摘要：民航通信是沟通空-地、地-空联合的枢纽或结合点，是保证民用航空飞行安全、正常、高效的最重要的基础设施之一。甚高频通信不仅在军事通信中，常用来保障短距、连队指挥或机动指挥的移动战术通信任务，而且在世界范围内作为主要的航空移动通信方式，能提供快捷而可靠的空地视线范围的通信。
关键词：甚高频通信;民航;应用
引言：甚高频通信系统是一种近距离的飞机与飞机之间、飞机与地面电台之间的通信系统 ，用于飞机在起飞、降落或通过管制空域时机组人员和地面管制 人员之间的双向语音通信。
一、地空甚高频通信系统概述
目前，实施空中交通管制最有效关键的环节之一就是语音地空通信。也就是说，地面管制员通过VHF无线电与空中飞机进行联络。 地空通信由甚高频和高频通信系统组成，强化了延伸距离能力。 为了提供所用空域的足够无线电信号覆盖，因此多部电台设置于不同的地理位置而使用同一频率(同频异址)的应用增加。另一方面，为了保障地空通信的安全、通畅、有效，对于一些重要 频率，进入内话系统的同频异址VHF语音信号一般有三、四路，形成一主、二备、三应急的配置。
图1.飞机内部通信设备照片
早期的飞机装备的VHF通信系统，通常都是根据美国ARINC566规范设计的。到了上世纪80年代后期，甚高频通信系统具备了进行双向数据传送的功能，从而使飞机像一个移动通信终端。这样的系统既可以通话语音，也可以通数据，但数据是面向字符的。典型的VHF空地数据链是飞机通信选址报告系统（ACARS),它是美国ARINC公司在1970年开发的一种系统，实现了ACARS地面站，ARINC航空电信网的覆盖，此后加拿、国际航空电信协会和日本先后自住开发了自己的数据链系统。最新资料表明：ACARS地面站的全球数量已经达到了800个，几乎覆盖了世界的所有航路。中国民航于1995年开始建设自己的VHF空地通信系统，其中包括一个网络管理数据处理系统（NMDPS)和120个VHF远端地面站（RGS)。随着在全国大中型机场及主要航线上的甚高频共用系统和甚高频遥控台的不断建设，实现中国东部地区6000米以上空域和其它地区沿国际航路6000米以上空域甚高频通信覆盖。
目前ACARS系统使用国际民航专用的甚高频通信频段，其通信电台采用DSB-AM技术。在地空间的双向无线信道中进行数据通信时，采用的是一种称为“碰撞检测的载波侦听多路访问（CSMA)”通信协议，传输速率2400bps，每个ACARS信息组最大可以支持220个字节。它的最大优点是对其地面数据通信设备和机载设备而言，其技术标准的事实上的广泛可利用性。中国民航已经在香港国际机场开始通过数据链发布情报，并通过数据链想航空器发布立场钱放行指令。
二、目前市场主要地空甚高频通信设备
目前国内使用的VHF收发信机设备主要包括:英国PAE公司的 5000M和T6系列的收发信机、德国的R/S共用天线系统、还有意大利的OTE等收发信机。其中，PAE的5000M和T6系列得到普遍使用。近年来，国内也相继研制出符合ICAO规范的地空台，如成都天奥的SPMH-1000收发信机、郑州华航的HHKL2000收发信机等。
新的PAE T6系列比旧的5000系列更加先进，因为它能提供 数字信号的处理，可以满足将来VHF数据链发展的需要，而且在人机界面上更加人性化，很多设置，比如功率、调制 度、接收门限等的设置只要在前面板上用旋转按钮就可以 完成，不像5000系列需要开机箱，接仪表等复杂操作。T6 系列与5000系列的主要区别在于T6系列具有QAM正交振幅调 制。它可以在相同的信噪比下，提供最低的误码率，并 获得较好的相位关系。还有DSP数字信号处理。一 方面是为了满足将来数字调制的需要，另一方面是用来 计算并得到QAM所需要的两个正交分量（I、Q）
三、目前地空甚高频通信设备特点
在管制席位，管制员的语音信号通过内话系统、传输系统 、最后送到VHF站点的发射机（TX），在发射机内进行AM调 制、放大、滤波后通过天线发射到飞机端
射频信号通过VHF接收机天线接收后，在接收机内进行一 系列的处理，如滤波、放大、混频、检波后，得到音频信 号，再通过传输系统、内话系统送到管制席位。
图2.地空甚高频电台
现行甚高频通信系统存在的缺点：
1.语言通信速度慢
利用语音传送200个字符约需几百秒，因而限制频率资源利用率的提高。
2.语音通信易出错
语音通信主要在机组人员和管制人员机航管管理人员之间进行，各国、各地口音不一致，可能引起听不懂，听不清或说错，抄错的情况，从而引起飞机失事。
