計(jì)惠玲

（中國(guó)民用航空西北地區(qū)空中交通管理局，西安 710082）

航空是最有發(fā)展?jié)摿Φ倪\(yùn)輸方式，具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)，在世界各國(guó)，都呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，在未來(lái)，隨著私人飛行器的開(kāi)放，終將成為最普遍的交通方式，甚高頻地對(duì)空通信是民航通信的主要方式，但隨著飛行流量的增加，甚高頻通信設(shè)備的廣泛應(yīng)用、頻點(diǎn)的增加，對(duì)甚高頻通信的質(zhì)量明顯提高[1]。本文簡(jiǎn)單的分析民航甚高頻收發(fā)信機(jī)的設(shè)計(jì)策略。

1 民航甚高頻收發(fā)信機(jī)

民航甚高頻收發(fā)信機(jī)是最常用的甚高頻單體系統(tǒng)，按照設(shè)備包括VHF便攜收發(fā)信機(jī)、VHF單體收發(fā)信機(jī)、VHF共用天線(xiàn)系統(tǒng)等，其中VHF最為常用，包括本地臺(tái)、VHF遙控臺(tái)。VHF單體收發(fā)信機(jī)適用于通信波道少，天線(xiàn)場(chǎng)地充足的機(jī)場(chǎng)。VHF遙控臺(tái)適合航路地空通信，能夠解決航路或區(qū)域內(nèi)的全程通信覆蓋。甚高頻系統(tǒng)發(fā)展歷史比較短，在我國(guó)首個(gè)OTE DTR設(shè)備開(kāi)始使用不足20年，而到現(xiàn)在正在使用的型號(hào)有PAE系統(tǒng)、R/S XU250、R/S4200設(shè)備，本文以R/S XU250簡(jiǎn)單介紹甚高頻設(shè)備[2]。

2 民航甚高頻收發(fā)信機(jī)概述-以R/S XU250型號(hào)為例

2.1 基本設(shè)計(jì)

R/S XU250設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，但元件也較多，主要包括五大部分，包括電源、主控、接收、頻率源、高功放，VHF-AMP模塊由模擬電路組成，其組成部分主要包括中頻信號(hào)輸入放大、射頻信號(hào)預(yù)放大、增益控制電路、射頻輸出檢測(cè)dial怒、功放管溫度監(jiān)測(cè)電路、增益控制電路、射頻輸出檢測(cè)電路、發(fā)光二級(jí)管射頻單向收發(fā)隔離電路、輸出開(kāi)關(guān)控制電路等。R/S XU250采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊的功能非常的明晰，但電路的集成非常的精密。工作、維護(hù)、本地管理都在管理模塊中，有不同的結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的管理目的選擇不同的線(xiàn)路插卡類(lèi)型，與不同的工作環(huán)境匹配，用于支持不同的外部接口、系統(tǒng)顯示[3]。每個(gè)主要模塊都有一個(gè)處理所有功能的微處理器，后者可以單獨(dú)支持工作、維護(hù)、測(cè)試。

2.2 性能測(cè)試

發(fā)信機(jī)測(cè)量的參數(shù)主要包括載波輸出功率、發(fā)射機(jī)載波率誤差、調(diào)制靈敏度、調(diào)制限制、放射機(jī)音頻失真系數(shù)。以載波輸出功率為例，其是指在無(wú)調(diào)制下，一個(gè)射頻周期供給標(biāo)準(zhǔn)輸出負(fù)荷平均功率。接收機(jī)測(cè)試參數(shù)包括接收機(jī)靈敏度測(cè)量、靜噪門(mén)限開(kāi)啟靈敏度測(cè)量、音頻諧波失真，以接收機(jī)靈敏度為例，其是指接收機(jī)可以接收到且能正常工作的最低信號(hào)強(qiáng)度[4]。進(jìn)行民航甚高頻收發(fā)信機(jī)的參數(shù)分析，是進(jìn)行設(shè)備性能、故障分析、改造效果分析的基本方法。

