航空電子通信系統及關鍵技術

文/鄭曉慶 梅江林

1 航空電子通信系統的架構分析

電子通信系統是航空飛行器的重要組成部分之一，1553B總線是此類系統的常用通信方式，在該通信傳輸網絡下在航空電子數據信息呈現出如下幾個方面的特點：一是可將分布的子系統連接起來形成統一的網絡結構；二是借助時鐘同步機制，可使共享信息在統一的時間內得到處理。基于1553B總線的航空電子通信系統采用的是當前較流行的分層分布式架構體系，整個系統由五層組成，具體如圖1所示。

圖1中五個層次的功能非常明確，全部可以通過標準接口進行信息傳輸，由此為系統軟件的設計開發提供了有利條件。在這個五個層次當中，應用層為最高層，主要負責實現系統的管理功能，如系統初始化、通信設備維護以及系統重構等，同時，該層該具備解釋功能，可對數據信息交換的范圍、格式等進行具體描述；驅動層具有承上啟下的作用，它是應用層與底層之間的軟件接口，該層能夠對各路輸出總線接口進行啟停、通斷和測試等操作，并且還能對接口的運行狀態進行實時監測；傳輸層主要負責數據信息的傳輸和通信通道的切換及同步管理；數據鏈路層可依據1553B通信協議的規定要求，對總線上信息的傳輸序列進行控制；物理層可對總線物理介質上的位流傳輸進行處理。

2 航空電子通信系統中的關鍵技術

對于航空飛行器而言，其在空中的安全、穩定飛行需要多個系統的密切配合，而各個系統之間的數據信息交互，全部都是由機載電子通信系統來完成。因此，必須保證電子通信系統具有強大的功能和可靠的性能，而這一目標可通過各種先進技術的運用予以實現。在航空電子通信系統中應用的關鍵技術有衛星通信技術、航空天線技術、時鐘同步技術等。下面分別對這些技術進行分析。

2.1 衛星通信技術

衛星通信技術歸屬于無線通信的范疇，該技術主要是以人造地球衛星作為中繼站，對無線電波進行轉發，以此來實現通信。衛星通信技術之所以在通信領域中獲得越來越廣泛的應用，與其自身具備的諸多特點有著密不可分的關聯，如衛星信號的覆蓋范圍廣、信息傳輸質量好、便于組網等。從目前通信領域中的各種技術來看，衛星通信是最為成熟的技術之一，正因如此，進一步推動了該技術的發展和完善，也使其成為航空電子通信系統中的核心技術。然而，在實際應用中發現，衛星通信技術在信息的處理速度方面并不是很快，為滿足航空電子通信系統的需要，應當大幅度提升衛星通信的信息處理速度。同時，衛星通信技術是以無線信號的長短波交互來進行信號傳輸，這種傳輸方式也或多或少地存在一定的不足之處。因此，可以通過激光傳輸來進行替代，這是因為激光的傳輸速度要遠遠高于長短波，并且能夠降低信號干擾，有助于信號傳輸質量的提升。

2.2 天線技術

在航空飛行器上，通常會布置多套電子通信設備，有的與衛星進行通信、有的與地面站進行通信，無論通信對象為何，全部都需要天線作為支撐，由此使得天線技術成為航空電子通信系統中不可或缺的關鍵技術在之一。

2.2.1 高頻天線

高頻通信系統能夠實現遠距離的聲音通信，它為飛機與飛機之間、飛機與地面站之間提供了有效的通信方式。高頻通信系統的工作頻率為2.0MHz-29.999MHz之間，該系統利用地球表面和電離層使通信信號可以循環反射，從而達到傳播的目的。信號的反射時間主要與飛機的飛行高度有關。

2.2.2 航向道天線

在該天線上有兩個主要元件，分別負責向ILS系統的1#和2#接收機提供RF輸入。航向道天線能夠接收來自于108.1-111.95MHz區間范圍內的頻率，并以頻寬1/10的奇數位作為通信間隔。

2.2.3 RA天線

RA即無線電高度表，其能夠準確測量出飛機到地面之間的垂直距離，主要是通過收發信號的方式完成無線電高度的計算。通常情況下，RA天線都是設置在飛機機體的底部。

2.3 時鐘同步技術

圖1：基于1553B總線的航空電子通信系統架構示意圖

由于航空電子通信系統的內容有著各種不同功能的模塊，在對模塊進行設計時，都會為其配置一個獨立運行的計時器，即時鐘。因受到一些因素的影響，可能會導致時鐘出現計時誤差，所以針對這一情況，需要采用時鐘同步技術進行解決處理，從而確保電子通信系統的運行穩定性。航空電子通信系統本身具有一定的特殊性，這主要與其所處的應用環境有關。故此，在運用時鐘同步技術時，必須保證短時間間隔數據的一致性。同時，還要確保飛機飛行階段時鐘對時的準確性。在時鐘同步設計的過程中，需要對時鐘的分辨率、計時器等因素予以綜合考慮，通過有效地調控，獲取計時器廣播周期值，以此為依據對時鐘進行同步設計。

3 結論

綜上所述，航空電子通信系統作為重要的機載設備之一，它的運行穩定與否直接關系到飛機的飛行安全性。為了進一步提升航空電子通信系統的運行穩定性，應當對系統的架構進行全面分析，并對系統中應用的關鍵技術進行逐步完善，從而使其能夠更好地為系統提供支撐。