甚高频遥控通信系统技术分析

区管中心甚高频遥控通信系统技术分析
内容摘要：本文针对区域管制中心VHF遥控通信系统的建设分析了工程需求、建设原则和建设方案。

并结合地区VHF通信系统建设中遇到的问题及解决方法进行探讨。

关键词VHF遥控频率覆盖传输接入
1. 建设需求
随着国家西部大开发政策的深入，地区国民经济的健康发展促进了民航运输业的快速增长。

对空中管制部门建设提出了更高的要求，原有的管制模式难以适应发展需要，原有的空域结构和管理必须优化。

区管中心建设的目标是满足对空域实行集中管理，调整现行的空域结构，改善和加强地区空中交通管理能力和服务水平。

同时以雷达管制代替程序管制，由于雷达管制方式对地空甚高频通信有更高的要求，使甚高频遥控通信系统向多信道发展，从原来的单个频率扩展到管制区的多个服务频率，并且在管制区内实现多重覆盖。

区域管制中心甚高频遥控通信系统工程是区管中心配套建设项目，是满足对管制区进行调整和合并后，分扇区、分高度层实施管制的需求。

将在西北辖区21个地点建设VHF共用系统，并为管制区域实现跨省、市、地区的区域覆盖，提供完成可靠的地空通信。

本项目要实现多点遥控、多信道工作、远距离宽带传输的目标并且可靠性要求很高。

这与西北现有的小规模、单信道，点对点的VHF话音遥控通信系统相比，在工作体制上发生了本质的变化。

2. 甚高频遥控通信系统建设原则
VHF遥控通信系统是完成管制中心广大范围内对空通信覆盖的保证，系统建设的规模和台站位置的选择基本上取决于管制区划分、航路走向、扇区划分，一个合理的系统必须根据管制需求来规划和建设。

2.1频率配置原则
根据管制扇区的划分，每个扇区设置主频、备频、紧急救援、军方协调频率。

2.2台站的选择原则
由于VHF遥控台通常用于航路通信，目前台站建设通常考虑高空（6000米以上），规划时应当考虑到今后中低空（3000米-6000米）的位置，理论上能满足中低空覆盖的台址均可以满足高空的覆盖需求。

其次规划台址应当充分调查建台的可能性。

基本条件是征地、公路、土建条件、水、电情况、中继线路、电磁环境（Ku、VHF波段）、覆盖范围（不同电场强度下的覆盖图）。

选点的工作非常重要，它是今后系统工作的基础。

可以遵循以下方式：选择可能的点，先制作覆盖图。

目前可以使用总局空管局组织开发的甚高频通信覆盖分析软件。

首先应取得拟建台地点的准确坐标，输入到上述软件中，按覆盖高度要求（3000米、6600米、11000米）计算出不同高度层的覆盖图，然后进行筛选；如果覆盖不理想，可以同时输入多个可能的坐标，进行比较；根据可能的台址进行组合得到规划台址方案，该方案可能有多个，同时还能剔除一些台址；然后选择相对较好的方案进行台址实地调研、电测；根据结果进行覆盖修正和方案比较；按照实际管制需求进行选择台址。

选址时需要考虑是否进行双重覆盖或部分区域双重覆盖，考虑双重覆盖，则需要增加台站数量或增加台站信道数量，双重覆盖是为了更可靠，防止单一台站故障时出现通信中断，因此在同一个台站增加信道是没有意义的，应当新建台站或在其它台站上增加备份信道。

双重覆盖是针对扇区的，在哪些台站上增加信道与扇区划分有关。

2.3传输系统建设原则
随着我国移动、电信部门的大力发展以及民航卫星通信网的建设，根据民航空管通信建设原则，为保证甚高频话音信号连续、可靠传输，采用“二地一空”主备传输。

2.4 设备配置标准
采用多信道主备机工作，UPS给甚高频电台等设备供电并配有油机，并按照国家有关规定建设防雷接地系统。

3. 区域甚高频遥控通信系统建设方案
甚高频遥控通信系统的实现核心部分是要通过传输路由对远程台站VHF收发信机设备的话音信号（TX、RX）和键控（PTT、SQL）信号的实时传输。

