淺談信號衰減對于民航地空通信信號質量的影響

奉澤昊

摘要： 地空通信系統作為民航空中交通管制的重要技術手段，其信號質量的好壞對于空中交通指揮具有至關重要的影響。針對地空通信系統的特點，分析信號衰減性能對于地空通信信號質量的影響。并通過實例分析和對比，深入研究產生的原因，給出了具體解決方案和建議。

關鍵詞： 甚高頻；信號衰減；調制度；失真度

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）30-0018-02

1 引言

隨著民航業的蓬勃發展，空管的業務量也在成倍的增長，不僅是體現在管制飛行架次的增加，更體現在相關保障設備的負荷量的提升。地空通信系統作為空管的重要技術保障手段，是保證航空器在飛行的各個階段中與地面管制員保持通信的重要載體。其信號質量的好壞，直接影響空管業務的開展和航空安全。

地空通信系統主要依靠甚高頻電臺和語音交換系統來完成地面管制員與空中航空器間的通信。由于空管甚高頻收發信機多分布在邊遠臺站，信號需通過光纖、微波、衛星或 2M 電纜等多種手段傳輸[1]，最終到達語音交換系統。期間傳輸路徑較長，任何一個環節信號出現的衰減，都可能導致提供給管制員的 VHF 信號質量受到影響，從而影響飛行安全。如何提高地空通信的信號質量，使之成為穩定可靠的地空通信手段就顯得非常重要。

2 地空通信系統組成和特點

地空通信系統的組成如圖1所示，主要由語音交換系統、傳輸設備和甚高頻設備等三個部分組成。語音交換系統的主要功能是將所有甚高頻設備的信號整合在一起，形成可遠程化操作的終端，實現對遠端甚高頻電臺的遙控。傳輸設備將管制員指令和機組的話音通過各種傳輸手段傳至語音交換系統，實現語音的交互。甚高頻電臺則是實現地面管制員與機組最直接的通信聯絡設備。

由于甚高頻通信屬于超短波，為視距范圍內的通信，導致甚高頻設備的傳輸距離和覆蓋范圍有限。要實現空域內航線的覆蓋，需鋪設多個臺站的甚高頻的設備。一般甚高頻臺站多建于邊遠地區，信號需通過微波、光纜或衛星等方式引接至空管的語音交換系統。在實際應用中，具有以下幾個明顯的特點：

2.1 通道容量有限

國際組織分配給民航的VHF頻段為118-137MHZ，若采用25KHZ為信道間隔，共760個信道，除了應急、搜索救援和保留給地空數據鏈VDL的信道，實際可指配的信道為600多個[2]。具體到各個空管分局站的信道數更少，常出現相鄰兩個空管分局站使用相同頻率的情況。

2.2 受周邊電磁環境的影響，干擾嚴重

民航地空通信系統采用專用頻率和專用無線設備來實現的，這些專用的頻率極易受到外部的干擾，造成管制指令發不出去或接收不到等情況，危及飛行的安全。近年來無線電干擾的頻率較高，是目前民航安全運營的重大隱患。

2.3 傳輸節點過多，信號衰減大

由于空管業務的特殊性，甚高頻設備多經過各種路由和傳輸設備引接至空管的語音交換系統，各個節點都會造成信號的衰減。而且在語音交換系統的前端，也就是大配線架端通常要將同一信號源分成多路信號引接至不同系統。如某空管局語音交換系統就有兩套，一套主用，另一套備用；語音記錄儀兩套，一套主用，一套備用。意味著同一路信號至少要分成4路信號，分別引接至不同的系統，信號的衰減的情況嚴重。

3 信號衰減對信息輸出的影響

圖2為某分局甚高頻信號的流程圖，管制員的指令通過語音交換系統，途徑A-C-E-F-G進入甚高頻設備發射出去；同理飛行員的語音通過甚高頻設備接收后，途徑G-F-E-C-A進入語音交換系統，傳至管制員。為分析信號途徑各個節點的衰減情況，采用音頻表一端模擬管制員的語音，另一端測試相應的信號值。

