乌鲁木齐区域管制扇区调整扩容VHF通信系统设计与实现

　　机场旅客吞吐量反应一个城市的运输情况。航空旅客吞吐量以年均200万的幅度高速增长。国航、南航、海航等国内外33家航空公司在机场运营,航线网络通达国内68个城市,国际及地区33个城市。2011年,旅客吞吐量首次突破1000万人次,达到1108万人次,2012年1335万人次,2013年1536万人次,2014年1631万,2015年1851万人次,“疆内成网,东西成扇”的网络布局基本形成。新疆民航事业蓬勃发展,乌鲁木齐地窝堡国际机场年旅客吞吐量首次突破2000万人次,按民航局的测算口径,我国机场每百万航空旅客吞吐量可产生经济效益18.1亿元人民币。在新疆空管局大力保障支持下,2016年11月新疆机场累计完成旅客吞吐量2584.1万人次,同比增长9.5%,全年完成旅客吞吐量2700万人次,同比增长10%。仅乌鲁木齐国际机场旅客吞吐量预计突破2000万人次大关,同比增长9%。国家“一带一路”战略机遇,积极拓展国际航线。新疆民航各单位与各大航空公司商开通乌鲁木齐至欧洲申根国家航线,例如南航开通乌鲁木齐—维也纳航线；开通乌鲁木齐至曼谷、济州和喀什至比什凯克等12条国际航线和旅游包机航线,新增9个国际通航点。国内航线不断加密。新引进4家航空公司运营乌鲁木齐国际机场；有6家航空公司在7个支线机场开通了24条直达疆外航线,较去年新增4条；积极引导航空公司开通疆内串飞、环飞航线,疆内支线机场间互通航线达到9条,新增2条；吐鲁番机场成功试点疆内旅游包机业务,新增3条航线。

　　作为保障新疆民航安全运行的一线指挥官,乌鲁木齐区域管制员必然迎来新挑战。突破了2000万人次的客流量标志着乌鲁木齐区域管制中心即将迎来新一轮的黄金发展期。乌鲁木齐位于亚欧骨干航路中心位置,在这样的大流量下,乌鲁木齐区域管制扇区调整扩容VHF通信系统通过对新疆空域内22个遥控台远端站甚高频覆盖进行计算,在大面积调整航路航线点的基础上实现乌鲁木齐机场终端区内东线往返疆外航班实现进离场分离,北分流航线常态化运行,空域运行环境进一步优化。乌鲁木齐区域管制扇区调整扩容VHF通信系统设计与实现全面考虑到乌鲁木齐乃至全疆特殊的地理环境因素、季节性高冷高湿大风等气候因素对VHF通信系统传输等影响；考虑到区域管制员的高负荷运转的人为因素对VHF通信系统中提高包括话音信号清晰、调制度恰当、降低VHF覆盖盲区、降低并抑制干扰等方面的要求；考虑到老旧设备早已不能满足参数需要的设备因素对VHF通信系统的限制等因素。乌鲁木齐区域管制扇区调整扩容VHF通信系统设计与实现具有立竿见影的现实意义,与此同时伴随着在系统中各环节出现的问题,都在不断的计算、分析、实施、总结中得以适当的缓解及解决。

　　区域管制甚高频VHF通信系统的发展史既是中国民航空中交通管制方式的变革史,也是国际民航事业蓬勃发展的另一种写照,近年来随着国际交往的日益频繁和我国民航事业的蓬勃发展空中交通流量急剧增长不但对空中交通管制服务提出了越来越高的要求而且也给实现空中交通管制保障工作的方式也带来了新情况新问题提出了新要求。

　　1.2.1国外区域管制VHF通信的研究现状

　　1947年国际民航组织的成立,同年在亚特兰大召开的世界无线电通信大会将VHF频（118MHZ—132MHZ）也划为航路服务范畴使用。20世纪40年代,航空通信普遍建立在甚高频（Very High Frequence简写为VHF）基础上,20世界70年代,报告系统（ACARS）和飞机通信寻址的出现和普及标志着区域管制甚高频VHF系统中数据链的事实标准形成。随后甚高频VHF数据链（VHF Data Link 1/2/3/4简称为VDLs）依次出现,1979年世界无线电大会将区域航路服务频段扩展为（117.975MHZ—137MHZ）将25KHZ的信道间隔不断减小,到目前为止为8.33KHZ。