2.3 改造方向

民航甚高頻收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，以R/S XU250為例，包括電源、主控、接收、頻率源、高功放，每許多功能均集成在一個(gè)模塊下，模擬電路可以實(shí)現(xiàn)多種功能。但因?yàn)榘l(fā)射的功率大、溫度高，故障發(fā)生率也相對(duì)較高，檢測(cè)比較困難，因大部分電路采用的是模擬元件，可以實(shí)現(xiàn)反向分析，可以進(jìn)行修復(fù)操作。在出現(xiàn)故障時(shí)，往往更換主控，維修費(fèi)用高，可以進(jìn)行細(xì)節(jié)上的改造、升級(jí)，進(jìn)行各個(gè)測(cè)試點(diǎn)信號(hào)測(cè)試，以判斷各個(gè)模塊、各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的電容與電阻是否存在異常，發(fā)現(xiàn)異常的信號(hào)，可以反向推斷是否存在故障。VHF-AMP是該機(jī)器的核心，但手冊(cè)中不提供具體的電路圖、線(xiàn)路圖，需要拆卸，進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)，以判斷是否為原件故障，若可以拆卸，對(duì)于故障元件可以進(jìn)行拆卸更換，或采取其他方式替換模擬電路的功能。

除進(jìn)行硬件升級(jí)外，還可進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，特別是在升級(jí)R/S XU250接受模塊、高功放模塊時(shí)，需要進(jìn)行軟件升級(jí)，設(shè)計(jì)好的信號(hào)質(zhì)量處理策略。VHF的信號(hào)處理基本流程，濾波器處理信號(hào)，輸出信號(hào)，識(shí)別信號(hào)，調(diào)整參數(shù)，再次進(jìn)行濾波器處理輸出，形成一個(gè)良好的訊號(hào)。信號(hào)處理主要利用傅立葉變換分析，找到VHF信號(hào)頻率，區(qū)分出噪聲頻率，調(diào)整切比雪夫?yàn)V波器帶通參數(shù)，濾去噪聲頻率，保留VHF頻率成分[4]。近年來(lái)，隨著通信、雷達(dá)、廣播等技術(shù)發(fā)展，對(duì)信號(hào)處理剔除了更高的要求，進(jìn)行高頻收發(fā)信機(jī)改造，首先需要從濾波器著手。以下簡(jiǎn)單的介紹自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)LMS算法。

均方誤差（MSE）是目前最簡(jiǎn)單常用的自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)LMS算法，基本函數(shù)：定位F（e（k））=ε（k）=E（e（k）-2d（k）y（k）＋y2（k）]，如果來(lái)自于陣列信號(hào)的線(xiàn)性組合是構(gòu)成自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)，則其中x（k）、w（k）分別是輸出信號(hào)以及自適應(yīng)濾波器系數(shù)向量。在線(xiàn)性組合其以及有限脈沖響應(yīng)濾波器情況下，目標(biāo)函數(shù)為E[d2（K）]-2WTP+WTRW，其中P=E[d（k）x（k）]表示期望信號(hào)和輸出信號(hào)之間的互相關(guān)向量。目標(biāo)函數(shù)ε和抽頭權(quán)值系數(shù)組成了二次函數(shù)，向量P和矩陣R已知，則MES函數(shù)允許求解權(quán)向量W[5]。這種自適應(yīng)算法，可以通過(guò)調(diào)整自身的參數(shù)，適應(yīng)不同波段信號(hào)，以獲得最理想的濾波效果，減輕來(lái)自于噪聲的干擾。

3 結(jié)束語(yǔ)

民航甚高頻收發(fā)信機(jī)仍然在不斷發(fā)展之中，本文以R/S XU250設(shè)備為例，簡(jiǎn)單的介紹性能測(cè)試、改造方向。在實(shí)踐過(guò)程中，民航甚高頻收發(fā)信機(jī)還常遇到臺(tái)點(diǎn)數(shù)多、傳輸速度高的兩個(gè)問(wèn)題，在進(jìn)行硬軟件升級(jí)時(shí)，還需要考慮串口服務(wù)器、多線(xiàn)程編程設(shè)計(jì)。進(jìn)行改造時(shí)，加強(qiáng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，評(píng)估改造的效果，以確保改造符合儀器設(shè)備的性能要求。

[1] 李朋念.OTE DTR100甚高頻收發(fā)信機(jī)電源模塊相關(guān)原理及故障檢修[J].數(shù)字通信世界，2017，（04）：243，245.

[2] 劉輝.R&S XU250甚高頻收發(fā)信機(jī)疑難故障維修一例[J].科技展望，2014，（16）：221.

[3] 翁太偉.甚高頻收發(fā)信機(jī)故障分析與檢修[J].電子制作，2013，（11）：185.

[4] 張瑞文.RS甚高頻收發(fā)信機(jī)集中監(jiān)控信號(hào)的采集方案優(yōu)化[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013，32（03）：76-77.

[5] 謝來(lái)陽(yáng)，廖新華，肖炎榮.OTE GTR-100甚高頻收發(fā)信機(jī)頻率合成器原理及故障檢修[J].空中交通管理，2017，（05）：30-31，15.