甚高频通信测试中仪器仪表的应用范文

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摘要:甚高频电台是民用航空地面管制人员与飞行机组的主要通信设备，其性能直接影响地空通信距离和通话效果，保证甚高频设备的性能指标符合通信要求是摆在设备保障人员面前的重要课题。通过对仪器仪表的原理的研究，结合甚高频测试要求，探讨仪器仪表在甚高频通信测试中的应用方法。

关键词:民用航空;甚高频;仪器仪表

引言

甚高频地空通信是民用航空运输和交通控制的重要组成部分，是保障民航运输安全的重要手段。近年来，随着民航业的快速发展，航班流量不断增加，对空中交通管制部门的保障能力要求越来越高，对管制手段的可靠及有效性要求越来越高，对地空指挥通信质量的要求也越来越高。而通信质量的要求主要体现在通信覆盖范围以及通话效果，所以这也对通信设备的保障水平提出了更高的要求。提高通信设备的维护水平，仅仅靠维护人员的主观判断和维护经验远远不够，必须要有科学严谨的维护方法，把仪器仪表引入到设备安装和维护中来，充分利用这些仪器仪表提高设备维护和保障水平是当前设备维护人员面临的重要课题。

1仪器仪表功能及原理

目前测试甚高频设备主要使用综合测试仪和频谱分析仪。综合测试仪是一种集各种电子测量仪器于一体的无线电测试仪器，它内置信号发生器、频率计、频率偏差计、音频电压表、示波器、失真计、滤波器、频谱仪、调制解调功能，通过自身的信号发生器产生测试信号，经过被测设备后，分析比较测试结果，可以大大简化测试步骤和缩短测试时间。一台综合测试仪就可以完成甚高频电台收发参数、馈线、天线、滤波器、射频连接器件等绝大多数的测试目标，已经成为日常维护不可缺少的工具。频谱分析仪是一种分析频域信号的测试仪器，其基本原理如图1所示。通过使用具有连续变化的中心频率的窄带带通滤波器选通被测信号，依次选择信号中的相应频率分量以图形方式显示频率和频谱图的信号幅度分布，在仪表屏幕上显示频率和信号电压对应关系。早期是用于对未知信号的观察，而后发展为对信号参数的测试［1］。频谱分析仪可以完成的测试功能如下:1)信号频率的测试通过信号频率选通的方式实现对被测信号频率的测试，同时提供频点标记功能，便于测试人员观察。2)信号幅度的测试绝对测试:频谱分析仪通过内置幅度校正进行幅度测量，可以直接用光标定位，测试精度较高。相对测试:通过宽频范围扫描进行信号幅度相对测试。3)信号失真的测试通过显示信号的每个谐波幅度来确定失真的幅度，还可以直接测试信号的互调失真。4)调制信号的调制度可以直接测试信号的幅度调制度。5)频率稳定度的测试。6)噪声的测试。7)通过选件跟踪信号发生器，可以具备网络分析仪测试功能。8)用频谱分析功能，分析突发的信号。9)通过小信号分析功能进行干扰测试。

2仪器仪表在民航甚高频通信测试中的应用

民航所使用的甚高频设备，如果要保证良好的通信质量，必须对设备的频率准确度、收发信号强度、杂散、器件衰减等方面提出较高的要求。而综测仪和频谱分析仪的以上功能在民用航空甚高频测试方面有很好地应用场景。

2．1频率准确度测试

甚高频设备的发射频率是发射机测试的重要指标，发射机的频率准确度综合测试仪、频率计、频谱分析仪可以执行相同的功能。其中频率计和频谱分析仪测试精度更高，频谱仪测试频率是通过内置的基于锁相环电路的本地振荡器确定测试精度。如常用的RS公司的FSH3型号频谱分析仪，内置高精度1Hz分辨率频率计数器和光标计数器，频率读数分辨率最高可达10Hz，可以对极低电平信号执行非常精确的频率测试［2］。

2．2信号强度的测试

综合测试仪、功率计、频谱分析仪可以完成信号强度(功率)的测试。综合测试仪、功率计测试较为方便，而频谱分析仪在测量载波信号功率方面具有较大的优势。频谱分析仪有频段选择功能，对多载波信号功率、功率密度、平均功率(大幅度变化的信号)和频带中的总功率(扩频信号)能够直观地显示;此外，频谱分析仪具有更高的测量精度和校准功能，可以在测试中去除由连接的馈线及射频元器件带来的测试误差，使测试精度更高。部分频谱仪配备功率探头选件，可以扩大测试范围，测试强度较高信号更加方便。

