陳罡

摘要：主要介紹VSWR對甚高頻天饋系統(tǒng)的影響及成因，提出空管設(shè)備保障部門利用VSWR指標(biāo)提高甚高頻保障效果的重要意義。

關(guān)鍵詞：VSWR；甚高頻；ATC

中圖分類號：TN80 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）25-5840-02

Effect Of VSWR On VHF Communication System

CHEN Gang

（GuiZhou Branch of Civil Aviation Air Traffic Management Bureau， Guiyang 550012，China）

Abstract： Mainly introduces VSWR effect of VHF antenna feeder system and causes ， put forward the significance of ATC equipment security departments use VSWR index to improve VHF maintenance.

Key words：vswr； vhf； atc

在民用航空甚高頻地空通信系統(tǒng)中，電壓駐波比（Voltage Standing Wave Ratio，簡稱：VSWR）是衡量甚高頻地空通信發(fā)射系統(tǒng)優(yōu)良最重要的參數(shù)之一 。通過測量VSWR，可以判斷甚高頻天饋系統(tǒng)各組成元件之間的匹配程度，快速定位異常區(qū)域，縮短故障處置的時間，提高地空通信設(shè)備的運行時效，所以有必要開展VSWR對甚高頻天饋線系統(tǒng)影響的研究。

1 背景

近幾年貴陽管制區(qū)域航班流量逐年保持15%左右的速度增長，空域擁擠問題日益凸顯，隨著2014年5月29日民航貴州空管分局正式啟動04號管制扇區(qū)，意味著貴陽管制區(qū)域?qū)丈醺哳l保障頻點增至17個共計57個信道。如何保障好貴陽管制區(qū)域內(nèi)的甚高頻設(shè)備，確保地空通信的可靠成為技術(shù)保障部門分析研究的重點，而VSWR是衡量甚高頻設(shè)天饋系統(tǒng)關(guān)鍵的指標(biāo)，開展VSWR分析研究對提高甚高頻設(shè)備管理維護(hù)效率有著非常重要的意義。

2 什么是VSWR

VSWR是指甚高頻通信過程中，線路處于行波狀態(tài)時其相鄰電壓最大值與電壓最小值比值的絕對值，即：VSWR=|UMAX/UMIN|>=1。通過VSWR可以推算出通信過程中回波損耗RL（Return Loss）= -20 lg [（ VSWR-1 ） / （ VSWR + 1 ）]，RL反映了甚高頻在發(fā)射過程中反射功率。理論上當(dāng)VSWR=1，意味著通信線路上沒有發(fā)生反射。但在實際維護(hù)工作中，由于甚高頻通信系統(tǒng)天饋系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)的抗阻不匹配、共用系統(tǒng)天線與饋線的抗阻不匹配或各部件的反射系數(shù)不同等因素都可能導(dǎo)致VSWR大于1，按照《國際民航公約》附件10要求甚高頻通信系統(tǒng)單機(jī)天饋系統(tǒng)VSWR小于1.5，甚高頻共用系統(tǒng)天饋系統(tǒng)VSWR小于2.5即達(dá)到行業(yè)要求。

3 VSWR對甚高頻天饋系統(tǒng)的影響

VSWR是衡量甚高頻地空通信天饋系統(tǒng)優(yōu)良最重要的參數(shù)之一，如果VSWR值過高，說明甚高頻發(fā)射機(jī)發(fā)射功率有相當(dāng)一部分被反射回來，這種情況不僅會影響甚高頻通信系統(tǒng)的實際發(fā)射功率，降低設(shè)備與航班的通信距離和效果，還可能因一部分反射波在通信介質(zhì)中轉(zhuǎn)換成熱能，導(dǎo)致甚高頻天饋系統(tǒng)傳輸線路、天線和各元器件的特性受損，縮短甚高頻通信系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。在實際工作中，我們可以通過相關(guān)公式計算得出VSWR、反射損耗、功率反射等相關(guān)參數(shù)的大小，其VSWR與相關(guān)參數(shù)關(guān)系見表1所示。

從關(guān)系表中可以看出VSWR是反射系數(shù)的函數(shù)，反射系數(shù)跟系統(tǒng)的阻抗匹配度有關(guān)，例如設(shè)定發(fā)射機(jī)的阻抗為50歐，那么個元器件、饋線、天線的阻抗也盡量選用50歐，不匹配會造成高頻電流在傳輸過程中造成功率反射，駐波比越大，反射功率越大。如果駐波太高最直接的就是發(fā)射出去的信號反射功率過大，可能會造成發(fā)射機(jī)或元器件的損壞，同時還伴隨其它問題，比如發(fā)射功率損耗太大導(dǎo)致發(fā)射功率不足，無法進(jìn)行地空通信。

