机载超短波电台通信距离近原因分析与外场测试

丁永强 李铁生

摘要：地空通信距离是机载超短波电台的重要性能指标。针对飞行过程中发生的通信距离近问题，首先介绍了通信距离近的三种情形，针对不同情形分析了主要原因，为了准确进行故障定位，提出了机载超短波电台主要性能指标的原位测试思路，并给出了具体的测试过程和方法。

关键词：机载超短波电台；通信距离；原位测试；驻波比

Keywords：airborne V/UHF radio；communication distance；in-situ test；VSWR

0 引言

机载超短波电台又称为甚高频电台，一般工作于VHF频段和UHF频段，主要用于飞机与地面塔台之间或飞机与飞机之间的超短波话音或数据通信[1]，是飞机飞行的基本任务设备。由于使用频繁、工作持续时间长，加之机上电磁及通风环境恶劣，机载超短波电台容易出现参数漂移或性能下降，表现为地面自检正常、校波正常但飞行过程中反映通信距离近[2-4]。目前，外场主要采用地面功能检查和二线性能测试方法来处理，但都不能从根本上解决这一问题。究其原因，一是功能检查一般在外场进行，飞机与地面塔台之间距离较近，仅能检查通信功能是否正常，无法对通信性能进行测试；二是二线性能测试仅能完成机载超短波电台收发信机的性能指标测试，无法测试整个超短波通信系统（射频馈线、天线、射频转换单元等）的性能指标。另外，由于机上工作环境与二线测试环境不一样，机载超短波电臺收发信机装机状态下的工作性能指标与二线测试的测试性能指标也有一定差异。

针对现有测试方法手段存在的不足，本文在深入分析通信距离近原因的基础上，研究提出了机载超短波电台外场主要性能测试方法，该方法能够实现机载超短波电台原位、系统的性能指标测试。

1 通信距离近原因分析

1.1 地空通信距离指标

地面塔台天线高度为15m、飞机在不同高度飞行时，地空通信指标距离如表1所示。

地面塔台天线高度一定、飞机处于不同的飞行高度条件下，当地空实际通信距离低于指标距离时，即认为通信距离近。

1.2 通信距离近的三种情形

对机载超短波电台来说，通信距离近可分为发射距离近、接收距离近和发射/接收距离近三种情形。发射距离近指飞机与地面塔台处于一定的距离且满足视距传播要求，机载超短波电台能正常接收地面塔台的信号，但地面塔台接收不到机载超短波电台发射的信号；接收距离近指飞机与地面塔台处于一定的距离且满足视距传播要求，地面塔台能正常接收机载超短波电台发射的信号，但机载超短波电台接收不到地面塔台发射的信号；发射/接收距离近指飞机与地面塔台处于一定的距离且满足视距传播要求，机载超短波电台接收不到地面塔台发射的信号，同时地面塔台也接收不到机载超短波电台发射的信号。

1.3 通信距离近的主要原因

地空通信的一般模型如图1所示。

工作流程为：地面塔台发射时，发射机输出一定功率的射频调制信号，经收发转换后，通过同轴电缆传输至天线，天线将该射频信号转换为电磁信号向空间辐射；电磁信号经空间无线信道传播后，被机载超短波电台天线接收，经同轴电缆传输和收发转换后，传输至机载超短波电台接收机，接收机对射频信号进行变频、滤波、放大、解调等处理后，得到传输信息。机载超短波电台的发射与地面塔台发射情形相同。

1）机载超短波电台接收距离近原因分析

根据以上分析，为准确定位故障，需在保持机载超短波电台机上安装固定、供电关系、控制逻辑、音频连接关系等条件不变的情况下，对相关性能指标进行原位测试[6]，包括接收灵敏度测试、发射功率测试、馈线损耗测试和驻波比测试等。

2 机载超短波电台原位测试

2.1 接收灵敏度原位测试

1）测试仪器

所用测试仪器为便携式无线电综合测试仪，其工作频段覆盖超短波电台工作频段，具有射频信号产生与调制、音频信号接收处理等功能。

2）连接关系

断开机上机载超短波电台射频口与馈线的连接，将其与无线电综合测试仪射频口相连；断开座椅连接器与地勤帽的连接，将其中的音频输出信号与无线电综合测试仪的“音频入”相连，保持机上其他连接关系不变，如图2所示。

3）测试方法

使机载超短波电台处于接收状态，设置其工作模式、工作频率、调制方式、静噪等参数。使便携式无线电综合测试仪处于接收测试状态，按测试标准设置相关参数，便携式无线电综合测试仪产生标准射频调制信号，送入机载超短波电台接收机。机载超短波电台接收机接收处理后输出音频信号，经座椅连接器送至便携式无线电综合测试仪音频输入口，完成音频电压、失真度、信噪比等测试。不断减小便携式无线电综合测试仪射频输出信号电平，观察音频输出信噪比；当信噪比为10dB时，射频输出信号电平即为接收机灵敏度。