　　依赖于甚高频VHF通信系统保障的航空事业发展之路有着非常中肯的西方国家经验之谈,从1992年,X就国际航空运输正式提出“天空开放”,这是对传统的国际航空运输双边协定彻底的颠覆,加快了国际航空运输市场自由化的进程。那个时候甚高频VHF通信系统主要是用来满足涉及国家主权和国防安全的需要。随着全球经济一体化带来的人民日益提高的物质文化需求,交通运输已经不仅仅限于海运铁路汽运等,民用航空在全球大面积复苏起来,从根本上来说,基于甚高频VHF通信系统的民航运输产业链是世界经济全球化,各国的经济、贸易、文化交流日益频繁的必然结果。随时间的转移人们在全球化市场经济的的作用下,在更加考虑经济效益的基础条件下,自2000年以来,全球低成本航空运输市场蓬勃发展。全球低成本航空市场份额从2001年的7.8%猛增到2011年的24.7%,其中,欧洲2011年低成本航空市场份额更是达到了32.5%,X30%,亚洲15.6%。亚洲低成本航空增长速度最为迅猛,从2001年市场份额不到1%迅速成长为一股不可小视的力量。最值得关注的是印度低成本航空的发展,2005年市场份额为12.3%,一年以后增长2.5倍,截至到2011年印度低成本航空已经占领国内航空市场的71%,成长速度惊人。在廉价航空应运而生的同时伴随着全球民航流量井喷式提高,在始终不变的“安全第一”宗旨下,民航流量大数据不断刷新的同时,也对全球区域管制甚高频VHF通信系统提出更为苛刻的安全性条件和成本计算。区域管制甚高频VHF通信系统研究建立在航空运输系统技术变革的浪潮中。X联邦航空局（FAA）在1997年就开始致力于“新一代航空运输系统”的研究,2003年,X国会通过了X总统签署的FAA第100号令,旨在支持新一代航空运输系统完整计划的发展和执行,启动下一代航空运输系统的建设,对航空运输运行系统实行技术变革,巩固X航空业的全球领导地位,继续建立行业制度和标准。欧盟国家也于2001年提出建立安全高效、与环境和谐发展的新的航空运输系统。欧美引领世界民航系统变革已是大势所趋。VHF频段日益拥堵,航空旅客需要不断增加,机场场面通信和地空通信技术都随着全球各国家空域航路航线的不断调整,旅客通信服务的发展和趋势在不断提高。同年,国际民航组织空中导航第11次会议作出决议：为满足全球不断发展的空中交通管理需求,航空通信基础架构必须做到提供足够的容量和保证一定的服务质量及满足未来的新功能。到目前为止,全球区域管制甚高频VHF通信系统必然是随趋势,应需求,为安全,并一直处在动态调整扩容状态中,最终实现动态平衡的目的。

　　1.2.2国内区域管制VHF通信的研究现状

　　相对于其他国家区域管制甚高频VHF通信技术而言,我国发展较晚这符合我国的基本国情和实际需要,二十世纪五六十年代,中国民航主要依靠短波HF通信来进行“场面通信”和“地空通信”。所有机场附近都建立有“发射台”,由于短波HF通信等干扰较大,区域管制总伴随嘈杂的背景声和时不时串进来的广播省,“发射台”往往与接收台保证至少9公里的物理间隔距离。但是由于发射方距离自己的发射机信号强,所以往往难以听到对方的回话。这种落后的通信方式只适应于当时为数不多的新疆民航流量,也为后来甚高频VHF通信系统做好了铺垫,民航人越来越意识到落后方式带来的不便。那个时代民航流量小,飞机飞行高度偏低,甚高频VHF由于自身的原理性局限性,只能在近距离通信,也就是飞行过程中起飞和降落的两个阶段中,作为飞行员用来与塔台管制员之间“地空通信”的工具。新疆广大的空域面积下,航路航线的区域管制通信则依然采用短波HF的通信方式。那个时候全国塔台管制统一使用频率130MHZ,区域管制管制统一使用125MHZ进行地空通信。

