浅析直升机通信中的超短波链路

邓冰

摘 要：通过分析超短波通信链路，可以建立相关链路模型，以此在超短波通信距离要求的实现基础上，对链路中对通信距离造成影响的各个因素进行分析，并得出每个因素的具体影响程度，继而依照直升机所处的实际环境条件，改善直升机上其他设备以及超短波电台的电磁兼容性。

关键词：直升机；超短波；通信

引言

对通信链路进行分析的根本目的在于对通信系统指标的合理分配，依照相关指标要求，对多部机载通信系统之间所具有的影响进行分析。直升机上所使用的超短波通信具有较高的通信频率，其主要通信依赖于直射波，因而直升机的通信多为视距通信，直射波在绕射能力上较差；而除了视距限制这一影响因素外，超短波通信距离还会受到电台性能的影响，例如接收灵敏度以及天线增益和发射功率等影响，另外插入损耗也是制约通信距离的因素之一，所以，通信距离想要在现有的条件下，即保证战术要求又实现经济合理性，就必须掌握系统之间的相互干扰以及超短波通信链路指标分配，这一点极为重要。文章通过对超短波链路进行分析，从而建立起相关模型，并对链路中会对通信距离产生影响的各个因素进行分析，以实际情况为基础，更好的实现超短波通信的距离要求。此外针对机载设别电磁兼容性以及多部电台配置提出了粗浅的改善建议。

1 通信视距

由于超短波通信的载体介质为直射波，而地球是球形的，所以凸起的地表必然会影响两个天线之间的信号收发。而两个天线所能够达到的距离便是视线距离。

电磁波的传播理论中这样写道：在不均匀介质中传播时，电磁波会发生弯曲，即在大气中进行传播的过程中，电磁波会受到大气的折射作用而在地表声控发生弯曲现象。这一理论在实践中也得到了证实，当高于30MHz的电磁波在大气中传播时，会发生较为明显的弯曲。所以，即便是在几何视线距离外的天线，仍旧能够接收到信号，从一定意义上讲，通信的实际距离会大于理论距离。

2 影响超短波通信距离的因素

2.1 天线增益以及隔离度影响分析

在超短波电台的通信距离影响因素中，天线增益影响以及天线间的隔离度会产生巨大的影响。基于任务要求，很多直升机不会只配备一部电台，在多部电台中会采用分离天线或者复合天线两种天线设置形式，天线的形式会依照需要的不同而做出适当的调整。直升机装载了天线后，机身会在一定程度中对电磁波造成影响，从而对天线的增益或者方向性造成影响，从而产生畸变现象，所以通信距离的计算中，需要对这一畸变因素予以考虑，依照天线实际装在后受到机身影响而产生方向性图畸变的具体程度采用相关手段予以补偿。例如，若天线隔离度相对于标准要求较小时，强发射信号能够将接收机置于非线性工作区，从而产生减敏效益、互调效应及交调效应；在相关规范要求中，高频通信系统相互之间必须具有一定的隔离度，且保证隔离度大于45dB。在直升机上，若是配备多台通信天线，那么两两之间的隔离度必须满足标准要求，即最小为45dB。通过对某直升机的实际天线隔离度进行测试，分析其数据结果可以看出，在进行通信距离的计算时无需对电台的减敏进行考虑，可以使用原始灵敏度指标。

2.2 发射机载波对其他超短波接收系统的影响

一般接收机在干扰频率偏离工作频率±10%以外的隔离指标应达到80dBc以上。例，某直升机超短波电台最高灵敏度为-113dB，在电台接收前端同时输入一个灵敏度值的工作频率信号和一个偏离工作频率±10%的干扰信号时，在不影响灵敏度的情况下，允许进入电台接收机前端的干扰信号幅度最大不能超过-33dBm。如超短波天线间最小隔离度为45dB，收/发滤波器插损同为3dB且收/发馈线损耗分别为1.5dB/2dB，当使用75W（48.7dBm）大功率电台发射时，同机其他超短波电台接收到的信号强度为-5.8dBm，大于电台降灵指标所允许的最大输入电平-33dBm。为保证系统正常工作，须在接收机与天线之间增加共址滤波器，对接收机带外信号进行加强抑制，并要求在中心频率±10%时抑制度要大于27.2dB。

如使用机载复合天线（U/V段与L波段复用天线），在L波段发射时会对超短波接收机产生影响。如L波段以最大功率200W（53dB）发射时，考虑到滤波器最少27.2dB的带外抑制，天线U/V段与L波段之间的隔离度35dB，超短波接收机能接收到的信号为-9.2dBm，大于电台降灵指标所允许输入的最大电平-33dBm，故还需增加对L波段抑制至少23.8dB的滤波器。

2.3 宽带噪声影响

宽带噪声会对共址工作接收机造成灵敏度不利影响，当然，这是噪声达到一定程度才会发生的现象。若是宽带噪声电平低于10dB时，则不会对接收机造成不利影响。

3 通信距离的计算

若是不对内部电磁环境以及周围大电磁环境的影响进行考虑，即超短波链路所具有的灵敏度不会受到外界的影响，也不考虑装载UHF天线后机身遮挡以及反射面大小对天线方向性和增益的变化，同样也不将飞机的飞行姿态影响考虑在内，在这样的情况下，对通信距离造成影响的主要因素包括：接收天线的增益，发射机所具有的发射功率，干扰滤波器以及多路耦合器的插损等，此外，接收灵敏度和自由空间损耗也会对通信距离造成影响。

依照具体的工作模式，在V/UHF频段对天线进行的实测增益，以及电台具有的灵敏度指标和其发射功率，滤波器插损和馈线损耗等数据信息可以将不同模式下电台的通信距离计算出来。同时也能够依照通信距离要求，进行相关指标的分配。

4 提高超短波通信距离的措施

根据通信链路相关模型，有以下几种方法可提高超短波电台通信距离。

4.1 对天线增益进行提高。在通信距离的影响因素中，天线的影响极为关键，通过对天线增益的提高可以有效提高通信距离。具体方式包括，对天线争议指标的改善，依照传播距离公式同频率之间存在的关系，针对部分不符合要求的频点和频段进行增益的改善。并且该种方式不会对直升机的结构造成影响，对电磁兼容设计的影响也相对较小。

4.2 提高接收机灵敏度。接收机敏感度提高后能到达提高通信距离的目的，但是另一方面也更容易受周围电磁环境的干扰，易造成电磁兼容问题，同时对链路中滤波器的要求提高。

4.3 加大发射机功率。增加发射极功率是改善通信距离非常有效的方式，不过随着发射机功率的增大，可能引起对机上其他设备的电磁兼容问题；另外，功率加大还可能引起散热问题或耗能的增加等；并在安装空间及重量上有所增加。

4.4 在链路连接部位有效的降低插入损耗。通过这种改进方式，能够最大程度的对通信距离进行改善，其减少的损耗主要为馈线损耗，同时也对各部件连接头所产生的插入损耗予以减少，而滤波器损耗通过这种方式也能够得到有效的控制。若是直升机机载电台的数量较多，那么根据实际任务状况，以通信距离指标作为前提基础，将设备散热、功耗以及重量、需要空间和电磁兼容等方面的因素考虑在内。

5 结束语

依照以上的论述可以得出以下结论，首先，以指定通信距离作为前提，可以详细分配链路中各个环节指标，并计算链路中的各环节作用关系；其次，可以预估现有直升机的通信距离，有效评估通信链路系统能够进行通信的距离；最后，通过试飞以及地面试验可以验证通信模型具有可行性，且计算结果同实际结果相近，具有可推广性。

参考文献

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