關(guān)于甚高頻遙控臺(tái)電磁環(huán)境影響的研究

袁博

摘 要：甚高頻遙控臺(tái)是遙控臺(tái)的一種，在現(xiàn)代航空領(lǐng)域價(jià)值突出，研究表明，甚高頻遙控臺(tái)會(huì)受到電磁環(huán)境影響，通信效果難以保證。基于此，本文以甚高頻遙控臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成以及工作原理作為切入點(diǎn)，給予簡(jiǎn)述，再以此為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)論述甚高頻遙控臺(tái)電磁環(huán)境影響因素，并給出應(yīng)對(duì)措施，以期通過(guò)分析明晰理論，為后續(xù)機(jī)場(chǎng)、飛機(jī)相關(guān)通信活動(dòng)的完善提供參考。

關(guān)鍵詞：甚高頻遙控臺(tái)；電磁環(huán)境；同頻多址；信道

中圖分類號(hào)：V351.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）11-0245-02

前 言

甚高頻（Very high frequency，VHF）是指頻帶在30～300MHz之間的無(wú)線電電波，其頻帶高于高頻（HF）、低于特高頻（UHF），一般應(yīng)用于各地的航空作業(yè)中，包括飛機(jī)之間、飛機(jī)與地面的通信活動(dòng)等。結(jié)合當(dāng)前工作經(jīng)驗(yàn)，研究人員多次發(fā)現(xiàn)甚高頻遙控臺(tái)的作業(yè)受到電磁環(huán)境影響，造成信號(hào)失真甚至通信活動(dòng)失效，給飛機(jī)飛行、導(dǎo)航和地面工作造成困擾，分析甚高頻遙控臺(tái)電磁環(huán)境影響因素以及應(yīng)對(duì)方式十分必要。

1 甚高頻遙控臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成以及工作原理

1.1 甚高頻遙控臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成

甚高頻遙控臺(tái)系統(tǒng)包括多個(gè)模塊，較為重要的是發(fā)射模塊、接收模塊、天線系統(tǒng)、控制模塊、轉(zhuǎn)換接口以及定向耦合器，此外還包括其他硬件設(shè)施以及信號(hào)處理器等附屬模塊。發(fā)射模塊主要用于信號(hào)發(fā)射，對(duì)應(yīng)的，接收模塊用于信號(hào)接收，天線系統(tǒng)是信號(hào)發(fā)射、接收的的媒介，控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)更換頻帶、保證通信活動(dòng)滿足實(shí)際工作要求，轉(zhuǎn)換接口負(fù)責(zé)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理，切換數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，定向耦合器則負(fù)責(zé)將一些存在內(nèi)在聯(lián)系的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)耦合，共同工作。現(xiàn)代航天工作涉及到的工作內(nèi)容更為復(fù)雜，為保證無(wú)線電信號(hào)全覆蓋、大面積覆蓋，在原有控制模塊的基礎(chǔ)上還會(huì)增加一些通信地址，形成一個(gè)主控系統(tǒng)、多個(gè)子系統(tǒng)配置的通信機(jī)制。

1.2 甚高頻遙控臺(tái)工作原理

甚高頻遙控臺(tái)的一切工作是圍繞兩個(gè)核心環(huán)節(jié)展開(kāi)的，即信號(hào)發(fā)射、信號(hào)接收。在信號(hào)的發(fā)射階段，工作起點(diǎn)是管制區(qū)，信號(hào)可由飛機(jī)發(fā)出，也可以由地面發(fā)出，管制員的語(yǔ)音信號(hào)會(huì)經(jīng)內(nèi)話系統(tǒng)處理，改變?yōu)榭梢员孀R(shí)的無(wú)線電信號(hào)，再由傳輸系統(tǒng)進(jìn)入甚高頻遙控臺(tái)的發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)內(nèi)部會(huì)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、濾波、放大處理，使其傳輸能力得到強(qiáng)化，再以直線方式發(fā)射到空域、地面。在信號(hào)的接收階段，接收機(jī)是各項(xiàng)工作的中心，通常情況下，即便是非定向發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)也能夠被甚高頻遙控臺(tái)捕捉，系統(tǒng)工作高程也可以輕松達(dá)到6000m以上。接收機(jī)完成信號(hào)接收后，會(huì)首先進(jìn)行濾波降噪處理，排除噪音，針對(duì)核心信號(hào)實(shí)現(xiàn)提純、放大，再將其輸入傳輸系統(tǒng)，由內(nèi)話系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，將無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)化為可辨識(shí)的數(shù)字信號(hào)，供人員讀取。系統(tǒng)工作的基本模式如圖1所示。