　　二十世纪八十年代初,中国民用航空通信数据网开始组建,在民用航空数据的发展起步阶段,通过租用中国电信的专线方式来组建大型实时民航数据通信网络,由于技术的不很完善,民航通信线路基本为低速模拟,话音质量难以保证的同时数据信息也难以保全。直到二十世纪九十年代初期,中国民航通信数据系统在世界的大背景影响下,开始在基础设施较好的全国各大城市和边远地区建立卫星小站,卫星通信系统的引入为后来到九十年代中期的中国民航通信系统将模拟线路改造为光纤为主的DDN通信线路提供了经验,此时民航通信质量和质量得到了较大提高。1999年中国民航与CISCO公司、中软公司合作致力于民航通信系统技术的研究和开发,实现了中国民航通信系统技术水平步入全球一流门槛的目标。我国航空运输市场是世界民航运输市场的重要组成部分。2000年以来平均以15.5%的市场增长率在世界航空运输市场上一枝独秀,相当于世界航空运输市场平均增长率的3.2倍。目前,因欧美间民用航空事业发展起步较早,其目光早已转向经济高速增长、航空运输极具潜力的庞大中国消费市场。中美在2007年签订了新的航权协定,承诺中美客货航班和承运人开始逐年增加。从2011年开始,中方对美方在货运航线上的承运人指定不受限制。与此同时,中欧的“平行协议”的会谈正在进行中。

　　在中国民航通信技术高速发展的现在,随着飞机制造业的进步,在飞机载客量大幅提高的客观条件下,航路飞机的飞行高度也不断提高,飞行高度进入了高空时代,飞行员与管制员之间的通信方式早已完全进入了甚高频VHF通信的时代,短波HF通信已经作为备份手段退居二线。现在的甚高频设备广泛采用“频率合成器”,不仅可以更具情况快速改变工作频率,还可以调节无线电台的各项参数达到理想的通信状态。现在区域管制甚高频VHF通信系统中配有高隔离度天线和腔体滤波器,在窄频段设置不同频点并且互不干扰也已经实现。现在区域管制扇区内管制员分别使用不同的信道与飞行员进行地空通话,避免了无关干扰,从而确保了区域管制的飞行安全。中国民航事业对区域管制甚高频VHF通信系统的依赖性也大幅提高,此通信系统带来的便利也有目共睹。

　　新疆地处祖国西北边陲,占全国陆地面积的六分之一,周边与8个国家接壤,边境线总长5600多公里。新疆空管局所辖空域近200万平方公里,约占全国空域面积的17%,是全国最大的高空管制区,具有连接中亚、南亚和西亚,沟通亚洲和欧洲,实现新疆经济对外开放、向西发展的地缘优势。十多年前,乌鲁木齐高空管制区的东部是进、出港和飞越新疆航班的主要通道,航路航线交叉点和飞行冲突点众多,航班调配难度大,飞行矛盾突出,严重影响机场航班流量和飞行正常。乌鲁木齐区域管制已经成为影响欧亚航路流量增长的瓶颈地区,加上区域内航路航线分布不均衡,汇聚点较多,出疆航班基本都经过乌鲁木齐,制约了有限空域能效的发挥,降低了主要航路的飞行容量和运行效率。在飞行流量持续快速增长情况下,新疆空管的空域环境日趋复杂、一线人员严重短缺、设备运行风险不断加大等问题越加凸显,一系列问题更加促使实现新疆区域管制工作高效率进行的基础通信方式不断变革。本文通过对比乌鲁木齐区域管制甚高频VHF系统调整扩容前后区域管制全疆甚高频VHF补盲、航班移交、区内飞行时间、特勤处置、地空通信效率的差异变化就可以知道,乌鲁木齐区域管制调整扩容甚高频VHF通信系统为后来制定符合新疆区域工作实际的航路航线优化及班机航线调整方案,理顺A368、B215、W112等航路及区内航线,并且实施乌鲁木齐机场新进离场程序,基本形成阜康以东的单向循环航路航线结构,为新疆区域飞行流量的持续且“井喷式”地攀升奠定了通信保障基础。

　　第一部分：论文的选题背景和选题意义、框架结构、主要研究内容和研究方法、对比国内外相关内容的现状,参考相关研究的文献进行综述。

　　第二部分：在相关研究原理的充分支撑下,结合相关法律规范及分析报告,具体分析乌鲁木齐区域管制扇区各类需求和结果特点。

　　第三部分：运用甚高频覆盖算法理论结合新疆全疆遥控台远端站各类差异性构建乌鲁木齐区域管制调整扩容VHF通信系统框架,分析对比此系统带来的区别和优势。

　　第四部分：根据全疆遥控台远端站VHF通信的特性指标,结合区域管制VHF通信系统控制端、传输链路、受控端等各环节存在的问题给出对策,同时为提高区域管制工作效率给出建议。

