基于外場綜合測試技術的空管VHF系統維護研究

張鏹

摘 要：文章針對VHF地空通信共用系統原理、技術指標等方面進行研究，創新地提出一種在外場對發射機信號進行開環測試的維護方案。文章通過分析VHF共用系統性能，探討了空管地空通信發射系統不停機的整體性維護方案，提高了地空通信技術保障工作的效率和安全性。

關鍵詞：VHF；地空通信；甚高頻共用系統

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）20-0012-02

1 概 述

隨著空中交通管制扇區的不斷增設，管制對地空通信設備的穩定性和可靠性不斷提高，致使地空通信系統的維護難度不斷增加。隨著甚高頻臺站內的電臺數量急劇增加，技術保障工作難以局限在廠家指導的VHF發射單機停機測試，需要研究一種針對共用系統和天饋組件的整體預防性檢測和維護保障手段。

VHF發射臺外場綜合測試技術是借鑒監視專業二次雷達測試應答機、導航外場測試天線的思路，對地空通信專業有重大戰略意義和實踐價值的技術保障方案。

2 共用系統的維護技術

隨著電臺的老化，周期性維護的頻次和成本越來越高。甚高頻電臺的維護需要對逐個信道進行測試，只能在航班量下降后輪流停機實施。

不僅維護代價高，而且對管制現場的運行造成隱患和不利。許多重要的航路VHF發射臺站承擔著多重管制扇區保障任務，需要一種技術保障方式的創新來提高效率。

2.1 傳統維護方式

傳統維護通過斷開待測電臺與系統之間的連接，使用射頻測試儀表對單機指標進行檢查。根據MH4001.2-1995文件，對甚高頻電臺的輸出功率標準規定：輸出功率達到額定值的90%以上，頻率偏差小于2 ppm。

（歐洲甚高頻測試標準ETSI EN 300 676-1規定：在標準測試環境下功率調至最大輸出功率，測量偏差值不大于±1.5 dB）。目前區管甚高頻發射機設定功率50 W，47 dBm，根據國家標準要求，功率大于45 W即可認為正常。傳統VHF發射機測試示意圖，如圖1所示。

2.2 外場綜合測試方式

外場綜合測試自2013年起研究并搭建綜合測試系統原型。針對傳統單機測試的不足，通過測試發射機開環射頻信號的方式，可對在用甚高頻電臺進行系統性測試。該方式為RS、PAE、SELEX及國產商不同型號下的發射臺站提供定量的檢測維護，并對偏離定標值的特定信道進行針對性維護維修，為臺站的不停機維護提供一種新的量化測試思路。VHF發射外場綜合測試示意圖，如圖2所示。

3 外場綜合檢測方案分析

3.1 綜合測試原理

被測發射機輸出的功率信號，通過射頻鏈路一系列器件和天饋將射頻信號發射出去。開環鏈路功率損耗可分為2部分：臺站共用系統鏈路損耗和自由空間損耗。后者可根據的理論計算得出電磁波在傳輸路徑中的衰落，依據的原理如下：

通過在100 m以外固定點依次對各信道進行測試，綜合測試得到發射臺站開環鏈路綜合功率。由于空間損耗相對固定，因此可以推算出臺站共用系統鏈路質量情況，從而實現發射臺站總體的設備情況測試。

3.2 共用系統性能分析

外場天線、射頻檢測裝置、數據傳輸模塊構成了測試系統的主體。在綜合檢測系統中，外場天線相對固定位置接收到無線信號。通過射頻檢測模塊接收所測頻點的頻譜特性和調制功率，然后進行信號特征比對識別，從而判讀出被測發射機及發射鏈路性能和穩定性指標。

以某臺站SELEX 4信道共用天線系統為例，耦合器組件（腔體濾波器插損1.5 dB計）衰減約為3 dB，其他如圖4所示。

考慮線纜衰減約為1 dB。因此，總的射頻鏈路的損耗以最壞情況值計算，大約在3+0.8+0.3+1=4.2 dB。

如果天饋或射頻部件接觸不良，使得額外衰減大于1 dB，即使以駐波比為1的理想情況下，實際能發射到空中的無線電波功率遠小于標準值。

由于有用信號不足，而背景干擾強度恒定，對部分臨界位置的機組接收機而言，一種可能的結果就是管制的發射信號不能達到最低信噪比。對此可以用及時檢查天饋系統，減少射頻損失。

3.3 實際案例與進一步的研究方向

根據2014年上海區管首次本場甚高頻發射臺測試的結果，判斷本場設備中第三信道功率測試指標差距明顯較大，后續驗證中確實排查出了電臺頻率準確度和天饋的問題，準確高效地完成了換季維護。見表1。

由于外界因素對測試的影響測試指標的穩定性研究，因鏈路環節不確定因素導致標準功率漂移，在測試設計中需要進一步研究相關變量，以及發射機其他參數（功率、調制靈敏度等）對檢測數值的影響程度。

4 結 語

基于外場綜合測試的VHF發射系統維護是一種安全可靠的檢測方式。由于只在發射臺站天饋外增加開環功率測試點，不會對臺站原有的發射功率和頻率等指標造成任何影響。相較目前當前人工進行的發射機逐個停機維護方案，該技術方案可利用臺站現有設施，增設外場引接無線電測試儀表檢測點，節約了維護停機時間成本，也可對故障信道的故障點作出預判，提高設備檢修的效率。

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