民航空管甚高頻系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)方法的分析

歐陽(yáng)杰

（民航云南空管分局技術(shù)保障部，昆明 650200）

隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的提出，昆明長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)作為國(guó)家門戶樞紐機(jī)場(chǎng)，成為了我國(guó)面向南亞、東南亞的輻射中心，飛行流量日趨增加。這對(duì)民航空管VHF通信臺(tái)站所提供的通信話音質(zhì)量與可靠性提出了更高的要求。本文針對(duì)如何對(duì)甚高頻設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，進(jìn)而快速判斷設(shè)備是否達(dá)標(biāo)的方法進(jìn)行了分析。歡迎大家批評(píng)和指正。

1 現(xiàn)有甚高頻系統(tǒng)測(cè)試需要解決的問(wèn)題

近年我國(guó)民航業(yè)的大幅增長(zhǎng)，使得空管的保障壓力隨之增加，甚高頻系統(tǒng)的安裝數(shù)量也在快速增加，這對(duì)我們技術(shù)保障力量提出了更高的要求。以往的測(cè)試方法對(duì)臺(tái)站上甚高頻設(shè)備都是一對(duì)一進(jìn)行測(cè)試檢查，需要將系統(tǒng)上的設(shè)備及腔體濾波器單獨(dú)拆開進(jìn)行測(cè)試。這里就出現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題。一是每個(gè)季度就要對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，頻繁的拆裝對(duì)甚高頻系統(tǒng)的連接頭與合路器造成損耗，時(shí)間長(zhǎng)了可能會(huì)出現(xiàn)連接異常造成的故障。二是甚高頻設(shè)備一般安裝比較緊湊，在測(cè)試時(shí)拆裝比較費(fèi)時(shí)，效率低，甚高頻設(shè)備的停機(jī)時(shí)間一般就只有6到8小時(shí)，如果做十個(gè)以上的信道會(huì)比較緊張，需要提高效率。

2 分析過(guò)程

甚高頻通信有著半雙工、視距傳播、便于設(shè)備安裝架設(shè)、通信可靠及話音質(zhì)量好的特點(diǎn)，其被大量應(yīng)用在民航的地空通信中。一套四信道甚高頻系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示：

圖1 甚高頻系統(tǒng)框圖

目前我們對(duì)甚高頻系統(tǒng)進(jìn)行定期巡檢所做的項(xiàng)目主要有兩種。一是用CMS54綜測(cè)儀對(duì)甚高頻設(shè)備發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試；二是用安立VNA-MS2034B矢網(wǎng)分析儀對(duì)腔體濾波器與天線進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比測(cè)出的參數(shù)以此來(lái)判斷整個(gè)系統(tǒng)是否正常。當(dāng)前巡檢使用的方法都是單獨(dú)對(duì)甚高頻設(shè)備、腔體濾波器及天線做檢測(cè)，而系統(tǒng)上其他部件都沒(méi)有測(cè)試到，這樣就不能系統(tǒng)全面的對(duì)整個(gè)甚高頻系統(tǒng)做出評(píng)價(jià)。再加上現(xiàn)在甚高頻系統(tǒng)都做得比較緊湊，單獨(dú)測(cè)試需要將連線斷開，很耗費(fèi)時(shí)間，并且系統(tǒng)內(nèi)的一分四的合路器與分路器上的頭經(jīng)常扭動(dòng)的話會(huì)松動(dòng)，嚴(yán)重的話會(huì)掉下來(lái)，從而使得連接不穩(wěn)定且增加了傳輸信號(hào)的損耗，需要對(duì)其進(jìn)行維修或更換。當(dāng)遇到腔體濾波器不達(dá)標(biāo)需要調(diào)整時(shí)，就更加消耗時(shí)間了。這造成了信道多的停機(jī)維護(hù)還不一定能夠做完，需要分為兩次進(jìn)行。隨著民航業(yè)的發(fā)展，臺(tái)站及甚高頻設(shè)備也越來(lái)越多了，停機(jī)維護(hù)的次數(shù)也逐漸增多，但維護(hù)人員卻沒(méi)有增加，加上為了保障飛行安全，停機(jī)維護(hù)的時(shí)間大多安排在凌晨零點(diǎn)至六點(diǎn)，維護(hù)人員需要通宵作業(yè)，這造成了維護(hù)人員工作過(guò)于疲勞，遇到故障不能快速有效地排查。現(xiàn)實(shí)情況逼迫我們必須要加快維護(hù)速度，提高維護(hù)效率。

