中國民用航空新疆空中交通管理局 宋永江

關(guān)于VSWR對民航甚高頻通信系統(tǒng)影響的思考

中國民用航空新疆空中交通管理局 宋永江

民航采用甚高頻通信系統(tǒng)進(jìn)行地空，飛機與飛機之間的雙向通信，其中VSWR作為重要的指標(biāo)，反映該系統(tǒng)的運行情況。本文主要對民航甚高頻通信系統(tǒng)及VSWR進(jìn)行了闡述，并著重分析了VSWR對民航甚高頻通信系統(tǒng)的影響，并提出了相應(yīng)的措施

VSWR；民航甚高頻通信系統(tǒng)；影響

前言

保障飛行安全是民用航空關(guān)注的焦點。其中甚高頻通信系統(tǒng)是民航飛機的通信工具，它是民航安保系統(tǒng)中的重要組成部分。VSWR是衡量甚高頻通信系統(tǒng)安全與否的關(guān)鍵指標(biāo)，明確該指標(biāo)對甚高頻通信系統(tǒng)的影響，對民航事業(yè)的發(fā)展有重要意義。

1. 民航甚高頻通信系統(tǒng)的概念

甚高頻通信系統(tǒng)是航空安全保障的重要工具，它負(fù)責(zé)飛機間以及飛機與地面保障之間的信息交互，完善航空飛行的監(jiān)督與管控。甚高頻是指頻帶波段為30MHz-300MHz的無線電波。

甚高頻通信系統(tǒng)由收發(fā)機、控制盒和天線三部分組成。收發(fā)機用頻率合成器提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)頻率，信號調(diào)制到載波后，通過天線發(fā)射出去。接收機從天線上收到信號后，經(jīng)過放大、檢波、靜噪處理變成音頻信號，輸入駕駛員的耳機。天線一般都安裝在機腹和機背上[1]。在飛機工作時，駕駛員通過任一系統(tǒng)選擇工作頻率后，完成信號的收發(fā)，實現(xiàn)地空、飛機與飛機之間的雙向通信。該通信系統(tǒng)的運作方式是以圖像、數(shù)據(jù)、語音為主，采取調(diào)幅形式的，正常其工作范圍可從117.000Mhz到151.975MHz，現(xiàn)今使用的頻率一般只到136.000Mhz，頻道間隔的25kHz（這是國際航空通用的標(biāo)準(zhǔn)）。甚高頻通信采用的是高頻率無線電波，會在工作中產(chǎn)生一定的表面波衰，且衰減迅速，因此它的有效作用距離比較短，一般在高度為300米時距離為74公里可進(jìn)行工作。它的作用距離適用于飛機在起、落或者通過控制空域時的地空聯(lián)系。正好滿足飛機事故高發(fā)期（起、落階段）的通信要求。因此保障甚高頻通信系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定，對飛機安全事故的降低有直接影響。甚高頻系統(tǒng)的可靠及穩(wěn)定會受到多種外界因素的影響，例如空間地形，大氣對流層以及磁場等。

2. VSWR的概念

VSWR即電壓駐波比，它是射頻技術(shù)的重要參數(shù)之一，用于衡量部件間的匹配度。民航甚高頻通信系統(tǒng)是射頻技術(shù)在航空航天事業(yè)的延伸，因而VSWR也應(yīng)是衡量甚高頻通信系統(tǒng)各部件匹配度的關(guān)鍵參數(shù)。在甚高頻通信系統(tǒng)中，VSWR指的就是線路處于行波狀態(tài)時其相鄰電壓最大值與電壓最小值比值的絕對值[2]，即：VSWR=|UMAX/UMIN|≥1。利用VSWR可以對通信過程中產(chǎn)生的回波損耗進(jìn)行推算，而回波損耗直接體現(xiàn)了發(fā)射過程的反射功率，電壓駐波比越小，反射功率功率越小，傳輸效率越高，反之亦然。反射系數(shù)的模值計算，回波損耗可表達(dá)為。根據(jù)能量傳輸?shù)睦碚搧碇v，電壓駐波比為1的時候通信線路上將不存在反射系數(shù)，也就不存在回波損耗。但是這是十分理想的工作狀態(tài)，實際運用過程中，往往存在甚高頻通信系統(tǒng)與發(fā)射機抗阻不匹配、共用系統(tǒng)天線與饋線的抗阻不匹配或各部件的反射系數(shù)不同等情況，使得電壓駐波比超過理想值。根據(jù)國際公約要求，一般來講甚高頻單機通信電壓駐波比不超過1.5，共同通信系統(tǒng)電壓駐波比不超過2.5即可滿足工作要求。當(dāng)電壓駐波比超過規(guī)定工作值，就會影響通信質(zhì)量。