3.多信宿的限制
有些通信内容要先由话务员收下来，然后人工转发给多个用户，进一步增加了发错的可能，并且延长了通信时间。
4.业务种类受限
某些计算机数据不便由人口述，飞机上要利用地面数据库信息亦不便由语音通信来实现。四 民航甚高频通信系统的应用
甚高频频段规定频段从30兆赫到300兆赫，地空甚高频通信台的工作频率范围为118.000~136.975MHz，波道间隔25kHz。 民航系统将甚高频电台主要用于甚高频地空话音通信系统、地空数据系统和导航系统。
1. 甚高频地空话音通信系统
甚高频地空话音通信系统通常由地面站、传输系统和内话系统等部分组成。
地面站,一般由发射或接收机，腔体滤波器、隔离器、天线系统通过耦合和隔离技术共用一套发射或接收天线组成。一套系统配置多个频点。
传输系统，由于大多数地面站为了覆盖要求建于山顶或其它地形较高的地点，有线传输建设和维护成本高，因此大多数传输系统使用微波传输，并通过使用通道备、设备备份等措施保障。
内话系统，一个机场通常由多个地面站实现整个管制区域的信号覆盖，管制人员可以方便的使用不同地面站的设备或者同一地面站设备的不同频点实现和机组人员的对话。
2. 甚高频地空数据通信系统
甚高频地空数据通信系统，又称地空数据链，随着计算机技术和通信技术的发展，国际民航组织（ICAO)于1988年正式提出建立通信、导航、监视和空中交通管制（ATM)系统，以实现全球范围内的空中交通管制。其核心是建设一个全球、地空一体化的数据通信网-——航空电信网（ATN)。其中地空通信子网包括卫星通信网络、地空VHF数据网和二次雷达S模式数据地空网。VHF地空数据通信可以建立在相对成熟的甚高频通信的基础上，无论从技术角度还是建设、运行成本都比较经济，可能回成为将来地空通信的主要手段。系统组成由机载航空通信设备、遥控地面站、地面数据网、网络管理和数据处理系统等组成。
3. 甚高频导航系统
甚高频导航系统主要包括甚高频全向信标VOR和多普勒全向信标DVOR。VOR信号发射机和接收机的工作频率在108-117.95MHz之间。VOR台站发射机发射的信号由两个：一个是相对固定的基准信号；另一个信号的相位是变化的，像灯塔的旋转探照灯一样向360度的买一个角度发射。飞机上的VOR接收机根据所收到的两个信号的相位差就可以判断飞机处于台站向哪一个角度发射的信号上，从而判断飞机在台站发射机为圆心的那一条半径上。
多普勒甚高频全向信标利用多普勒原理产生方位信息的甚高频全向信标。DVOR精确度大大优于VOR，对台址周围的环境要求比常规VOR低很多，广泛应用于台址周围环境复杂的地方。DVOR最突出的特点是有两副监控天线，且仅安装在离中央天线18米远的地方，可减少设备建设和安装中的场地问题。我国目前引进和研制的设备均为DVOR。
图3 甚高频通信网
五、总结
甚高频通信电台正处于一个发展的过程中，从目前的主要依靠语音通信，逐步向语音+数据的通信方式过度。我国现在已涌现出一批自主研制设计甚高频通信电台的科研院所和企业，民航通信的地面通信子网的建设已初具规模，我们已经向建设地空通信子网这个总目标迈进了一大步。
结束语
随着“一带一路”政策的实施，我国民航事业正处于飞速发展的时期，随着传统程序管制向雷达管制的转变，以及垂直间隔的实施，空域容量将大大地增加，同时对通信系统的保障提出了更高的要求。而目前民航甚高频通信系统中实际设备、具体问题的研究，一直处于自我摸索阶段。本文通过对国际民航市场和国内民航市场中甚高频通信设备的介绍和分析，希望对读者有一定的指导的同时，呼吁国内研究所及高等院校致力于研究地空甚高频通信中的关键技术，早日实现民航和军航飞机的通信电台国产化。
参考文献
[1]杨芳.甚高频通信系统抗干扰问题研究.科技信息.2012.1
[2]郝建民.宽带噪声干扰源对直接序列扩频通信的干扰效果分析.遥测遥控. 2015.2
[3]杨运森.VHF/UHF接收机互调、交调、阻塞及倒易混频干扰的讨论.无线电工程.2014.3
[4]韩康.民航通信导航监视设备校飞方案的有效性探析.中国新通信.2016.1
论文作者:刘朝锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：甚高频论文; 通信论文; 地面站论文; 系统论文; 通信系统论文; 民航论文; 管制论文; 《基层建设》2018年第1期论文;