2 甚高頻遙控臺(tái)電磁環(huán)境影響

2.1 模擬實(shí)驗(yàn)

為了解甚高頻遙控臺(tái)電磁環(huán)境影響因素和級(jí)別，擬定模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)選取西北某地進(jìn)行，觀察的主要指標(biāo)為接收端信號(hào)強(qiáng)度，地點(diǎn)分別為市區(qū)內(nèi)、機(jī)場(chǎng)，變量分別為發(fā)射端信號(hào)強(qiáng)度、電磁干擾水平以及信道狀況，實(shí)驗(yàn)共分為兩組：

第一組為市區(qū)內(nèi)實(shí)驗(yàn)，共進(jìn)行9次，第1～3次實(shí)驗(yàn)，取固定發(fā)射端信號(hào)強(qiáng)度和電磁干擾水平（人工控制），調(diào)整信道狀況，改變通信信號(hào)密度，了解接收端信號(hào)強(qiáng)度。第4～6次實(shí)驗(yàn)，取取固定發(fā)射端信號(hào)強(qiáng)度和信道狀況，調(diào)整電磁干擾水平（人工控制），了解接收端信號(hào)強(qiáng)度。第7～9次實(shí)驗(yàn)，取固定電磁干擾水平（人工控制）以及信道狀況，調(diào)整發(fā)射端信號(hào)強(qiáng)度，了解接收端信號(hào)強(qiáng)度。

第二組實(shí)驗(yàn)分別在機(jī)場(chǎng)環(huán)境下進(jìn)行，流程與第一組實(shí)驗(yàn)相同，共進(jìn)行9次，第10～12次實(shí)驗(yàn)，取固定發(fā)射端信號(hào)強(qiáng)度和電磁干擾水平（人工控制），調(diào)整信道狀況，改變通信信號(hào)密度，了解接收端信號(hào)強(qiáng)度。第13～15次實(shí)驗(yàn)，取取固定發(fā)射端信號(hào)強(qiáng)度和信道狀況，調(diào)整電磁干擾水平（人工控制），了解接收端信號(hào)強(qiáng)度。第16～18次實(shí)驗(yàn)，取固定電磁干擾水平（人工控制）以及信道狀況，調(diào)整發(fā)射端信號(hào)強(qiáng)度，了解接收端信號(hào)強(qiáng)度。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果上看，第一組實(shí)驗(yàn)和第二組實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)帶有相近的規(guī)律性，即發(fā)射端信號(hào)強(qiáng)度、電磁干擾水平以及信道擁堵程度會(huì)直接影響接收端信號(hào)強(qiáng)度，第一組實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)如表1所示。

第二組實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)如表2所示。

2.3 結(jié)果分析

結(jié)果上看，信號(hào)強(qiáng)度、電磁干擾、信道狀況是甚高頻遙控臺(tái)電磁環(huán)境的三個(gè)核心要素，在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)射端信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)、電磁干擾越弱、信道狀況越好，接收端信號(hào)強(qiáng)度越高、可辨識(shí)度也越清晰。但市區(qū)環(huán)境和機(jī)場(chǎng)環(huán)境下，接收端信號(hào)強(qiáng)度又存在明顯區(qū)別，當(dāng)甚高頻遙控臺(tái)在市區(qū)內(nèi)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，即便變量條件較好，接收端信號(hào)強(qiáng)度也低于80%，而機(jī)場(chǎng)環(huán)境下則能達(dá)到95%以上，這也證明了甚高頻遙控臺(tái)對(duì)工作環(huán)境的要求。

2.4 相關(guān)影響的應(yīng)對(duì)措施

2.4.1 合理選擇建設(shè)地點(diǎn)

結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)甚高頻遙控臺(tái)電磁環(huán)境復(fù)雜，可能受到多重因素影響，其中包括工作環(huán)境，因此應(yīng)在實(shí)際工作中合理選擇甚高頻遙控臺(tái)建設(shè)地點(diǎn)。建設(shè)地點(diǎn)的選擇應(yīng)首先避免存在大量電磁活動(dòng)的環(huán)境，如市區(qū)、居民小區(qū)或者發(fā)電廠、金屬礦場(chǎng)等[1]。此外，由于甚高頻遙控臺(tái)發(fā)射的多為直線電波，應(yīng)在建設(shè)時(shí)選取較為空曠的地點(diǎn)，避免各類障礙物帶來(lái)的不利影響。

