滤波器在空管VHF通信系统中的应用

控制旋钮 对应数字
调谐旋钮
1
环形杆（输入）
2
环形杆（输出）
3
射频输入
4
射频输出
5
功能 频率调节 对输入连接进行循环调节 对输出连接进行循环调节 射频输入连接（N 型母头） 射频输出连接（N 型母头）
表 ２ Ｍ Ｃ Ｐ ２００ Ｖ ／１ （Ｍ Ｃ Ｐ ２００ Ｖ ／２） 特性参数
特性 频率范围
选择性 调谐精确度 最大射频输入功率
137MHz 的中间频率 127.5MHz，并 常接近，这就更加凸显了使用滤波
将此频率作为滤波器的中频。
器的必要性和重要性，滤波器的使
测试中频差损：将频谱仪或综 用有效的降低了电台之间的互调干
测仪的中频与滤波器的中频设置一 扰与外界的干扰。
致，设置综测仪的扫描带宽，将跟
（张远晖 编校）
踪源的输出设置为 0dBm，参考电
定程度上缓解机场运行跑道拥挤状 况，提高机场运行效率，有效减少 航班延误。
总而言之，作为民航运输的重 要组成部分，机场地面跑道安全工 作是一项需持续进行，常抓不懈的 重点工作，在民航局的统一领导 下，空管系统将进一步落实跑道安 全专项工作的各项要求，把优秀运 行经验和方法投入到实际管制运行
中去，有力促进各单位的跑道安全 工作，进一步增强管制人员防止跑 道侵入意识，使空管跑道安全工作 常态化、制度化，并加强与飞行、 机场等部门密切配合和紧密合作， 促进全民航跑道安全工作的深入实 施开展，切实减少跑道侵入风险， 保证航空器运行安全。
三、滤波器的测试维护
的中频差损值应该为：≤2dB。
在这里只针对民航最常使用的
测试选择性：使用综测仪的标
带通滤波器进行简单阐述。测试所 记 功 能 在 中 频 的 ±500kHz （CF ±
必须的仪器为：具有扫频功能的频 500kHz） 处测量， 得 到 的 隔 离 度
谱仪 （如综合测试仪） 及工具和连 的值应该为：≥15dB。
接线、接头。如图 10 所示连接。
四、结束语
首先将滤波器调谐在预定实际
在民航的实际应用中，因为设
使用频率上，若不知道设备的实际 备机房场地及空间的限制，通常需
使用频率，那么测试时将设备调谐 要多部电台放置在同一机柜或机架
在 滤 波 器 适 用 的 频 率 范 围 118 ~ 上，甚至多部电台的频率设置都非
如图 2 所示，横坐标为频率，
纵坐标为衰减值，Lg 和 Lp 分别为 带内插入损耗和阻带插入损耗，f1 和 f2 分别为通带的上下边频， fs1 和 fs2 分别为阻带的上下边频。Lp 的值希望尽量小，一般取值 Lp≤ 1dB， Lg 的 取 值 与 电 台 的 性 能 有 关，一般取值 Lg≥70dB。滤 波 器 的技术要求为端接的电台内阻及负
要频道上额外加装滤波设备，如带 阻滤波器。
在山西空管四信道天线共用系 统中，腔体的连接方式为 T 型串联 耦合网络，如图 7 所示。
如图 7 所示的链接方式应用于 4 个腔体滤波器共用一根天线的系 统中，即四信道天线共用系统，在 这个系统中用 4 个 T 型连接器和 3 根同轴线缆进行链接布局，可以使
滤波器是具有频率选择作用的 电路或者运算系统，按照所处理信 号形式的不同，滤波器可以分为模 拟滤波器与数字滤波器两类；按功 能的不同，滤波器可分为低通、高 通、带通与带阻四类。滤波器的主 要特性参数包括：特征频率、增 益、衰耗、阻尼系数与品质因数及
灵敏度和群时延函数几个方面。民 航常用的滤波器为带通滤波器，滤 波器的质量直接影响到收信机的选 择性，因此民航通常采用腔体滤波 器。我们在大多数情况下使用的为 单腔或双腔滤波器。腔体滤波器是 一种具有良好的阻带特性的可调带 通滤波器的结构，它是利用矩形腔 体和内部的金属膜片、金属谐振杆 组成谐振腔，通过改变膜片的位置 而改变结构谐振频率实现可调的滤 波特性。腔体滤波器具有以下几个 特点： （1）结构简单、加工方便、 易于实现； （2） 较宽的阻带范围、 较低的带内衰减和很高的阻带衰 减； （3） 调谐方便，具有能够承 受较大功率的特点。大部分的腔体 滤波器采用的是铜或者铝材料，然 后镀银的工艺加工制造而成。其基 本原理是从低通原型滤波器出发， 采用阻抗变换器形式将其转换成带 通滤波器，将低通原型网络用 K
