关键词：甚高频；天线
甚高频话音通信因为其话音质量好，覆盖稳定，受天气影响小而在民航地空话音通信中得到广泛应用，是民航管制部门实施对空指挥，与飞机通话的主要手段。由于甚高频电台的天线高度与其覆盖范围密切相关，甚高频电台的天线一般架设在塔台顶，而塔台顶的范围往往有限，因此研究甚高频电台天线之间架设的最小距离具有十分重要的意义，本文主要讨论甚高频电台天线之间架设的最小距离的估算方法及架设中应注意的问题。
一．甚高频电台的发射、接收特性
甚高频电台按其结构有发信机，收信机，收发信机之分。民航主要采用收发信机，本文中甚高频电台均指甚高频收发信机。甚高频收发信机的发射，接收特性均需符合国际民用航空公约附件10《航空电信》和中国民航行业标准《甚高频地空通信地面设备通用规范第一部分：甚高频设备技术要求》的标准。但不同厂家的产品技术指标有所不同。以德国R/S厂家给出的指标可以看出，甚高频收发信机的频率稳定度较高，邻频功率衰减较大，如图1.1所示，其发射特性尖锐，发射带宽很窄，因而在考虑电台间的相互影响时，可以主要考虑其中心频点，而暂不考虑邻频及无效辐射。
图1.1 甚高频收发信机发射特性示意图
甚高频收发信机的接收特性主要包括下列指标：
灵敏度 ≤3μv f.e.m 调制度=30% 信噪比=10dB
选择性 最大6dB ±7.5KHz
最小60dB ±18KHz
其中灵敏度定义了接收机对中心频率信号的敏感程度，选择性定义了接收机的选频特性和接收带宽，如图所示。要分析两个电台之间的干扰，我们需要知道电台的失谐（Decoupling）特性。这个特性一般可向厂家索取。
甚高频收发信机接收选频特性示意图
甚高频电台的失谐特性给出了两部电台之间不相互干扰的功率最小衰减值。由于不同发射功率的甚高频电台其接收机的特性是相同的，为便于理解和计算，在此引入甚高频电台在△f处不受干扰的最大接收功率的概念，用P△fmax表示。根据下表可计算出电台的P△fmax值表。
由此表可以画出电台的接收范围示意图，如下图所示，图中的阴影区域是可接收的范围。为避免电台之间的相互干扰，就要求甚高频接收机在△f处接收到的信号功率低于P△fmax曲线，处于非阴影区域，这就是甚高频电台在△f处不受干扰的条件。即
P△f接收≤P△fmax （1）
这个概念在估算甚高频天线之间的最小距离时是非常有用的。
二．甚高频的传播特性
根据无线电理论，甚高频电波主要是象光线一样在看得见的范围内沿直线传播，这就是所谓的视距传播。甚高频在作视距传播时，主要受对流层大气的影响，同时也受地球的形状以及地球表面上地物的影响。
地面上对流层对甚高频电波传播的损耗极小，常常可近似认为是均匀无损耗介质，折射率n可认为等于1。如果地面上的物体对传播又没有什么影响，那么，电波在地面对流层中的传播都可近似认为在自由空间传播。在实际地面视距传播中，应力求使电波满足自由空间传播的条件。
在地面视距传播中，若假定地面是平坦的，由上图VHF垫板空间传输示意图可以看出，到达接收点的电波由三个部分组成。
直射波：即由发射点直接传播到达接收点；
地面反射波：由发射点经地面的反射到达接收点；
地表面波：如图中的虚线，顺着发射天线到达地面，然后沿着地表面到达接收天线。
在甚高频通信中，由于天线都架设得比较高，地表面波的影响可以忽略。如果地面没有任何障碍物阻挡直射波的射线，由可认为直射波是在自由空间传播。
在自由空间中没有介质，没有能量的损耗，但并不是说发射天线辐射多少功率，在接收天线就可以收到多少功率，实际上，接收天线所收到的仅是发射天线辐射功率很小的一部分，大部分都散失了。这种能量的损失称为自由空间传播损耗，用L表示，它可用下式计算
L（dB）=20lg(4πd/λ)-G发射(dB)-G接收(dB) （2）
式中是d传播距离，λ是工作波长，G发射和G接收是发射和接收天线的增益系数。式中第一项与波长λ、传播距离d有关，是具体说明传播情况的，通常称为“自由空间传播基本损耗”，用L0表示：
L0（dB）=20lg(4πd/λ)
=20lg4π+20lgd+20lg(1/λ)
=32.45+20lgf+20lgd （3）
式中f是工作频率，单位MHZ，传播距离d单位为公里。由式（3）可知，频率越高，传播距离越远，自由空间传播基本损耗越大。
三．甚高频电台天线之间最小架设距离的估算
如下图所示是两部甚高频电台通信系统的示意图，图中的甚高频电台A发射功率为P1（dBm）,工作频率f1，其滤波器的插入损耗为LIL，馈线损耗为LC1，天线增益为G1，两天线之产间的距离为d，自由空间基本损耗为L0，甚高频电台B工作频率f2，滤波器对频率f1的衰减为Lf1,馈线损耗为LC2，天线增益G2。
在不考虑对流层影响和地面反射的情况下，可认为甚高频电波
甚高频电台通信系统示意图
从天线1到天线2的传播是自由空间传播。照此估算则可以得出在甚高频电台B处接收到的甚高频电台A发射出的频率为f1的电波功率。
P f1接收=P1-LIL-LC1+G1-L0+G2-Ln-LC2
将式（3）代入，则
Pf1接收=P1-LIL-LC1+G1-32.45-20lgf-20lgd+G2-Lf1-LC2 (4)
根据第一节中的讨论，若要电台A对电台B没有干扰，则根据式（1），有
Pf1接收≤P△fmax 其中△f=f1-f2
将式(4)代入上式,则
P1-LIL-LC1+G1-32.45-20lgf-20lgd+G2-Lf1-Lc2≤P△fmax
即d≥10 ((P1-LIL-LC1+G1-32.45-20lgf- P△fmax+G2-Lf1-LC2)/20) (5)
由式（5）计算出的即为估算出的两部电台天线之产间的最小距离。
四．结束语
前面简单介绍了甚高频电台的天线最小距离的估算方法。事实上，影响电台使用以及互相之间干扰的因素还有很多。例如：安装天线的场型；天线之间是否有障碍物，形成反射、折射；馈线的走线、接地情况等。因此上面介绍的是一种估算方法，这种方法在全国民航中小型机场甚高频通信系统整治工程中得到了广泛的应用。在西北空管局近期航管楼天线优化整治方案中，也参考了该算法，提供了理论数据支撑，据此估算出的最小距离可以作为参考值指导安装，再结合实际情况进行调整。
参考文献：刘卫东、刘云、刘树军《西昌机场甚高频系统架设案例分析》。
论文作者:张博
论文发表刊物:《科技新时代》2018年3期
论文发表时间:2018/6/6
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