　　包括数据分析中通过简单的数学运算架构乌鲁木齐区域管制扇区环境、人员、设备等逐月层次分析图,采用柱形图和折线对比图分析全疆22个遥控台远端站数据来源并找出数据变化规律,经一步研究扇区调整扩容VHF通信系统设计实现存在的问题、探讨解决问题的方案和待完善部分。

　　第二章遥控台VHF通信系统概述

　　本章目的是根据遥控台VHF系统的基本原理,结合当今民航区域管制扇区对该系统的需求状况,阐述整个遥控台VHF通信系统在民航各领域的应用,举例分析乌鲁木齐区域管制扇区调整扩容VHF通信系统中北屯通用机场内通信台选址报告。本章内容从相关法律法规结合实际工作应用角度,并严格按照《民航机场电磁环境保护区域划定规范与保护要求》,落实实际工作中遵照的《中国民用航空通信导航雷达工作规则》及相关规范措施。

　　通信是以话音、图像、数据为媒体,通过光或电信号将信息,由一方传输到另一方。信道中传输的是模拟信号时称为模拟通信。信道中传输的是数字信号时称为数字通信。使用光缆、铜缆等进行连接的通信为有线通信。使用电磁波、光波等连接的通信为无线通信。

　　特性空间波为主地波为主地波与天波天波与地波空间波

　　主要用途海岸潜艇通信；远距离通信；超远距离导航越洋通信；中距离通信；地下岩层通信；远距离导航船用通信；业余无线电通信；移动通信；中距离导航远距离短波通信；国际定点通信电离层散射

　　主要用途小容量微波中继通信；（352-420MHz）；对流层散射通信（700-10000MHz）；中容量微波通信（1700-2400MHz）大容量微波中继通信（3600-4200MHz）；大容量微波中继通信（5850-8500MHz）；数字通信；卫星通信；国际海事卫星通信（1500-1600MHz）再入大气层时的通信；波导通信

　　甚高频VHF作为民航空中交通管制的主要通信工具被广泛应用,高频HF作为民航空中交通管制的备份或应急通信工具根据全国地域及需求的不同仍然在用。VHF通信系统在工作的过程中采用调幅式的工作方式,所谓调幅式工作方式是指,使载波的振幅按照所需传送信号的变化规律而变化,但频率保持不变的调制方法。

　　2.1.1 VHF通信系统收信机原理

　　收信机由高频放大电路、混频放大器、振荡器、中放放大器、检波器、音频放大器和音频输出等组成的。高频放大电路是是将天线接收下来的电磁波进行放大、滤波以及自动增益控制等功能。混频器是将收到的高频信号和本机振荡器产生的振荡信号混合生成一个中频信号,然后送入中频放大器进行放大。检波器目的是在放大后的中频信号中分离出声音信号,检波也叫解调是调制的反过程。音频预放和音频放大,经检波后的音频信号经过音频预放后取出数据信号,送至监控单元。然后将话音信号经过音频放大器和音频输出电路将收到的信号提供给管制员使用。VHF通信系统收信机结构如图2-1所示：

　　调幅在有线电或无线电通信和广播中应用甚广,其在工作的过程中工作频率保持在117.000～152.000 MHz的范围之内,每个频率之间的间隔不超过25 kHz,其最高的工作频率在135 MHz左右浮动。VHF通信系统应用于航空事业中,其工作的最高频率以及工作的频率范围、每个频率的间隔等均是通过国际民航组织准许的规定范围。调幅模式下VHF通信收信机信号波形变化如图2-2所示：

　　2.1.2 VHF通信系统发射机原理

　　调幅发射机一般由音频放大器、振荡器、混频（调制器）、前置放大器、高频功率放大器等组成。音频放大器的功能是将音频电信号进行放大,但是要求其失真及噪音要小。混频器是将放大后的音频信号加在高频载波信号上面,形成的高频电磁波调制信号,其包络与输入调制信号呈线性关系,目的就是为了增强信息信号的抗噪声能力。调制原理：振荡器的主要作用是产生调制器所需的稳定的甚高频载波信号,一般都采用高性能、低噪声和高集成度的产品,如频率合成器。前置放大器和功率放大器的作用是把调制后的高频信号放大,经天线发射到空中。民航常用的设备,使用发射功率一般为10～50W,所以都采用多级放大器。同时由于放大器在放大信号的同时,内部本身也会产生噪声,所以信号在输出端较之输入端的信噪比S/N值要小。VHF通信系统发射机结构如图2-3所示：