图 ５ 腔体滤波器的射频路径框图
图 ７ 四信道腔体滤波器 Ｔ 型串联耦合网络
滤波器 耦 合 器
图 ６ Ｍ Ｃ Ｐ ２００ Ｖ 腔体滤波器特性曲线
旋钮对应的数字的含义如表 1 所 示。
单一滤波器的使用布局简单易 懂，如果需要把多个滤波器链接在 一起接入同一系统则需要加入多路 耦合器。如果在腔体滤波器中加入 多路耦合器，那么对在同一个多耦 合系统中的 VHF 设备建议能够设 置的最小频率间隔为 500KHz；如 果需要小于此间隔，那么需要在重
插入损耗 射频输入/输出阻抗
回波损耗 输入、输出连接器
工作温度范围 设备储存温度
指标 118 MHz~156 MHz ≥15 dB（500 kHz 频偏）1.0 dB 差损
± 5 kHz 200 W CW 0.5~2.0 dB
50 ohm ≥18 dB（频带内）
N型母头 -10°C~+55°C (相对湿度 5% ~ 90%) -40°C ~+70°C (相对湿度最高达 95%)
x1x2 ， g1g2
姨 姨 K23=W
x2x3 g2g3
，K34=W
x3x4 ， g3g4
姨 姨 K45=W
x4x5 g4g5
，K56=W
Z0Wx5 ， g5g6
kj,j+1|j=1～n-1=
W
，
ω' 1姨gjgj+1
其中，W 为相对带宽，Z0 是
输入、输出的特性阻抗，一般为
50Ω，根据电感 K 阻抗变换器的阻
图 ４ Ｍ Ｃ Ｐ ２００ Ｖ ／２ 腔体滤波器 正面视图与背面视图
器，如图 4 所示为 MCP 200 V/2 BP 腔体滤波器。
图 4 中腔体滤波器背面视图中
Air Traffic Management/2011(5)
４９
专业探索 维护修理 ／Ｍ Ａ ＩＮ ＴＥ Ｎ Ａ Ｎ Ｃ Ｅ
表 １ Ｍ Ｃ Ｐ ２００ Ｖ ／２ 腔体滤波器旋钮功能定义
５０
图 ８ 四信道腔体滤波器 Ｔ 型 串联耦合网络直线排列
《空中交通管理》２０１１ 年 第 ５ 期
维护修理 ／Ｍ Ａ ＩＮ Ｔ Ｅ Ｎ Ａ Ｎ Ｃ Ｅ
滤波器
耦 合 器
图 ９ 四信道腔体滤波器环行耦合网络
4部电台共同使用一根天线，其中 F1、F2、F3 和 F4 链接电台的射频 端口，1 代表 N 型头端口此处为终 端口，2 代表多路耦合器。当然， 腔体的排列方式也可以采用直线链 接方式如图 8 所示。
专业探索 维护修理 ／Ｍ Ａ ＩＮ ＴＥ Ｎ Ａ Ｎ Ｃ Ｅ
滤波器在空管 VHF 通信系统中的 应用
Application of filters in ATM VHF communication system
山西空管分局 徐丽娜
引言 近年来我国民航运输生产显现 了快速增长的势头， “十一五”期 间航空运输总周转量、旅客运输量 和货邮运输量分别增长了 105%、 93% 和 82% ， 年 均 分 别 增 长 15.5%、14.1%和 12.7%。随着国内 民航业的飞速发展，各机场对航空 通信频率的需求量也迅速增长，民 航无线电频率资源变得十分紧张， 特别是 VHF 通信频率、导航频率 都接近于饱和状态。而民航 VHF 地空通信一直是民航空管对空指挥 通信的主要手段，其通信质量的好 坏和可靠程度的高低则会直接影响 到飞行安全、管制安全。目前在民 航应用的 VHF 地空通信设备大致 为：VHF 共用天线系统、VHF 单 体电台、VHF 便携电台、VHF 遥 控台，应用的场合为塔台、进近、 区域航路管制。随着民航业务的发 展，特别是空中飞行流量的增加， 管制扇区的增多，对应需要的 VHF 通信波道将不断增多，相应 对天线场地和电磁环境的要求也将 越来越高，VHF 地空通信设备则 逐步由 VHF 单体电台转为 VHF 天
图 １ 滤波器集总参数网络
４８
