要求較小時，強發射信號能夠將接收機置于非線性工作區，從而產生減敏效益、互調效應及交調效應；在相關規范要求中，高頻通信系統相互之間必須具有一定的隔離度，且保證隔離度大于45dB。在直升機上，若是配備多臺通信天線，那么兩兩之間的隔離度必須滿足標準要求，即最小為45dB。通過對某直升機的實際天線隔離度進行測試，分析其數據結果可以看出，在進行通信距離的計算時無需對電臺的減敏進行考慮，可以使用原始靈敏度指標。

2.2 發射機載波對其他超短波接收系統的影響

一般接收機在干擾頻率偏離工作頻率±10%以外的隔離指標應達到80dBc以上。例，某直升機超短波電臺最高靈敏度為-113dB，在電臺接收前端同時輸入一個靈敏度值的工作頻率信號和一個偏離工作頻率±10%的干擾信號時，在不影響靈敏度的情況下，允許進入電臺接收機前端的干擾信號幅度最大不能超過-33dBm。如超短波天線間最小隔離度為45dB，收/發濾波器插損同為3dB且收/發饋線損耗分別為1.5dB/2dB，當使用75W（48.7dBm）大功率電臺發射時，同機其他超短波電臺接收到的信號強度為-5.8dBm，大于電臺降靈指標所允許的最大輸入電平-33dBm。為保證系統正常工作，須在接收機與天線之間增加共址濾波器，對接收機帶外信號進行加強抑制，并要求在中心頻率±10%時抑制度要大于27.2dB。

如使用機載復合天線（U/V段與L波段復用天線），在L波段發射時會對超短波接收機產生影響。如L波段以最大功率200W（53dB）發射時，考慮到濾波器最少27.2dB的帶外抑制，天線U/V段與L波段之間的隔離度35dB，超短波接收機能接收到的信號為-9.2dBm，大于電臺降靈指標所允許輸入的最大電平-33dBm，故還需增加對L波段抑制至少23.8dB的濾波器。

2.3 寬帶噪聲影響

寬帶噪聲會對共址工作接收機造成靈敏度不利影響，當然，這是噪聲達到一定程度才會發生的現象。若是寬帶噪聲電平低于10dB時，則不會對接收機造成不利影響。

3 通信距離的計算

若是不對內部電磁環境以及周圍大電磁環境的影響進行考慮，即超短波鏈路所具有的靈敏度不會受到外界的影響，也不考慮裝載UHF天線后機身遮擋以及反射面大小對天線方向性和增益的變化，同樣也不將飛機的飛行姿態影響考慮在內，在這樣的情況下，對通信距離造成影響的主要因素包括：接收天線的增益，發射機所具有的發射功率，干擾濾波器以及多路耦合器的插損等，此外，接收靈敏度和自由空間損耗也會對通信距離造成影響。

依照具體的工作模式，在V/UHF頻段對天線進行的實測增益，以及電臺具有的靈敏度指標和其發射功率，濾波器插損和饋線損耗等數據信息可以將不同模式下電臺的通信距離計算出來。同時也能夠依照通信距離要求，進行相關指標的分配。

4 提高超短波通信距離的措施

根據通信鏈路相關模型，有以下幾種方法可提高超短波電臺通信距離。

4.1 對天線增益進行提高。在通信距離的影響因素中，天線的影響極為關鍵，通過對天線增益的提高可以有效提高通信距離。具體方式包括，對天線爭議指標的改善，依照傳播距離公式同頻率之間存在的關系，針對部分不符合要求的頻點和頻段進行增益的改善。并且該種方式不會對直升機的結構造成影響，對電磁兼容設計的影響也相對較小。

4.2 提高接收機靈敏度。接收機敏感度提高后能到達提高通信距離的目的，但是另一方面也更容易受周圍電磁環境的干擾，易造成電磁兼容問題，同時對鏈路中濾波器的要求提高。

4.3 加大發射機功率。增加發射極功率是改善通信距離非常有效的方式，不過隨著發射機功率的增大，可能引起對機上其他設備的電磁兼容問題；另外，功率加大還可能引起散熱問題或耗能的增加等；并在安裝空間及重量上有所增加。

4.4 在鏈路連接部位有效的降低插入損耗。通過這種改進方式，能夠最大程度的對通信距離進行改善，其減少的損耗主要為饋線損耗，同時也對各部件連接頭所產生的插入損耗予以減少，而濾波器損耗通過這種方式也能夠得到有效的控制。若是直升機機載電臺的數量較多，那么根據實際任務狀況，以通信距離指標作為前提基礎，將設備散熱、功耗以及重量、需要空間和電磁兼容等方面的因素考慮在內。

5 結束語

依照以上的論述可以得出以下結論，首先，以指定通信距離作為前提，可以詳細分配鏈路中各個環節指標，并計算鏈路中的各環節作用關系；其次，可以預估現有直升機的通信距離，有效評估通信鏈路系統能夠進行通信的距離；最后，通過試飛以及地面試驗可以驗證通信模型具有可行性，且計算結果同實際結果相近，具有可推廣性。

參考文獻

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