甚高頻接收信號(hào)間歇性斷續(xù)案例分析

劉海天

（民航溫州空中交通管理站，浙江 溫州325024）

甚高頻業(yè)務(wù)是民航空管對(duì)空指揮通信的主要手段，管制員和飛行員之間要通過(guò)地面電臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地空對(duì)話、發(fā)布管制指令，其通信質(zhì)量的好壞和可靠程度的高低則會(huì)直接影響飛行安全、管制安全。

1 故障現(xiàn)象

2019 年10 月30 日上海區(qū)管報(bào)CH11 信道有強(qiáng)烈的噪音，偶爾沒(méi)有接收，同頻率CH15 信道接收正常，本地實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)能聽(tīng)到偶爾的嗡嗡聲，有時(shí)存在信號(hào)斷續(xù)的情況，檢查設(shè)備工作狀態(tài)正常。在11 月-12 月期間，又有多次反映CH11 信道在西面280 公里處存在接收信號(hào)斷續(xù)的問(wèn)題，同頻率CH15 信道接收正常。

2 問(wèn)題分析

2.1 環(huán)境描述

甚高頻位于海拔約700 米的山頂上，西面區(qū)域多山，此信道管制使用的區(qū)域正為西面區(qū)域。甚高頻收發(fā)信機(jī)為收發(fā)一體機(jī)，甚高頻CH11 和CH15 是兩個(gè)同頻信道，兩個(gè)信道分別連接不同的接收天線，CH11 接收天線在鐵塔頂端平臺(tái)的西南方向，CH15 接收天線在鐵塔中層平臺(tái)的西南方向。

2.2 系統(tǒng)介紹

甚高頻系統(tǒng)包括甚高頻收發(fā)信機(jī)及其共用系統(tǒng)、信號(hào)傳輸部分、甚高頻監(jiān)控系統(tǒng)，甚高頻收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)完成話音信號(hào)對(duì)空發(fā)射和接收，包括收發(fā)信機(jī)(單機(jī)或多信道系統(tǒng))、發(fā)射和接收天線、濾波器、分配器、功分器、射頻切換器、隔離器、射頻饋線、機(jī)柜或機(jī)架、監(jiān)控接口單元等；信號(hào)傳輸系統(tǒng)完成甚高頻收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)與終端系統(tǒng)之間的話音、控制、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的信號(hào)傳輸，主要包含傳輸設(shè)備、接入設(shè)備、通信介質(zhì)（例如光纖、衛(wèi)星、同軸電纜等）。

射頻合成器將各信道送來(lái)的射頻信號(hào)合成為一路信號(hào)，送往饋線直至天線發(fā)射出去。分配器接收天饋線送來(lái)的射頻信號(hào)，并將其分別送往各個(gè)信道中，各信道通過(guò)接收濾波器濾出本信道的射頻信號(hào)，送往各信道接收機(jī)。

濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分，民航地空通信系統(tǒng)中發(fā)射通路和接收通路用的濾波器都為帶通腔體濾波器。腔體濾波器由諧振腔、調(diào)諧螺絲等組成，頻率可調(diào)，主要技術(shù)指標(biāo)為插入損耗和±500KHz 的衰減值。

對(duì)接收機(jī)來(lái)說(shuō)，同樣也是采用雙機(jī)互為備份配置，那么射頻信號(hào)必須經(jīng)過(guò)功率分配，以阻抗匹配的方式平均分配到兩部接收機(jī)中，這里的功率分配器在網(wǎng)絡(luò)中起到耦合作用。

2.3 問(wèn)題分析

由于收發(fā)信機(jī)監(jiān)聽(tīng)有信號(hào)斷續(xù)問(wèn)題，因此可以排除傳輸線路的問(wèn)題，故障可能存在甚高頻系統(tǒng)接收流程中的某個(gè)部件，甚高頻共用天線系統(tǒng)接收流程如圖1 所示。

圖1 甚高頻共用天線系統(tǒng)接收流程圖

從接收天線至接收機(jī)中的任何一個(gè)部件存在問(wèn)題，都有可能導(dǎo)致接收信號(hào)差的問(wèn)題，由于管制只反映CH11 信道接收問(wèn)題，未反映共用一根天線的其他3 個(gè)信道，而且主備機(jī)都存在接收問(wèn)題，因此首先懷疑是接收濾波器的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)幾次對(duì)接收濾波器差損和選擇性的調(diào)整，盡量降低差損值，調(diào)整后差損：-0.85dBm，+500K：-13.54dBm，-500K：-13.29dBm，調(diào)整后仍然存在接收斷續(xù)問(wèn)題。