Βιβλιοθήκη Baidu
《空中交通管理》２０１１ 年 第 ５ 期
维护修理 ／Ｍ Ａ ＩＮ Ｔ Ｅ Ｎ Ａ Ｎ Ｃ Ｅ
变换器进行变换，并用集总电感网 络来实现 K 变换器，滤波器的集 总参数网络如图 1 所示。
其阻抗变换器的阻抗和各级间 的耦合系数分别为
姨 姨 K01=
Z0Wx1 g0g1
，K12=W
（张嘉宁 编校）
Air Traffic Management/2011(5)
５１
≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥
（上接第 １４ 页） 手段，以及相关运行经验开展相应 研究工作，规划部署我国民航增强 型 地 面 滑 行 管 理 系 统 （A SMAGCS）、 机 场 场 面 探 测 设 备 （ASDE-X）、多点定位相关监视等 新技术和手段的实施应用，为管制 员人员提供及时、准确、全面的机 场地面交通活动信息，从而有效避 免跑道不安全事故，同时也能在一
不同，耦合的电台
滤波器
综合测试仪
数量越多，耦合到 天线端口的功率差
输出 输入
异越大。
环行耦合网络 优点是插入损耗低，
跟踪源输出
射频输入
每个信道的插入损
耗是相同的；缺点是 当系统需要升级或
图 １０ 腔体滤波器测试仪器连接示意图
改变配置时，需要全部重新进行计 平设置为 0dBm，其他参数按照有
算安装。
利于观察频谱图的原则设定。测试
在民航的实际应用中，还有一 种是环形耦合网络，如图 9 所示。 需要注意的是无论是 T 型串联耦合 网络还是环行耦合网络，其中链接 腔体滤波器的同轴线缆长度必须是 一致的。
这两种耦合网络的优缺点是： T 型串联耦合网络优点是结构 简单，价格便宜，便于安装，增减 信道时只需增减滤波器与线缆即 可；缺点是不同信道间的插入损耗
载阻抗均为纯电阻，其值与链接电
缆的特性阻抗有关，一般取 50Ω。
在同样的技术指标下，滤波器的输
入、输出电路有两种形式，如图 3
所示，选择哪种输入方式则取决于
天线的阻抗以及对隔离的要求。
二、滤波器的应用实例
通常我们对滤波器的重要指标
L（dB） Lg
Lp
F
fs1
f1
f2
fs2
图 ２ 带通滤波器频率特性
（a）串联输入式
线共用系统的应用。 一、VHF天线共用系统及滤波
器在其中的应用 VHF天线共用系统是采用中馈
天线，分别加入滤波器、匹配网络 和隔离网络等措施，使多个电台在 共用天线过程中相互隔离且各自匹 配。VHF 天线共用系统可以分为 收发信机集中放置即收发一体天线 共用系统和收发分置天线共用系 统。为了确保多个不同频率的电台 能够共同使用一根天线且不会相互 干扰，我们就需要在电台和天线之 间加装功率隔离设备———滤波器。
抗与其感抗的关系，可以得到耦合
结构的尺寸大小。同时铝材料的热
膨胀系数较大，其特性 （含传输、
阻抗和相位特性等） 也会随温度变
化出现一些偏移，所以在设计、选
型和使用过程中都必须考虑。
滤波器在各自的频率范围内呈
现最小的衰减，在各自的频带外，
能够保证产生功率隔离所必须的衰
减，带通滤波器的频率特性如图 2
所示。
（40%相对湿度）； （8） 阻抗：50Ω； （9） 连接头：一般为 N 型连
接母头； （10） 材料：铜或铝镀银。 目前，太原所使用的 VHF 电
台，除了英国 PAE 的八信道电台 外 ， 主 要 为 意 大 利 OTE 公 司 的 D100 系列，包括单体电台及四信 道天线共用系统，所使用的均为 OTE 配备的 MCP 200 V 腔体滤波
（b）并联输入式
图 ３ 滤波器输入电路形式
有如下要求： （1） 频率范围：118~137MHz； （2） 调谐方式：拉杆或旋钮； （3）插入损耗：0.5 ~2.0dB； （4） 选 择 性 ： >15dB （500
KHz 频偏），1dB 差损； （5） 连续最大功率：200W； （6） 工作环境温度：-10~+50°C； （7） 热稳定性：< 3.5ppm/°C