使管制员在管制中心可以控制远至上千公里之外的收发信机，与飞行员进行通话，从而实现扩大管制范围，减少管制移交，提高飞行流量的目标。

另外，按照无人职守台站的要求，还需要实现甚高频设备的主备机切换、中继线路切换和VHF设备、传输设备、设备状态参数（包括电源、机房环境等）的监控。

3.1 系统框图
多信道VHF遥控实现框图
1、CH1TX-M
1、CH1TX-S
1、CHnTX-M
1、CHnTX-S
1、CH1RX-M
1、CH1RX-S
1、CHnRX-M
1、CHnRX-S
图1
图1为系统框图，收发信机为一主一备方式，收发信机设备和传输终端设备的接口4线E&M 类型5，可以双工传输TX、RX话音和PTT、SQL信令。

传输路由为二地一空，地面传输路由为电信和移动租用的2M电路，终端设备为PCM设备，实现话音信号的数字化及E1的成幀处理，话音没有作压缩，话音质量很高，同时基本上没有延时，并在PCM设备上实现地面电路的2M切换。

天空传输路由为KU波段卫星，带宽与信道数量相关，终端设备采用路由器，延时总共在350ms左右。

从区管中心看，每个遥控台有主、备两套传输系统，分别来自地面和卫星。

3.2系统组成
区域甚高频遥控系统由中心站和二十个远端甚高频遥控站、传输设备、比选器及四级监控中心组成。

3.3系统特点
与三大区管建设相比，区管中心甚高频遥控系统采用了二地一空的传输方式。

保证了传输路由的高可靠性，传输设备均采用双电源、双主控板使地面的二条2M线路，可以自由切换。

并在中心站实现地面线路与卫星路信号分别进入不同的比选器比选后送入主备内话及应急旁路系统。

有效的克服了卫星与地面线路比选时造成话音延时的问题。

备用系统降等级使
用，切换由管制人员进行，符合管制人员习惯。

接收时RX和SQL信号同时在两条线路上传输，发射时PTT和TX则只在一条线路上传输，在内话上可以设置为管制人员不能同时选择主、备系统，因此不会有回音问题存在。

通过监控系统实现中心站对远端甚高频收发信机的功能监控及参数修改，以保证甚高频遥控通信系统的正常运行。

远端集中监控系统分为4个2级监控区域：陕西、甘肃、宁夏、青海，区域监控中心分别设置于咸阳机场航管楼、兰州航管楼、银川航管楼、西宁航管楼，每个监控中心设置1个监控终端，对本区域所辖台站进行监控。

区管中心作为3级监控区域，设置2个监控终端该监控终端可登录到4个区域监控中心（咸阳机场航管楼、兰州航管楼、银川航管楼、西宁航管楼），实现对所有的4个区域中的任何一个VHF设备监控。

用户提供4个监控中心——区管中心的内部IP网络连接。

为了避免因甚高频覆盖交叉区域较小引起的同频干扰，通过频偏设置加以解决。

假设发射机设置的频率为F，实际上一个发射机的频率的F+△f1，另一个为F+△f2；同时发射时会因为互调产生一个差频f=|△f1-△f2|。

当f<4000Hz时，接收机的滤波器就无法分辨f 是信号还是噪音了，因此无法滤除，f就会以噪音形式表现出来。

解决办法是采用频偏技术，将同时发射的发射机发射频率互相错开△f，其差频f=△f-△f1-△f2；由于△f1和△f2都较小，因此可以保证f>4000Hz从而保证接收机能将f滤除。

由于甚高频遥控台信号传输及接口技术复杂多样，根据不同的功能需求采用了不同技术手段实现。

以满足区管中心无线通信的要求。

4. 结束语
区管中心甚高频遥控通信系统的建设方案及设计思路，充分吸取了三大区管中心建设的经验及不足。

为区域甚高频通信的建设实施，打下了坚实基础。

参考文献《甚高频通信原理》中国民航学院。