對(duì)接收靈敏度和失真度進(jìn)行檢測(cè)，分別檢測(cè)了單機(jī)靈敏度和帶濾波器的系統(tǒng)靈敏度，帶濾波器靈敏度CH11A 機(jī)為-98dBm，CH11B 為-96dBm，CH15A 帶濾 波 器 靈 敏 度 為-96.5dBm，CH15B 為-93dBm。甚高頻系統(tǒng)要求靈敏度檢測(cè)結(jié)果為CH11 靈敏度比CH15 靈敏度略好，失真度也在正常范圍內(nèi)，為了進(jìn)一步排除接收機(jī)及功分器的可能性，重新更換CH11 主備機(jī)的接收模塊，及主機(jī)的信號(hào)處理模塊，更換功分器，更換后仍存在接收斷續(xù)問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)以上測(cè)試后，將故障點(diǎn)鎖定在天線和射頻電纜部分，對(duì)接收天線進(jìn)行駐波比測(cè)試，結(jié)果為1.2，測(cè)試結(jié)果正常，懷疑是天線耦合性能變差，導(dǎo)致無(wú)法接收較弱的信號(hào)，為了確認(rèn)是否天饋線的問(wèn)題，停機(jī)將CH1-CH4 的接收天線饋線端和CH9-CH12 的接收天線饋線端互換后，故障點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)移，確認(rèn)故障點(diǎn)在天饋系統(tǒng)，后調(diào)撥備件后，將CH11 接收天線更換，更換后信號(hào)恢復(fù)正常。

總結(jié)本次故障的原因，是接收天線耦合性能變差，導(dǎo)致對(duì)弱信號(hào)接收能力變差，而信號(hào)丟失區(qū)域，距離遠(yuǎn)，而且是山區(qū)，存在信號(hào)弱的情況，因此會(huì)發(fā)生信號(hào)斷續(xù)的情況，而其他近距離的區(qū)域則沒(méi)有出現(xiàn)信號(hào)斷續(xù)的情況。

3 同類(lèi)故障的排除方法、步驟及建議措施

（1）首先通過(guò)本地監(jiān)聽(tīng)，確認(rèn)收發(fā)信機(jī)接收是否正常。

（2）通過(guò)監(jiān)聽(tīng)，確認(rèn)主備機(jī)是否都存在相同的問(wèn)題，如果都存在，則優(yōu)先檢查公共部件，如濾波器、功分器、饋線接口、天線。

（3）濾波器通過(guò)頻譜儀進(jìn)行檢查，看差損值是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

（4）功分器可以通過(guò)頻譜儀的網(wǎng)分功能進(jìn)行衰減測(cè)試。

（5）天線可以通過(guò)頻譜儀的網(wǎng)分功能進(jìn)行駐波比檢查，但駐波比不能完全反映天線的接收性能，還要通過(guò)綜測(cè)儀、頻譜儀、測(cè)試天線來(lái)檢測(cè)當(dāng)前天線的射頻接收性能，測(cè)試設(shè)備連接如下圖2 所示，綜測(cè)儀通過(guò)發(fā)射功能，設(shè)置頻率和發(fā)射電平值，發(fā)射一個(gè)射頻信號(hào)，頻譜儀通過(guò)頻譜功能檢測(cè)被檢測(cè)天線收到的射頻信號(hào)強(qiáng)度，可以通過(guò)比較不同天線接收的信號(hào)強(qiáng)度判斷天線是否存在問(wèn)題。如無(wú)相應(yīng)儀器或測(cè)試天線，可以通過(guò)交換相鄰的接收天線進(jìn)行測(cè)試，看故障點(diǎn)是否發(fā)生轉(zhuǎn)移。對(duì)天線的檢測(cè)由于涉及到多信道，影響范圍大，如果接收平臺(tái)有多余的測(cè)試天線及饋線，會(huì)方便測(cè)試，減少影響范圍，因此建議鐵塔上多預(yù)留一根天線，作為測(cè)試天線。

圖2 測(cè)試設(shè)備連接

（6）如果是單機(jī)存在接收性能差的問(wèn)題，則故障可能出在接收模塊或信號(hào)處理模塊，通過(guò)綜測(cè)儀檢測(cè)接收機(jī)的靈敏度和失真度，單機(jī)靈敏度要小于-103dBm，失真度要小于5%。除了檢測(cè)單機(jī)靈敏度外，還可以加入濾波器，從天饋線接口處測(cè)量系統(tǒng)靈敏度，測(cè)量時(shí)需將射頻電纜接入濾波器輸入口。

4 結(jié)論

甚高頻系統(tǒng)由多個(gè)系統(tǒng)模塊組成的通信設(shè)備，包括天線、饋線、濾波器、功分器、收發(fā)信機(jī)等部件，任何一個(gè)部件故障都會(huì)造成信號(hào)斷續(xù)，我們需要掌握各部件的功能及信號(hào)流程，逐步進(jìn)行排查。