　　2.1.3 VHF通信系统波道

　　通信设备工作时所占用的通频带叫波道。通常一个通信设备在它所具有的频率范围内有许多个波道。通话双方使用同一频率,一个VHF通信信道,使用一个频率。一方发送完毕,停止发射等待接收对方信号。收发信机平时都处于接收状态。通信方式为半双工信道。如图2-6所示：

　　民用航空及海事近距离通信大都采用VHF通信系统,VHF通信系统实现了飞机与飞机之间双向通话和数据传送,实现了飞机与地面台站之间的通信联络。VHF通信系统是民航空中交通管制的主要通信手段,用于飞行员在飞机起飞、降落及区域管制扇区的空域内与地面管制员进行陆空通话。

　　VHF通信系统在乌鲁木齐管制扇区的应用按照飞机飞行的过程分为以下几个方面：

　　1.地面滑行管制：对所有进离港航空器提供地面管制服务。管制范围：为乌鲁木齐地窝堡国际机场活动区内跑道入口等待点、滑行道、联络道至停机桥(位)。

　　2.塔台管制：对所有进离港航空器提供空中管制服务。管制范围：跑道头延长线10km左右,跑道中线两侧10km左右,高度300m(含)以下。

　　3.进近管制：对所有进离港航空器提供空中管制服务。管制范围：以乌鲁木齐地窝堡国际机场为中心150km左右,高度6000m(含)。

　　4.区域管制（航路管制）：对进离乌鲁木齐机场航空器提供空中管制服务。对飞越乌鲁木齐区域上空航空器提供空中管制服务。管制范围：乌鲁木齐区域管制扇区内统一提供空中交通管制服务、流量管理服务和告警服务。新疆总面积160多万平方公里,乌鲁木齐管制区内主要国际航路有7条。其中B215航路最长,西起中巴边境点PURPA,东至星星峡与兰州区域相接,航段总长近2000公里,大型喷气客机飞行约2小时10分钟。乌鲁木齐机场进出新疆航线最短,航段总长近700公里,大型喷气客机飞行也需约55分钟。新疆属于高山、沙漠地区,地广人稀,境内主要国际航路安全高度大多高于4000米,备降场只有乌鲁木齐喀什和田机场是对外公布的国际备降场,吐鲁番和库车是对外公布的紧急备降场,其他机场如果需要备降,需要航空公司跟机场签订备降协议才可以使用。

　　5.航务管理：民用航空器实施营运管理服务的通信,飞行员、签派员通信、维修情况、航空公司场面管理和放行、登机门指派、飞机配重、发动机监测等。

　　6.情报服务：民用航空器的情报、气象信息广播通信,如航行通告、天气报告等。

　　2.2.1乌鲁木齐管制扇区VHF遥控台通信系统历史状况

　　以全疆VHF通信系统为例,VHF台站分为：

　　VHF本地台：航管楼、发射台、五家渠三个异址台站,其中航管楼有1套八信道VHF通信系统和1套两信道的应急通信系统；五家渠有1套八信道的VHF通信系统；发射台有2套八信道VHF通信系统,分别与航管楼和五家渠互为备份。

　　VHF遥控台：全疆共有哈密、哈密异址、吐鲁番、奇台、鄯善、阿勒泰、塔城、精河、伊宁、阜康、那拉提、库尔勒、库车、阿克苏、喀什、莎车、和田、且末、若羌共19个遥控台。其中哈密通信站、鄯善、那拉提、若羌台站只有地面网传输链路,其余15个遥控台的VHF信号均通过平面网A网、B网以及TES卫星网络传输至航管楼内话系统。各遥控台频率配置方面,除吐鲁番、那拉提台站无备频和应急频率,阜康、若羌台站无应急频率,其余15个遥控台均满足主频、备频和应急频的配置。如图2-9全疆VHF通信遥控台分布。

　　由图2-10得知：控制端设备中信号比选器作用为对两个或多个同时到来的相同或不同接收信号进行选择,根据信噪比选出信号质量最好的信号送给管制员使用。CU2000的主要功能为完成发射话音到传输线的交换；发射键控信号的传输；接收话音信号从传输线到控制端的交换；接收静噪信号从传输线到控制端的传输；遥控控制功能的实现；传输线状态监测及选择切换控制等功能。复用器的作用为将多路信号复合在一条链路上进行通信传输,可传输数据、话音等信号；支持同步、异步传输。在复用器中,所谓“多路复用”的概念简单地说是将多个低速数据合成一路高速数据,在一条传输链路内传送。在遥控系统中传输CU-RU数据、主/备电台监控数据、E&M信令话音信号。内话是由SCHMID公司的生产ICS 200/60 VCS系统是一种全数字式语音交换和通信系统,它主要完成地对地（电话）通信和地对空（电台）通信需要。

