仪器仪表在甚高频通信测试中的应用研究

2019-11-28孙瑞

商品与质量 2019年38期

孙瑞

中电科仪器仪表有限公司山东青岛 2 6 6 5 5 5

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。

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[1]。

频谱分析仪是一种分析频域信号的测试仪器。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。

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[3]。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[4]。

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。

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[5]。