2．3干扰信号的测试

无线电干扰一直是困扰民航通信的重要问题，干扰的产生会直接影响地空通信质量，缩短通信距离，造成导航员与空中交通管制员之间的通话困难，严重影响飞行安全。近年来，随着各种无线电设备的增加，特别是无绳电话和调频广播电台不规范的超大功率发射，对民用无线电专用频段的干扰日益严重，对于干扰的排查，除了加强与当地无线电管理部门的沟通和协调外，作为维护人员，如何及时发现和消除无线电干扰已成为当前必须面对的问题，在实际应用中，可以运用场强仪、频谱仪加定向天线的方法对来自地面的干扰做一个初步地判断。民用航空受到的干扰来自两个方面，一是空中干扰，鉴于甚高频信号的空间波传播特性，确定干扰源较为困难，此类干扰更多依靠当地无线电委员会多方面定位及联合排查;而另一种来自地面的干扰，空间波在地表传播的距离有限，用场强仪及频谱仪FSH3配合HE200定向天线，基本上可以完成干扰信号的搜索和定位［3］。利用频谱分析仪超外差扫描调谐接收器的工作原理，通过测量调频段的变化信号，观察信号的幅度和频率信息，频谱仪具有测试较宽频率范围和较高灵敏度的能力，是一种比较适合测量干扰的仪器。频谱分析仪对干扰信号的测量可分为以下几个步骤［4］:确定要测试的频段，频谱仪自动设置RBW和VBW，进行粗测，初步区分噪声和干扰信号;逐步降低RBW，提高测试灵敏度，降低本底噪声;逐步减小VBW，以减少噪声信号，不影响输入信号的幅度。反复调整RBW及VBW，达到较理想的测试效果;通过以上参数确定干扰信号的频率后，再使用频谱分析仪的功率测量功能，对占用带宽模式下的每个干扰信号进行更精确地功率测量。

2．4射频线缆及器件损耗测试

射频线缆和射频器件是甚高频设备连接的主要器件，其损耗直接影响射频收发通道信号强度，在设备与天线远距离传输时，测试损耗及故障点对于故障排查有着重要意义。频谱分析仪可以作为线缆分析仪，一方面可以通过加信号源结合频谱仪的功率测量功能测试线缆损耗，另一方面FSH3通过Z2组件可以成为线缆分析仪，具有断点测试功能，对故障点距离进行估测，可以测试长达1000m的线缆故障点。

2．5天馈系统测试

天线馈线系统测试指标主要包括电压驻波比和回波损耗，两者之间在量值上具有确定关系，FSH3配备了VSWR电压驻波比桥和功率分配器，可以直接完成这两个参数的测试工作。2．6滤波器的测试综测仪和频谱仪的跟踪源和频谱分析功能均可以完成滤波器指标的测试，频谱仪测试精度更高，最常测量的滤波器参数是中心频率、插入损耗和选择性。要注意的是在进行插入损耗测试时，要考虑仪器的动态范围和采用的分辨率带宽，同时需要对连入的线缆和射频元器件进行校准，否则会带来比较大的测试误差。

2．7仪器仪表在使用中应该注意的问题

在使用仪器仪表时仍有许多问题需要注意［5］:1)为防止外接信号超出仪表量程造成仪表损坏，开机时不要直接连接输入信号，超量程测试要接入衰减器，避免过强信号损坏仪器;2)检查输入信号是否含有直流分量，防止损坏混频器;3)检查仪器仪表的输入阻抗，阻抗不匹配会造成较大的测试误差;4)在测试前注意仪器的校准，去除线缆和其他因素造成的测试误差。总之应该养成良好的使用习惯，确保仪器处于正常的工作状态，避免因人为因素造成的设备损坏或测试误差。

3结束语

仪器仪表的合理使用为设备维护带来较大的便利性，可以使设备测试有据可依，提高设备维护水平。本文只是对仪器仪表甚高频测试进行初步探讨，在实际测试中各种仪器参数众多，操作复杂，需要了解有关仪器原理和技术指标的更多信息，综合考虑影响测试的各种因素，有些测试还需要不同仪器结合使用，制定最合理的测试计划，才能使测试结果更精确、更可靠。

参考文献:

［1］王春菊．数字式频谱分析仪原理分析［J］．电视技术，2001(12):95－96．

［2］刘宁庆，徐玉滨，谭晖．无线通信中测频关键技术［J］．电子测量技术，2001(4):36－38．

［3］黄建宇，吴仁彪．民航VHF地空通信干扰对策研究［J］．中国民航大学学报，2008，26(1):28－31．

［4］于中一．怎样用频谱分析仪测量邻近且相对弱小的信号［J］．中国无线电管理，2003(10):33－34．

［5］张广增．频谱分析仪应用常见问题［J］．企业标准化，2003(11):18－20．

作者：潘云峰 单位：宁波民航空中交通管理站