　　受到区域划分和空管设备选址的限制,单址无线电台很难实现整个管制区域的完全无缝隙覆盖,为解决盲区信号覆盖问题,VHF遥控台的建立是目前较为直接有效的手段为保证民航管制区域内管制员指挥飞机的时候,VHF话音的连续可靠,每个VHF通信系统遥控台所覆盖的VHF通信区域可重叠的连接起来,构成管制区域内完整的VHF覆盖网,从而实现飞机在整个管制区域内安全飞行和实时监控。

　　2.3.1 VHF通信传播特点

　　VHF通信系统采用调幅工作方式,其工作的频率范围由11．8000MHz．151．975MHz(实际使用至136MHz),频道间隔的25kHz。可设置720个频道由飞机和地面控制台选用,其中121.500MHZ定为遇难呼救的全世界统一的频道。121.600～121.925MHZ主要用于地面管制。通信信号使用同一频率,一方发送完毕后,要停止发射来等待对方信号的进入由于VHF使用甚高频无线电波,所以它的有效作用范围较短,只在目视范围之内,作用距离随高度变化,在高度为300米时距离为74公里。是目前民航飞机主要的通信工具。起飞和降落时期是驾驶员处理问题最繁忙的时期,也是飞行中最容易发生事故的时间,因此必须保证甚高频通信的高度可靠,所以民航飞机上一般都装有一套以上的备用系统。甚高频传输方式的特点是：由于频率很高,其表面波衰减很快,传播距离很近,通信距离限制在视线距离内,所以它以空间波传播方式为主,电波受对流层的影响大；受地形,地物的影响也很大。

　　对乌鲁木齐区域管制而言：由于新疆地形以山地和盆地为主,自北向南依次是阿尔泰山脉、准噶尔盆地、天山山脉、塔里木盆地和昆仑山脉,构成“三山夹两盆”的地形大势。随着航空器地理位置的变化,新疆管制区域面积大,飞行时间长,区内同时可容理论航班量与实际航班量差异大;区内日飞行架次逐渐升高,流量高峰时段,一个管制席位同时指挥的飞机个数往往超过通信保障能力,造成VHF通信波道拥挤;遥控台覆盖范围之间重叠较多,通讯波道串扰严重,严重妨碍正常管制工作。VHF通信传播固有的局限性已体现在乌鲁木齐区域管制过程的各个环节。

　　2.3.2 VHF通信系统覆盖

　　为尽可能复杂地形条件和气候影响下,全程实现全疆VHF通信覆盖,解决本场五家渠台、发射台、航管楼台作用距离以外不能覆盖通信,遥控台的设定必须严格参考VHF通信系统的覆盖情况。扇区通信覆盖的好坏与扇区的形状,与设台地点,海拔高度有关。随着十二五的民航基本建设,乌鲁木齐区域管制VHF通信台覆盖建设向着2重覆盖或3重覆盖迈进。VHF覆盖受到地形的影响和空气对电磁波折射的影响,所以VHF通信系统覆盖式是不规则的。通过一些列科学的算法可以对比全疆区域管制高度3000米和6000米VHF通信系统覆盖的差异性,从而引导调整扩容VHF通信系统设计的方向。

　　2.3.3 VHF通信系统性能重要设备参数

　　1.收信机静噪门限SQ与线路静噪控制SQ：收信静噪门限SQ,是收信机内部控制射频信号的模拟门电路,控制信号是一个可变的值。线路SQ是收信机输出的,控制终端设备的信号,用直流电压控制。控制方式,在收信机内可以设置。收信静噪门限SQ,目前常用的控制有两种方式,电平方式和信（载）噪比方式。目前我们常用配置：静噪门限开启电平-105dBm、静噪门限关闭电平-107dBm、收信机灵敏度-110～-108dBm,这样在管制员耳机中得到的音频质量较好。一般区调VHF设备灵敏度选用-107dBm（1μV）,通过静噪门限来控制接收电平,为区调工作的VHF设备,若电磁场环境不是很好,可以选用载噪比C/N方式,若干扰很大,会引起正常信号中断或断续；静噪门限选用接收场强RSSI,正常设在-107dBm,若电磁场环境不是很好,可以调整在不大于-101dBm,该值调的太大,将影响通信距离。对于静噪门限开启值的合理设置可以有效避免干扰的产生,所以：静噪门限开启电平>静噪门限关闭电平≥灵敏度。

