浅谈信号衰减对于民航地空通信信号质量的影响

奉泽昊

摘要： 地空通信系统作为民航空中交通管制的重要技术手段，其信号质量的好坏对于空中交通指挥具有至关重要的影响。针对地空通信系统的特点，分析信号衰减性能对于地空通信信号质量的影响。并通过实例分析和对比，深入研究产生的原因，给出了具体解决方案和建议。

关键词： 甚高频；信号衰减；调制度；失真度

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）30-0018-02

1 引言

随着民航业的蓬勃发展，空管的业务量也在成倍的增长，不仅是体现在管制飞行架次的增加，更体现在相关保障设备的负荷量的提升。地空通信系统作为空管的重要技术保障手段，是保证航空器在飞行的各个阶段中与地面管制员保持通信的重要载体。其信号质量的好坏，直接影响空管业务的开展和航空安全。

地空通信系统主要依靠甚高频电台和语音交换系统来完成地面管制员与空中航空器间的通信。由于空管甚高频收发信机多分布在边远台站，信号需通过光纤、微波、卫星或 2M 电缆等多种手段传输[1]，最终到达语音交换系统。期间传输路径较长，任何一个环节信号出现的衰减，都可能导致提供给管制员的 VHF 信号质量受到影响，从而影响飞行安全。如何提高地空通信的信号质量，使之成为稳定可靠的地空通信手段就显得非常重要。

2 地空通信系統组成和特点

地空通信系统的组成如图1所示，主要由语音交换系统、传输设备和甚高频设备等三个部分组成。语音交换系统的主要功能是将所有甚高频设备的信号整合在一起，形成可远程化操作的终端，实现对远端甚高频电台的遥控。传输设备将管制员指令和机组的话音通过各种传输手段传至语音交换系统，实现语音的交互。甚高频电台则是实现地面管制员与机组最直接的通信联络设备。

由于甚高频通信属于超短波，为视距范围内的通信，导致甚高频设备的传输距离和覆盖范围有限。要实现空域内航线的覆盖，需铺设多个台站的甚高频的设备。一般甚高频台站多建于边远地区，信号需通过微波、光缆或卫星等方式引接至空管的语音交换系统。在实际应用中，具有以下几个明显的特点：

2.1 通道容量有限

国际组织分配给民航的VHF频段为118-137MHZ，若采用25KHZ为信道间隔，共760个信道，除了应急、搜索救援和保留给地空数据链VDL的信道，实际可指配的信道为600多个[2]。具体到各个空管分局站的信道数更少，常出现相邻两个空管分局站使用相同频率的情况。

2.2 受周边电磁环境的影响，干扰严重

民航地空通信系统采用专用频率和专用无线设备来实现的，这些专用的频率极易受到外部的干扰，造成管制指令发不出去或接收不到等情况，危及飞行的安全。近年来无线电干扰的频率较高，是目前民航安全运营的重大隐患。

2.3 传输节点过多，信号衰减大

由于空管业务的特殊性，甚高频设备多经过各种路由和传输设备引接至空管的语音交换系统，各个节点都会造成信号的衰减。而且在语音交换系统的前端，也就是大配线架端通常要将同一信号源分成多路信号引接至不同系统。如某空管局语音交换系统就有两套，一套主用，另一套备用；语音记录仪两套，一套主用，一套备用。意味着同一路信号至少要分成4路信号，分别引接至不同的系统，信号的衰减的情况严重。

3 信号衰减对信息输出的影响

图2为某分局甚高频信号的流程图，管制员的指令通过语音交换系统，途径A-C-E-F-G进入甚高频设备发射出去；同理飞行员的语音通过甚高频设备接收后，途径G-F-E-C-A进入语音交换系统，传至管制员。为分析信号途径各个节点的衰减情况，采用音频表一端模拟管制员的语音，另一端测试相应的信号值。

3.1 模拟1000HZ信号，测试点A至E的信号衰减

将管制员放大器导线剥开，连接音频表，音频表模拟发射0至-50dbm，1000HZ信号的管制员语音，然后分别在线架测试点C和测试点E（即信号在传输设备输入位置）测得各信号值，如表1所示。表1中信号值表明，在信号强度在0dbm至-10dbm区间时，输入语音交换系统的信号强度值变化不影响线架端E测得信号值，即实际管制员使用地空通信时，当发话语音信号强度在0dbm至-10dbm区间时，无论管制员发话声音大小，从语音交换系统出来的信号强度均无明显变化。

当输入信号强度在-50dbm至-25dbm区间时，输入信号强度越小，在测试点A和E的信号值越小，呈现正相关关系。而当断开测试点D时（断开备用系统的信号），测试点E的值与测试点A的值基本一致，而与不断开D点测得的值相差7 dbm，说明在引接了备份系统B后，信号衰减了7dbm。模拟600HZ、1000HZ、2000HZ信号测试点A至G的信号衰减，，当发话语音信号强度在-10dbm至0dbm区间时，无论管制员发话声音大小，进入甚高频发射机的信号强度均无明显变化，影响衰减值的主要因素是语音信号频率范围，即管制员的音调。

3.2 调整语音交换系统A和传输设备增益测试点G的信号衰减

语音信号在经过备用语音交换系统B分流后，信息强度出现明显拉低的现象，通过调整语音交换系统或传输设备的增益，可以抵消信号分流造成的衰减，如表2所示。

3.3 调整发射机的ALC增益，测试信号的技术指标

在甚高频发射机音频口用综测仪输入1000HZ，不同强度的音频信号，测试甚高频发射机的调制度和失真度以及在调整甚高频发射机ALC参数后相同输入信号测出的调试度和失真度。

当甚高频发射机ALC参数为0dbm时，调制度为90%时，在0dbm～-20dbm不满足甚高频技术规范《MH_T 4001.1-2016语音通信系统技术》中“调制度设置为90%，调制信号在-20dbm～9dbm范围变化时，测试调制度应在80%～95%范围内。”的要求。当甚高频发射机ALC参数为-10dbm时，调制度为90%时，满足甚高频技术规范要求。换个角度说对于一般管制员的话音，当发射机的增益ALC设置为-10dbm或-15dbm时，对于语言通话的质量有着明显的改善。

4 结束语

地空通信系统作为空管的重要通信手段，如何提高通信保障力度是通信监视专业技术人员日常工作的重点。通过前面的测试数据可以得知，在正常情况下，管制员的话音的大小对于经甚高频发射机发射出去后的信号强度是没有影响的，影响信号强度的是管制员的音调，也就是管制员说话的频率。音调越高，衰减越小，信号发射出去的强度越大。意味着在相同条件下，管制员个体的语音差异，对于同一个机组飞行员在某一个位置高度接收到的信号强度是不一样的。通常情况下，女管制员的话音有更好的识别度。另外甚高频设备常建于边远台站，必须通过各种传输路径引接至语音交换系统，中间传输节点较多，信号衰减不可避免。而空管行业的特殊性，同一个信号源需分流引接至不同的系统，同样会造成信号的不断衰减，从而导致信号发射不出去，机组接收声音小等问题。通过前面事例数据可以看出，针对信号的衰减情况，可以从语音交换系统、传输设备和甚高频设备等三个方面调整通道信号的增益来补偿或抵消由于信号多路径传输和信号分流所造成的信号衰减，这对于通导维护人员具有重要的指导意义。

参考文献：

[1] 杨静.针对民航空中管制通信系统可靠性的研究[J].电脑知识与技术，2013（6）：1336.

[2] 陈微波.空管甚高频信号切比雪夫滤波器研究与实现[D].成都：电子科技大学，2003.

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