3 解決過(guò)程

根據(jù)以上情況，我們做出了以下調(diào)整改進(jìn)：

3.1 甚高頻系統(tǒng)的發(fā)射參數(shù)測(cè)試

一個(gè)二信道甚高頻系統(tǒng)發(fā)射流程如圖2所示：

圖2 甚高頻系統(tǒng)發(fā)射框圖

現(xiàn)將天線與合路器之間的連接斷開，將合路器輸出接個(gè)10dB/300W衰減器再接CMS54綜測(cè)儀，測(cè)試VHF發(fā)射機(jī)的載波功率。我們可以在甚高頻設(shè)備發(fā)射口接接個(gè)10dB/300W衰減器再接綜測(cè)儀測(cè)試其輸出功率，兩個(gè)數(shù)據(jù)相對(duì)比，這樣我們可以得到該甚高頻系統(tǒng)的插入損耗，插入損耗是指從電臺(tái)發(fā)射端口到合路器輸出端口之間的總損耗（含線攬及連接器）。

插入損耗=合路器（正向）+濾波器（正向）+隔離器（正向）+繼電器（正向）+線損=0.2+1.5+0.8+0.1+0.3=2.9（dB），符合≤3.5dB的要求。

完成這一步驟后，在后續(xù)的測(cè)試中，我們就可以直接在合路器后接綜測(cè)來(lái)測(cè)試設(shè)備的發(fā)射參數(shù)。

實(shí)測(cè)功率≥發(fā)射功率-插入損耗=發(fā)射功率-2.9dB

發(fā)射功率≥43.5dBm（甚高頻電臺(tái)發(fā)射功率為50W/47dBm檔時(shí)）

同時(shí)測(cè)試VHF發(fā)射機(jī)的載波頻率精確度，實(shí)測(cè)頻率精確度≤5ppm

保持之前的連接，再將被測(cè)信道的發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)的配線架上的TX口連接到綜測(cè)儀，讓綜測(cè)儀輸出一個(gè)1kHz、0dBm的音頻信道到VHF發(fā)射機(jī)，由發(fā)射機(jī)對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，然后把調(diào)制后的甚高頻信號(hào)送至綜測(cè)儀進(jìn)行測(cè)試。VHF發(fā)射機(jī)的調(diào)制度與調(diào)制失真測(cè)試就可以在綜測(cè)儀上得到讀數(shù)。

如果被測(cè)的VHF發(fā)射機(jī)參數(shù)都符合標(biāo)準(zhǔn)，我們就認(rèn)為這個(gè)信道對(duì)應(yīng)的VHF發(fā)射機(jī)整個(gè)系統(tǒng)能夠正常使用，就算腔體濾波器對(duì)應(yīng)的中心頻點(diǎn)較之前有少許偏移，也不影響使用，就不用再單獨(dú)測(cè)試發(fā)射腔體濾波器了，這樣的系統(tǒng)測(cè)試可以有效提高測(cè)試效率，節(jié)約時(shí)間。如果參數(shù)有不符合項(xiàng)目時(shí)，就需要分別單獨(dú)測(cè)試VHF發(fā)射機(jī)設(shè)備及腔體濾波器，來(lái)尋找故障點(diǎn)。