3. VSWR對民航甚高頻通信系統(tǒng)的影響

3.1 VSWR對民航甚高頻通信系統(tǒng)的主要影響

從上文可知，VSWR是衡量民用航空甚高頻通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。VSWR值越高，則表明回波損耗越大，也就是發(fā)射的信號被反射回來的程度越大。它對民航甚高頻通信系統(tǒng)主要有以下影響：①降低通信的質(zhì)量。VSWR過高，會降低甚高頻通信系統(tǒng)的實際發(fā)射功率，導(dǎo)致通信信號的發(fā)射距離和效果受到影響，降低通信的可靠性。若發(fā)射功率降低過大，則可能直接中斷通信；②損害甚高頻通信系統(tǒng)的設(shè)備，產(chǎn)生折損。VSWR過高，說明有大部分電波被反射回來，除了直接返回的損耗外，部分反射電波會在通信介質(zhì)的作用下，產(chǎn)生熱能。這部分熱能作用于傳輸線路、天線和各元器件，影響其工作性能，產(chǎn)生非必要的損耗，影響設(shè)備的使用壽命。當(dāng)熱能超過通信系統(tǒng)的設(shè)備承受能力時，設(shè)備很可能直接損壞。回波損耗值，與系統(tǒng)的阻抗相關(guān)。發(fā)射機的阻抗與甚高頻通信系統(tǒng)的各器件阻值完全匹配時，則不會造成功率反射。如發(fā)射機的設(shè)定阻抗為60歐姆，那么甚高頻系統(tǒng)的天線、饋線及其他相關(guān)器件的阻抗也應(yīng)選擇或者無限接近于60歐姆；③影響其他頻率。當(dāng)某一頻率的電壓駐波比增高，很可能會產(chǎn)生連鎖影響，對其他相鄰頻率產(chǎn)生干擾，進(jìn)而影響其他工作的正常進(jìn)行。

3.2 影響VSWR的關(guān)鍵因素

甚高頻通信系統(tǒng)在工作過程中，會產(chǎn)生多個因素影響電壓駐波比。一般來講影響VSWR的因素包括通信系統(tǒng)的各組件阻抗不一致；組件之間的接口不匹配或者解除不良；在進(jìn)行系統(tǒng)安裝及調(diào)試時，不能夠按照規(guī)定進(jìn)行工作，產(chǎn)生調(diào)試故障；或者由于防護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致通信系統(tǒng)的饋線進(jìn)水；臨時遭遇強電干擾等，這些都會影響VSWR的數(shù)值。在當(dāng)前的民航系統(tǒng)工作中，為了增加管控和監(jiān)督的有效性，會逐步增加通信系統(tǒng)的通信節(jié)點。從能量消耗原理來看，節(jié)點越多，傳輸過程中產(chǎn)生的波損也就越大。但值得注意的是在傳輸過程中，各部分元器件存在反射系數(shù)和相位差異，不是一個線性計算過程，反射系數(shù)和相位差異之間會存在一定的補償值，并非某一元器件的反射系數(shù)變大后，一定會產(chǎn)生電壓駐波比增加，可能受相位差異的補償作用進(jìn)行了彌補。所以在對VSWR的調(diào)控方面，應(yīng)采取整體的考慮辦法，對系統(tǒng)中的各項器件進(jìn)行平衡補償，在甚高頻傳輸系統(tǒng)中各元件參數(shù)的變大或變小都是動態(tài)的，維護(hù)人員要從整個通信天饋系統(tǒng)阻抗匹配的角度來考慮[3]。

3.3 降低VSWR對作為甚高頻通信系統(tǒng)的相關(guān)舉措

（1）對甚高頻通信系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護(hù)進(jìn)行全程監(jiān)督和質(zhì)量把關(guān)。要求安裝以前，對所有元器件的性能、質(zhì)量進(jìn)行檢測和確認(rèn)，不達(dá)標(biāo)的器件不能安裝。同時對發(fā)射機、元器件的阻抗匹配程度進(jìn)行核驗；注意調(diào)試時產(chǎn)生的差異，記錄所有的調(diào)試結(jié)果，上報管理部門進(jìn)行審批，審批通過后，方可投入運行；（2）制定甚高頻通信系統(tǒng)的維護(hù)檢修制度，按照一定的頻度和周期進(jìn)行維護(hù)管理，重點檢查通信系統(tǒng)的連接點，對VSWR值進(jìn)行測定。運用PDCA質(zhì)量管理測量，對安裝、調(diào)試、維護(hù)的全過程進(jìn)行統(tǒng)一分析，查找出現(xiàn)異常的原因，并做好應(yīng)急備案，增加技術(shù)部門應(yīng)對突發(fā)情況的能力。

4. 結(jié)束語

VSWR是衡量民航甚高頻通信系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵指標(biāo)之一。提升對VSWR的控制和監(jiān)管，能夠極大的提升民航地空通信、飛機與飛機通信的質(zhì)量，降低飛行中安全事故發(fā)生的可能性，促進(jìn)民用航空事業(yè)的長期發(fā)展，為人們提供可靠的出行。

[1]胡棟楠.民用航空中甚高頻通訊的應(yīng)用[J].科技展望,2015(15).

[2]李霞.甚高頻通信系統(tǒng)可靠性研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2015(23): 108-109.

[3]陸旭.民航甚高頻通信互調(diào)干擾分析及其預(yù)防分析[J].中國新通信,2016,18(21):19-19.