将灵敏度测量值与接收机灵敏度指标值进行对比，如测量值小于指标值，则满足指标要求；如灵敏度测量值大于指标值，则说明接收机灵敏度变差，需进行参数调整或修理。

2.2 发射功率原位测试

1）测试仪器

所用测试仪器为便携式无线电综合测试仪和固定衰减器，其中便携式无线电综合测试仪的工作频段覆盖超短波电台工作频段，具有射频信号功率测量功能；固定衰减器为衰减器。

2）连接关系

断开机上机载超短波电台射频口与馈线的连接，将其与10dB固定衰减器的输入口相连，10dB固定衰减器的输出口与无线电综合测试仪射频口相连；取下与座椅连接器相连的地勤帽，保持机上其他连接关系不变，如图3所示。

3）测试方法

设置机载超短波电台工作模式、工作频率、调制方式等参数。使便携式无线电综合测试仪处于发射测试状态，按测试标准设置相关参数。按下机载超短波电台发射按钮（不加调制），机载超短波电台以载波发射，经10dB固定衰减器送入无线电综合测试仪，无线电综合测试仪测量射频信号功率，当选择功率测量单位为dBm时，直接加上10dB，该功率即为机载超短波电台的载波发射功率。

将载波发射功率测量值与发射机载波功率指标值对比，如测量值大于指标值，则满足指标要求；如载波发射功率测量值小于指标值，则说明发射机载波发射功率下降，需进行参数调整或修理。

2.3 馈线损耗原位测试

1）测试仪器

所用测试仪器为便携式天馈线测试仪及配套校准件、开路或短路器，其中便携式天馈线测试仪工作频段覆盖超短波电台工作频段。

2）连接关系

断开机上机载超短波电台射频口与馈线的连接，将馈线接口与便携式天馈线测试仪射频口相连；断开馈线与天线的连接，将馈线射频口与开路或短路器相连，如图4所示。

3）测试方法

连接前，将便携式天馈线测试仪设置为电缆损耗测试模式，设置起始频率和终止频率，依次完成开路校准、短路校准和负载校准。校准完成后，按馈线损耗测试连接关系进行连接，连接完成后便可测得馈线在整个测试频段内的损耗值，单位为dB。电缆损耗与馈线长度和馈线维护质量相关，馈线长度越长，损耗越大；维护质量越好，馈线损耗越小。机载超短波电台使用的馈线损耗一般为0.3dB/m左右，可根据馈线实际长度进行理论计算。将馈线损耗实测值与理论计算值进行对比，如实测值较大，可能存在连接松动、渗水、渗油、屏蔽层断裂、老化等问题，尤其应注意检查射频电缆头；如实测值与理论计算值相当，则馈线连接状态良好。

2.4 驻波比原位测试

1）测试仪器

所用测试仪器为通过式功率计（含功率探头），其工作频段覆盖超短波电台工作频段，功率测量范围满足机载超短波电台指标要求。

2）连接关系

断开机上机载超短波电台射频口与馈线的连接，将机载超短波电台射频口与功率探头输入口相连，功率探头输出口与馈线相连，连接功率探头和测试主机，保持机上其他连接关系不变，如图5所示。

3）测试方法

設置机载超短波电台工作模式、工作频率、调制方式等参数；通过式功率计工作于驻波比测试模式，并按测试标准设置相关参数，按下机载超短波电台发射按钮，通过式功率计便测出当前工作频点的天馈线驻波比。如需测量其他频点的天馈线驻波比，则需同步改变机载超短波工作频率和通过式功率计的工作频段。不同驻波比下的电压反射系数、传输功率、反射功率如表2所示。

机载超短波电台天馈线驻波比一般要求≤2.5，当驻波比>2.5时，可能存在馈线接头渗水、馈线接触不良、屏蔽层受损、天线性能下降、天线与机体接触不良等问题，需对馈线和天线进行深入检查。

3 结论

针对机载超短波电台通信距离近问题，本文在分析通信距离近原因的基础上，提出了原位性能测试方法，通过对接收灵敏度、发射功率、馈线损耗、驻波比等的测试，能够准确查找故障原因并进行故障定位。利用该方法在外场对某型飞机机载超短波电台主要性能指标进行了普查测试，测试结果表明该方法实用有效，能够有效解决通信距离近的问题。

参考文献

[1]丛伟，樊晓光，南建国.综合航空电子系统总体技术[M].北京：国防工业出版社，2015.

[3]王海波，刘志强，吕剑宝.某型超短波电台通信距离近原因分析及对策[J].装备技术，2019（3）：218.

[3]朱林寰，杜晓明.某飞机电台空中通信距离近故障分析[J].航空维修与工程，2017，308（2）：70-72.

[4]杨胜学.机载超短波电台通信距离近问题的分析与排除[J].科技经济导刊，2017（5）：18-19.

[5]李建东，郭梯云，邬国杨.移动通信[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006.

[6]李睿峰，李文海，刘勇，吴志江.一种脉冲式无线电高度表原位测试设备设计[J].电子设计工程，2017，25（11）：85-89.