3.2 甚高頻系統(tǒng)的接收參數(shù)測(cè)試

一個(gè)二信道甚高頻系統(tǒng)接收流程如圖3所示：

圖3 甚高頻系統(tǒng)接收框圖

我們先測(cè)試出接收鏈路的插入損耗，這個(gè)參數(shù)是指從分路器輸入端口到電臺(tái)接收入口之間的總損耗（含線攬及連接器）。

插入損耗=分路器+濾波器+功分器+線損

=0.2+1.5+3.3+0.3=5.3（dB），符合≤6dB的要求。

將天線與分路器之間的連接斷開，將分路器輸入接CMS54綜測(cè)儀，再將被測(cè)信道的接收機(jī)對(duì)應(yīng)的配線架上的RX口連接到綜測(cè)儀，我們先設(shè)置接收機(jī)RF頻率，然后將AF1頻率設(shè)置為1KHz，MOD1設(shè)置為30%，將軟鍵6中SINAD/DIST選中SINAD，將光標(biāo)移到軟鍵2調(diào)整RF LEV使SINAD為10，記下RF電平（PD），該值就為接收機(jī)靈敏度。

實(shí)測(cè)值=接收機(jī)靈敏度-插入損耗=接收機(jī)靈敏度-5.3dB接收靈敏度≤-103.5 dBm（1kHz MOD=30% SINAD=10dB）保持之前的連接，設(shè)置接收機(jī)RF頻率，AF1頻率設(shè)置為1KHz，MOD1設(shè)置為90%，將軟鍵6中SINAD/DIST選中DIST，再將光標(biāo)移到RF LEV，從子菜單中選擇EMF，將光標(biāo)移到軟鍵2調(diào)整RF LEV使其分別為-53dBm、-10dBm后讀取接收機(jī)音頻失真度。

如果被測(cè)的VHF接收機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)都符合標(biāo)準(zhǔn)，我們就認(rèn)為這個(gè)信道對(duì)應(yīng)的VHF接收機(jī)整個(gè)系統(tǒng)能夠正常使用，不用再單獨(dú)測(cè)試接收腔體濾波器了。如果參數(shù)有超標(biāo)項(xiàng)時(shí)，就需要分別單獨(dú)測(cè)試對(duì)應(yīng)的VHF接收機(jī)設(shè)備及腔體濾波器，并檢查相應(yīng)的線路，來(lái)尋找故障點(diǎn)。

3.3 甚高頻系統(tǒng)的腔體濾波器測(cè)試

當(dāng)然使用這樣的方法會(huì)使我們無(wú)法掌握到腔體濾波器阻帶衰減及反向損耗的情況，可能會(huì)造成系統(tǒng)抗互調(diào)干擾的能力下降。這就要求我們一年必須有一次單獨(dú)的腔體濾波器維護(hù)測(cè)試，來(lái)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，以保證整個(gè)甚高頻系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)行。這里我們需要先對(duì)安立VNA-MS2034B矢網(wǎng)分析儀設(shè)置預(yù)設(shè)起始頻率117-137.975MHz，然后設(shè)置端口（兩端口），設(shè)置掃描點(diǎn)（SWEEP 840），再進(jìn)行校準(zhǔn)，完成后就斷開要測(cè)的腔體濾波器，使用矢網(wǎng)分析儀連接腔體濾波器的輸入與輸出，連接圖如圖4所示：

圖4 測(cè)腔體連接圖

之后再根據(jù)濾波器中心頻率設(shè)置矢網(wǎng)中心頻率、帶寬1.5MHz，測(cè)量（細(xì)）[SCALE（每格5db）、MAKER]，如果滿足要求的話就截圖保存，然后恢復(fù)初始連接，如果不滿足要求的話，就細(xì)調(diào)腔體濾波器的輸入輸出耦合，直到濾波器性能達(dá)到規(guī)范要求[2]。腔體濾波器參數(shù)在網(wǎng)分儀上的讀數(shù)如圖5所示：

圖5 綜測(cè)儀測(cè)試腔體的插入損耗、反向損耗及選擇性

通過(guò)對(duì)巡檢測(cè)試方式的改進(jìn)，我們甚高頻系統(tǒng)停機(jī)維護(hù)的效率得到了很大的提高。如果出現(xiàn)了故障的情況，能夠空出更多的時(shí)間來(lái)進(jìn)行分析和排故，也有效地增加了停機(jī)維護(hù)的冗余度。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前甚高頻系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)方案的分析，提出了如何提高甚高頻系統(tǒng)維護(hù)效率的方案，希望能對(duì)工作在一線的維護(hù)人員有所幫助。