在甚高頻遙控臺(tái)投入使用后，為保證其工作能力，也要強(qiáng)化對(duì)周邊環(huán)境的管理，避免其他產(chǎn)生無(wú)線電信號(hào)的設(shè)備進(jìn)入甚高頻遙控臺(tái)工作區(qū)域，如果附近存在電力設(shè)施，也應(yīng)在條件允許的情況下采用繞道設(shè)計(jì)或者調(diào)整位置。如甚高頻遙控臺(tái)附近建有電力纜線，可取弧形設(shè)計(jì)，繞過(guò)甚高頻遙控臺(tái)工作區(qū)域，同時(shí)改變纜線對(duì)地高度，在確保安全性的情況下適當(dāng)予以降低[2]。

2.4.2 定期進(jìn)行檢修

所有甚高頻遙控臺(tái)在長(zhǎng)期工作中都會(huì)面臨部件老化、結(jié)構(gòu)連接松動(dòng)等問(wèn)題，這些問(wèn)題同樣會(huì)對(duì)其通信活動(dòng)產(chǎn)生影響，可行的應(yīng)對(duì)方式是定期進(jìn)行檢修。結(jié)合當(dāng)前甚高頻遙控臺(tái)各類設(shè)備工作的基本情況，整體檢修間隔以三周到一個(gè)月為宜，一些特殊部件的檢修間隔可適當(dāng)縮短，如天線、信號(hào)發(fā)射器等。針對(duì)天線的檢修應(yīng)以信號(hào)接收能力為核心指標(biāo)，了解各個(gè)階段天線接收信號(hào)的強(qiáng)度，對(duì)于出現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度明顯下降的時(shí)間段，要求深入分析原因，查看天線陣是否存在陣元破損，工作覆蓋面是否過(guò)小等，及時(shí)給予優(yōu)化。甚高頻遙控臺(tái)的硬件設(shè)備也應(yīng)給予定期檢查，如電力連接線路的穩(wěn)定性的、蓄電池或供電系統(tǒng)的安全性等。注意線路是否存在短路、焦黑情況，并輕輕搖動(dòng)線路判斷其連接是否有效，供電系統(tǒng)應(yīng)遠(yuǎn)離水源，且具備至少一個(gè)備用電源，保證系統(tǒng)能夠正常工作[3]。

2.4.3 同頻多址技術(shù)

同頻多址技術(shù)即相同頻帶、不同地址，這種共享與信道擠占、擁堵不同，其工作方式是將信道頻帶分割為若干更窄的互不相交的頻帶（稱為子頻帶），每一個(gè)子頻帶對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，這一方式可以保證對(duì)應(yīng)頻帶下的通信信號(hào)得到更廣泛的接收，也能實(shí)現(xiàn)信道的共享，即便某一個(gè)信道內(nèi)的信號(hào)可辨識(shí)度不足、噪音較大，接收端也可以通過(guò)分析其他子頻帶的信號(hào)完成讀取工作，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使同頻多址技術(shù)的應(yīng)用空間較為廣闊，國(guó)外部分地區(qū)已經(jīng)在民用航空工作中應(yīng)用了該技術(shù)，我國(guó)也可在后續(xù)工作中更多嘗試。

3 總 結(jié)

通過(guò)分析甚高頻遙控臺(tái)電磁環(huán)境影響，了解了相關(guān)理論內(nèi)容。甚高頻遙控臺(tái)在現(xiàn)代航空領(lǐng)域作用突出，其構(gòu)成和工作原理基本固定，在實(shí)際工作中會(huì)受到一些因素的影響，通信效果難以保證。實(shí)驗(yàn)證明，信號(hào)強(qiáng)度、電磁干擾、信道狀況會(huì)影響甚高頻遙控臺(tái)的工作，后續(xù)工作中，合理選擇建設(shè)地點(diǎn)、應(yīng)用同頻多址技術(shù)、強(qiáng)化管理和檢修可以應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，使甚高頻遙控臺(tái)工作有序進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]周道剛，楊紅新，吳安坤.民航甚高頻遙控臺(tái)雷擊事故原因分析[J].現(xiàn)代建筑電氣，2017，8（09）：36～39.

[2]符家祺.淺談甚高頻（VHF）遙控臺(tái)及數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)在直升機(jī)地空通信中的應(yīng)用[A].中國(guó)航海科技優(yōu)秀論文集（2014）[C].2015：9.

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收稿日期：2018-3-15

作者簡(jiǎn)介：袁 博（1976-），男，工程師，碩士，主要從事民航無(wú)線電干擾排查，通信導(dǎo)航監(jiān)視業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工作。