　　2.发射功率：民航局无线电管理办公室对各个管制扇区,要求地面甚高频发射机发射功率是不一样的,一般要求是区域50W,进近25W,塔台10W。

　　无线电干扰严重影响着民航安全运行的可靠性,目前所发生空中杂音、广播干扰,非一般性无线电设备所能产生,大多是广电部门使用低质无线电发射设备所产生,我们发现广电部门同址共塔、异址设置大功率调频广播、电视发射机的现象极为普遍,发射机的功率从1kw到10kw不等,据无线电管理部门介绍,发射应该功率设置在3kw,发射机射频部件故障导致杂散发射超标,调频广播频率设置不合理等,这些都是最直接危害民航地空通信的主要原因。抑制无线电干扰以技术手段、法律手段、经济手段和行政手段来实现。处理无线电频率相互有害干扰,应当遵循中华人民共和国无线电管理条例：“带外让带内、次要业务让主要业务、后用让先用、无规划让有规划”的原则。广电部门应降低超标的发射功率、维修故障设备、加装滤波器、合理使用频率。只有通过综合治理才能有效地防止对民航地空通信的干扰。

　　2.4.1VHF通信系统无线电干扰分类及成因

　　1.噪声干扰：这种噪声的大小在城市商业区、工业区、居民区、郊区而不一样。分为：自然噪声：雷电、磁暴、太阳黑子、宇宙射线等。内部噪声：设备的随机热噪声等。人为噪声：电器、电力、汽车点火等

　　2.同频干扰：凡是无用信号的载频与有用信号的载频相同,并对接收同频道有用信号的接收机造成干扰的都称为同频干扰。为提高频率利用率,不同扇区使用同一频率,在相隔一定距离之外,可以使用相同频率,这就是频率的异地复用。若设置不当就会产生同频干扰例如：信道阻塞,飞机发射机故障,如PTT长发射等。

　　3.交调干扰：在民航通信的过程中,交调干扰的出现和混频器有直接的关系。因为,无论是干扰信号还是有用信号都会通过混频器的输入端口,如果混频器是处于非线性的条件下,干扰信号则会影响到通信系统的运行。在这种情况下,干扰信号的调制还会出现问题,以至于使得中频回路无法正常工作,无法消除干扰信号的影响,从而使得通信系统出现交调干扰。在交调干扰的作用下,有用信号也会出现问题,但其受干扰的情况和电压有直接的关系。因此,在VHF通信系统运行的过程中,若是信号的幅度变小了,干扰信号的强度也会变小。如果信号幅度为零,干扰信号也会消失。交调干扰现象的产生不会受到干扰信号与实用性信号差异的影响,只有这两种信号同时输入混频器,同时具有较大的强度,就具备了交调干扰产生的条件。

　　4.非线性互调干扰：互调干扰是指几个不同频率的信号通过非线性电路时,产生与有用信号频率相同或相近的频率组合,而对通信系统构成的一种干扰。又分为发射机互调干扰和接收机互调干扰。往往是在非线性的条件下才会出现互调干扰。可以将互调干扰分成两种。1在接收机处出现的干扰。如果干扰信号作用于输入端口,则会出现该种类型的互调干扰。2发射机处出现的干扰。互调干扰发生的位置是不同的。在对发射信号进行调制以后会出现的新的频率,该频率和有用信号是一起发射的,而在这一过程当中掺杂有干扰信号,进而会影响到正常的通信。如果干扰情况比较严重,还会让信号出现失真失调的现象,影响到飞机与地面的通信联络。

　　民航信息流转角度按照地理位置的不同干扰可分为两类：1.地面干扰：在地面通过接收机能直接收到干扰信号,一般干扰源小于50km。在地面收到的干扰,一般使用监测设备都能查找到。可以使用定向天线、场强仪或频谱分析仪[[[]14安志伟.民航空管设备机房的建设研究[J].电脑知识与技术:学术交流,2015(34):211-212.]]。2.空中干扰：在地面接收不到干扰,只有在空中才能接收到的干扰信号,它是典型的互调干扰。飞机在空中飞行时由于经常更换频率,所以机载VHF设备不加装滤波器,干扰信号较容易串入机载接收机混频端,引起干扰。由此可见,要查找空中干扰只能用对比分析,掌握干扰地区的广电等发射设备的频率,很难使用监测设备直接查找到干扰源。