4 改變天饋系統(tǒng)VSWR大小的因素

實際甚高頻地空通信系統(tǒng)中改變VSWR 的因素很多，常見的有天饋系統(tǒng)阻抗不匹配、饋線與各元件接口接觸不良、二分之一跳線最大折彎半徑過大、天饋系統(tǒng)安裝調(diào)試時技術(shù)參數(shù)不達(dá)標(biāo)、饋線進(jìn)水、強(qiáng)電干擾等等。理論上在甚高頻通信天饋系統(tǒng)中每增加一個節(jié)點都會產(chǎn)生相應(yīng)的損耗，但信號在天饋系統(tǒng)傳輸過程中各元件存在不同的相位差異和反射系數(shù)，多個元件的參數(shù)疊加計算是一個非線性的計算過程?？赡軙霈F(xiàn)某個元件反射系數(shù)變大，但其相位的變化補(bǔ)償這種變化，出現(xiàn)VSWR反而變好的情況，所以不能因為某個元件、或某段饋線的參數(shù)來斷定VSWR一定會增高，還要考慮元件及饋線發(fā)生改變后整個天饋系統(tǒng)的匹配問題，所以在甚高頻傳輸系統(tǒng)中各元件參數(shù)的變大或變小都是動態(tài)的，維護(hù)人員要從整個通信天饋系統(tǒng)阻抗匹配的角度來考慮。

5 實際工作中的特殊案例

5.1 遵義遙控臺PAE 4信道共用系統(tǒng)故障的處置

2013年11月在例行測試遵義PAE 4信道共用系統(tǒng)時反映區(qū)調(diào)01扇區(qū)和02扇區(qū)頻率間斷出現(xiàn)能收不能發(fā)的情況，隨后搶修人員在對遵義PAE單機(jī)進(jìn)行檢查時又發(fā)現(xiàn)作為獨立的電臺的頻點、駐波比、發(fā)射功率等指標(biāo)均在正常范圍內(nèi)，但是經(jīng)過耦合器后有兩個頻率的發(fā)射功率由衰減近90%，無法滿足地空通信的需要，在更換正常耦合器后現(xiàn)象一樣。后經(jīng)過聯(lián)系廠家工程師并翻閱相關(guān)文獻(xiàn)得知共用系統(tǒng)要求腔體濾波器和耦合器連線長度要一致或者為發(fā)射頻率二分之一波長的整數(shù)倍以達(dá)到電抗匹配，最終定位了故障點為PAE 腔體濾波器至耦合器4 條同軸電纜中有兩根電纜長度不一致，造成信道間相互串?dāng)_，發(fā)射功率降低，經(jīng)更換兩根較長的同軸電纜后，遵義PAE 4 信道共用系統(tǒng)恢復(fù)正常。

5.2 磊莊雷達(dá)站PAE 10信道共用系統(tǒng)總VSWR小于天線VSWR

2014年4月磊莊雷達(dá)站PAE 10信道共用了系統(tǒng)第2發(fā)射機(jī)柜發(fā)現(xiàn)駐波比為2.7超過了維護(hù)規(guī)程規(guī)定了共用系統(tǒng)小于2.5的標(biāo)準(zhǔn)，。在排除了發(fā)射機(jī)問題，后逐級檢查天饋系統(tǒng)各節(jié)點，最后發(fā)現(xiàn)天線的VSWR為3.1高于整個系統(tǒng)的VSWR。更換VSWR為1.2的發(fā)射天線后，整個天饋系統(tǒng)VSWR為1.4。因此如果把天饋線系統(tǒng)各元件看為獨立的系統(tǒng)，其電性能參數(shù)可用S11，S12，S13，S22參數(shù)來衡量.只要知道電纜的S參數(shù)和天線的反射系數(shù)，可以計算兩者相連和總的反射系數(shù)。公式為：S11（總）=s11+（s12*s21*s11（天線））/（1-s22*s11（天線））。當(dāng)總駐波系數(shù)小于兩個駐波系數(shù)相乘，大于兩個駐波系數(shù)相除時就會出現(xiàn)天饋系統(tǒng)的VSWR比元件VSWR小的情況。

6 如何減小VSWR對甚高頻通信系統(tǒng)的影響

作為甚高頻通信系統(tǒng)，VSWR變化直接會引起發(fā)射功率的改變，功率過小會影響地空通信的距離和效果，而功率過大有可能會對其他頻率產(chǎn)生干擾，作為空管設(shè)備保障部門來講最好將VSWR控制在通過飛行校驗的狀態(tài)下為宜。為盡量避免不必要VSWR的改變對通信產(chǎn)生影響，實際工作中盡可能做到以下幾點：

1） 在甚高頻通信系統(tǒng)天饋系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和維護(hù)過程中，要嚴(yán)格把關(guān)設(shè)備安裝的工藝水平，確保各個元件接頭連接可靠，發(fā)射機(jī)與各元件、饋線的阻抗匹配；

2） 要加強(qiáng)定期維護(hù)管理，定期對天饋系統(tǒng)各連接點進(jìn)行檢查，對室外單元的接頭進(jìn)行防水處理，測量記錄天饋系統(tǒng)VSWR；

3） 總結(jié)統(tǒng)計分析，對定期維護(hù)的記錄進(jìn)行對比分析，對近期出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)及時處置，防止突發(fā)性的問題。

7 結(jié)束語

VSWR是衡量甚高頻發(fā)射系統(tǒng)優(yōu)良最重要的參數(shù)之一，技術(shù)人員通過了解VSWR對甚高頻天饋系統(tǒng)造成影響的因素，可以快速判斷定位甚高頻天饋系統(tǒng)故障點，縮短故障反映時間，確保了甚高頻地空通信頻率的有效性，提高甚高頻設(shè)備管理維護(hù)效率。

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