甚高频接收信号间歇性断续案例分析

刘海天

（民航温州空中交通管理站，浙江 温州325024）

甚高频业务是民航空管对空指挥通信的主要手段，管制员和飞行员之间要通过地面电台实现实时地空对话、发布管制指令，其通信质量的好坏和可靠程度的高低则会直接影响飞行安全、管制安全。

1 故障现象

2019 年10 月30 日上海区管报CH11 信道有强烈的噪音，偶尔没有接收，同频率CH15 信道接收正常，本地实时监听能听到偶尔的嗡嗡声，有时存在信号断续的情况，检查设备工作状态正常。在11 月-12 月期间，又有多次反映CH11 信道在西面280 公里处存在接收信号断续的问题，同频率CH15 信道接收正常。

2 问题分析

2.1 环境描述

甚高频位于海拔约700 米的山顶上，西面区域多山，此信道管制使用的区域正为西面区域。甚高频收发信机为收发一体机，甚高频CH11 和CH15 是两个同频信道，两个信道分别连接不同的接收天线，CH11 接收天线在铁塔顶端平台的西南方向，CH15 接收天线在铁塔中层平台的西南方向。

2.2 系统介绍

甚高频系统包括甚高频收发信机及其共用系统、信号传输部分、甚高频监控系统，甚高频收发信机系统完成话音信号对空发射和接收，包括收发信机(单机或多信道系统)、发射和接收天线、滤波器、分配器、功分器、射频切换器、隔离器、射频馈线、机柜或机架、监控接口单元等；信号传输系统完成甚高频收发信机系统与终端系统之间的话音、控制、监控数据的信号传输，主要包含传输设备、接入设备、通信介质（例如光纤、卫星、同轴电缆等）。

射频合成器将各信道送来的射频信号合成为一路信号，送往馈线直至天线发射出去。分配器接收天馈线送来的射频信号，并将其分别送往各个信道中，各信道通过接收滤波器滤出本信道的射频信号，送往各信道接收机。

滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分，民航地空通信系统中发射通路和接收通路用的滤波器都为带通腔体滤波器。腔体滤波器由谐振腔、调谐螺丝等组成，频率可调，主要技术指标为插入损耗和±500KHz 的衰减值。

对接收机来说，同样也是采用双机互为备份配置，那么射频信号必须经过功率分配，以阻抗匹配的方式平均分配到两部接收机中，这里的功率分配器在网络中起到耦合作用。

2.3 问题分析

由于收发信机监听有信号断续问题，因此可以排除传输线路的问题，故障可能存在甚高频系统接收流程中的某个部件，甚高频共用天线系统接收流程如图1 所示。

图1 甚高频共用天线系统接收流程图

从接收天线至接收机中的任何一个部件存在问题，都有可能导致接收信号差的问题，由于管制只反映CH11 信道接收问题，未反映共用一根天线的其他3 个信道，而且主备机都存在接收问题，因此首先怀疑是接收滤波器的问题，经过几次对接收滤波器差损和选择性的调整，尽量降低差损值，调整后差损：-0.85dBm，+500K：-13.54dBm，-500K：-13.29dBm，调整后仍然存在接收断续问题。

对接收灵敏度和失真度进行检测，分别检测了单机灵敏度和带滤波器的系统灵敏度，带滤波器灵敏度CH11A 机为-98dBm，CH11B 为-96dBm，CH15A 带滤 波 器 灵 敏 度 为-96.5dBm，CH15B 为-93dBm。甚高频系统要求灵敏度检测结果为CH11 灵敏度比CH15 灵敏度略好，失真度也在正常范围内，为了进一步排除接收机及功分器的可能性，重新更换CH11 主备机的接收模块，及主机的信号处理模块，更换功分器，更换后仍存在接收断续问题。

经过以上测试后，将故障点锁定在天线和射频电缆部分，对接收天线进行驻波比测试，结果为1.2，测试结果正常，怀疑是天线耦合性能变差，导致无法接收较弱的信号，为了确认是否天馈线的问题，停机将CH1-CH4 的接收天线馈线端和CH9-CH12 的接收天线馈线端互换后，故障点发生转移，确认故障点在天馈系统，后调拨备件后，将CH11 接收天线更换，更换后信号恢复正常。

总结本次故障的原因，是接收天线耦合性能变差，导致对弱信号接收能力变差，而信号丢失区域，距离远，而且是山区，存在信号弱的情况，因此会发生信号断续的情况，而其他近距离的区域则没有出现信号断续的情况。

3 同类故障的排除方法、步骤及建议措施

（1）首先通过本地监听，确认收发信机接收是否正常。

（2）通过监听，确认主备机是否都存在相同的问题，如果都存在，则优先检查公共部件，如滤波器、功分器、馈线接口、天线。

（3）滤波器通过频谱仪进行检查，看差损值是否符合标准。

（4）功分器可以通过频谱仪的网分功能进行衰减测试。

（5）天线可以通过频谱仪的网分功能进行驻波比检查，但驻波比不能完全反映天线的接收性能，还要通过综测仪、频谱仪、测试天线来检测当前天线的射频接收性能，测试设备连接如下图2 所示，综测仪通过发射功能，设置频率和发射电平值，发射一个射频信号，频谱仪通过频谱功能检测被检测天线收到的射频信号强度，可以通过比较不同天线接收的信号强度判断天线是否存在问题。如无相应仪器或测试天线，可以通过交换相邻的接收天线进行测试，看故障点是否发生转移。对天线的检测由于涉及到多信道，影响范围大，如果接收平台有多余的测试天线及馈线，会方便测试，减少影响范围，因此建议铁塔上多预留一根天线，作为测试天线。

图2 测试设备连接

（6）如果是单机存在接收性能差的问题，则故障可能出在接收模块或信号处理模块，通过综测仪检测接收机的灵敏度和失真度，单机灵敏度要小于-103dBm，失真度要小于5%。除了检测单机灵敏度外，还可以加入滤波器，从天馈线接口处测量系统灵敏度，测量时需将射频电缆接入滤波器输入口。

4 结论

甚高频系统由多个系统模块组成的通信设备，包括天线、馈线、滤波器、功分器、收发信机等部件，任何一个部件故障都会造成信号断续，我们需要掌握各部件的功能及信号流程，逐步进行排查。