3.1 模擬1000HZ信號，測試點A至E的信號衰減

將管制員放大器導線剝開，連接音頻表，音頻表模擬發射0至-50dbm，1000HZ信號的管制員語音，然后分別在線架測試點C和測試點E（即信號在傳輸設備輸入位置）測得各信號值，如表1所示。表1中信號值表明，在信號強度在0dbm至-10dbm區間時，輸入語音交換系統的信號強度值變化不影響線架端E測得信號值，即實際管制員使用地空通信時，當發話語音信號強度在0dbm至-10dbm區間時，無論管制員發話聲音大小，從語音交換系統出來的信號強度均無明顯變化。

當輸入信號強度在-50dbm至-25dbm區間時，輸入信號強度越小，在測試點A和E的信號值越小，呈現正相關關系。而當斷開測試點D時（斷開備用系統的信號），測試點E的值與測試點A的值基本一致，而與不斷開D點測得的值相差7 dbm，說明在引接了備份系統B后，信號衰減了7dbm。模擬600HZ、1000HZ、2000HZ信號測試點A至G的信號衰減，，當發話語音信號強度在-10dbm至0dbm區間時，無論管制員發話聲音大小，進入甚高頻發射機的信號強度均無明顯變化，影響衰減值的主要因素是語音信號頻率范圍，即管制員的音調。

3.2 調整語音交換系統A和傳輸設備增益測試點G的信號衰減

語音信號在經過備用語音交換系統B分流后，信息強度出現明顯拉低的現象，通過調整語音交換系統或傳輸設備的增益，可以抵消信號分流造成的衰減，如表2所示。

3.3 調整發射機的ALC增益，測試信號的技術指標

在甚高頻發射機音頻口用綜測儀輸入1000HZ，不同強度的音頻信號，測試甚高頻發射機的調制度和失真度以及在調整甚高頻發射機ALC參數后相同輸入信號測出的調試度和失真度。

當甚高頻發射機ALC參數為0dbm時，調制度為90%時，在0dbm～-20dbm不滿足甚高頻技術規范《MH_T 4001.1-2016語音通信系統技術》中“調制度設置為90%，調制信號在-20dbm～9dbm范圍變化時，測試調制度應在80%～95%范圍內。”的要求。當甚高頻發射機ALC參數為-10dbm時，調制度為90%時，滿足甚高頻技術規范要求。換個角度說對于一般管制員的話音，當發射機的增益ALC設置為-10dbm或-15dbm時，對于語言通話的質量有著明顯的改善。

4 結束語

地空通信系統作為空管的重要通信手段，如何提高通信保障力度是通信監視專業技術人員日常工作的重點。通過前面的測試數據可以得知，在正常情況下，管制員的話音的大小對于經甚高頻發射機發射出去后的信號強度是沒有影響的，影響信號強度的是管制員的音調，也就是管制員說話的頻率。音調越高，衰減越小，信號發射出去的強度越大。意味著在相同條件下，管制員個體的語音差異，對于同一個機組飛行員在某一個位置高度接收到的信號強度是不一樣的。通常情況下，女管制員的話音有更好的識別度。另外甚高頻設備常建于邊遠臺站，必須通過各種傳輸路徑引接至語音交換系統，中間傳輸節點較多，信號衰減不可避免。而空管行業的特殊性，同一個信號源需分流引接至不同的系統，同樣會造成信號的不斷衰減，從而導致信號發射不出去，機組接收聲音小等問題。通過前面事例數據可以看出，針對信號的衰減情況，可以從語音交換系統、傳輸設備和甚高頻設備等三個方面調整通道信號的增益來補償或抵消由于信號多路徑傳輸和信號分流所造成的信號衰減，這對于通導維護人員具有重要的指導意義。

參考文獻：

[1] 楊靜.針對民航空中管制通信系統可靠性的研究[J].電腦知識與技術，2013（6）：1336.

[2] 陳微波.空管甚高頻信號切比雪夫濾波器研究與實現[D].成都：電子科技大學，2003.

【通聯編輯：代影】