　　2.4.2 VHF通信系统话音质量评定

　　为合理的反应地空通话的话音质量,反应VHF通信系统的实际性能等级,声音质量评定五级评分制与的噪音之间关系。

　　干扰的表现主要有：

　　1.背景噪音：主要指接收到各种不明原因的噪声,如啸叫声、杂音、嘟嘟声、沙沙声、咔、咔声等。

　　2.串频：其它扇区工作频率串入。

　　3.电报声：接收机收到的莫尔斯电报码声音,有可能是船舶发射。

　　4.电话声：接收机收到的明显电话声,估计为大无绳干扰。

　　5.电台声：接收机收到的明显电台广播。

　　6.机组反映信号弱：主要指机组能收到信号,但声音小,估计为接收机或发射机原因。

　　7.交流声：接收机收到明晰交流干扰,估计为接收机或发射机原因。

　　8.警报声：接收机收到明晰警报声,估计为接收机或发射机原因。

　　9.压话筒：机组误操作。

　　乌鲁木齐管制扇区降低干扰方法中异地备份效果明显：异地备份就是在不同地点进行VHF通信遥控台的建设,实现在同一扇区当中不同地点的甚高频台异地备份。比如：五家渠台、发射台、航管楼台均为乌鲁木齐地窝堡国际机场终端区塔台管制和进近管制提供VHF通信保障服务。在VHF通信遥控台建设的过程当中,应当在同一个扇区当中至少铺盖三个甚高频台,从而为VHF通信系统降低干扰提供保障。如果针对高空扇区的VHF进行双重覆盖,通过两个甚高频台来覆盖整个扇区,同样能够实现异地备份。例如库尔勒VHF遥控台。如果在同一扇区当中甚高频台覆盖达到三个以上,则能将该信道收到干扰的可能性降为足够小,从而方便管制工作[[[]朱晓波.浅谈我国低空空域运行管理现状及发展[J].海峡科技与产业,2016(3):56-57.]]。

　　乌鲁木齐管制扇区处置干扰步骤：

　　1.判断干扰的来源：例如：自身设备,发射机长发（传输、话筒PTT按键故障）、发射设备故障（馈线泄漏、频率不准）、发射机布点不合理直接窜入（频率间隔、收发台距离较近）、多个发射频率互调、参数设置不合理（功率、门限）；机组,发射机、话筒PTT按键故障；外界,广电、差转台、电气设备、其他情况等。

　　2.设备频率调整：通过设备的调整能避免干扰的,则对频率所在台站进行合理调整。频率,对于干扰严重,管制员提出换用其它频率的申请,岗位值班人员立即进入换频处置流程。

　　3.信息处理：登记记录干扰情况；跟踪分析。

　　通信选址必须遵守《航空无线电导航台和空中交通管制雷达站设置场地规范4003-1996》、《中国民用航空通信导航雷达工作规则》以及《中国民用航空无线电管理规定》和《咨询通告《民用机场电磁环境保护区域划定规范与保护要求》》等相关法律法规及工作准则。通信选址必须结合VHF通信系统的需求和HF通信系统的实际影响,分析通信台站的地理位置坐标、通信台站的使用频率；在设备环境要求和电磁环境要求均满足的情况下,进行评估分析。评估分析内容包括VHF台址分析、HF台址分析；信号覆盖分析等。

　　1场地条件收发天线分别安装在塔台屋面、航站楼管综合楼屋面,室内设备安装在航站楼综合楼通信设备机房收、发天线均安装在机库面,室内设备安装在该楼VHF机房。收、发天线均安装在动力中心屋面,室内设备安装在该楼VHF机房。

　　2供电利用航站航管楼内供电设施从航站航管综合楼引2路低压线路,并配置5KVA延时1h的UPS。从航站航管综合楼引2路低压线路,并配置5KVA延时1h的UPS。

　　3通信传输设施无需增加通信传输设施从机库VHF机房至航站航管综合楼通信机房敷设2根室外单模8芯光缆,并在两端配置相应的光端机和PCM设施。从动力中心VHF机房至航站航管综合楼通信机房敷设2根室外单模8芯光缆,并在两端配置相应的光端机和PCM设施。

　　4信号覆盖好较好较好

　　5运行维护管理很方便较方便较方便

　　6机房利用利用航站航管综合楼通信机房另建机房另建机房