淺談直升機機載短波電臺裝機與使用

戴銀芳

（中國直升機設計研究所，江西景德鎮 333000）

0 引言

直升機主要利用短波電臺進行遠距離、超視距通信。但實際應用中短波信道的時變性、不穩定性等，導致機載短波通信的應用受到限制。隨著新技術、新器件、新工藝的發展，信息傳輸的可靠性和有效性得到提高的同時，機載短波電臺的電磁兼容性問題也愈發明顯。

1 組成及原理

圖1 機載短波電臺原理

收發信機是機載短波電臺的核心部件。其性能主要體現在2 個方面：電氣特性和工藝結構；功能特性。電氣特性和工藝結構決定了性能指標的好壞和裝備的可靠性。短波的通信功能不再只是單一的定頻功能，還有抗干擾性強的跳頻功能、具有選頻能力的自適應功能等。

機載短波天線作為電臺射頻的前端，其性能的好壞直接影響到直升機短波的通信能力。目前直升機上裝有兩種形式的機載短波天線：鋼索天線和管狀天線。鋼索短波天線安裝步驟較為復雜，容易出現線體斷絲、支架斷裂等問題。近幾年在借鑒國外管狀短波天線的基礎上，我們已研制出國產管狀短波天線，并配裝在國內直升機上，由此解決了鋼索天線在可靠性、安全性和維護性等方面的不足。

由于短波頻率較低，而直升機的安裝位置和空間有限，目前直升機的管狀短波天線長36 m，遠遠小于其波長；且其最高頻率是最低頻率的15 倍，所以要在短波頻段所有頻點上完成機載短波天線與收發信機的匹配，僅使用寬帶調諧的方法難以實現，因此使用天線調諧系統（天調）很有必要。

綜上所述，收發信機、天調和機載短波天線作為機載短波電臺的組成部分，缺一不可。電臺接收時,從天線接收到的射頻信號經天調將信號送入收發信機，經濾波、混頻、放大、變換、解調后，音頻信號送往音頻輸出接口，數據信號送往數據傳輸接口。電臺發射時，音頻和數據信號經變換、調制、濾波、混頻、放大后送往天調，再由天線發射出去。

2 特點及現狀

短波的主要傳播方式有地波和天波兩種模式，其中地波傳輸是指無線電波沿地表面彎曲傳播的方式；天波傳播是指無線電波由電離層反射的一種傳播方式。通常來講，機載短波電臺的通信主要采用天波進行傳播，可建立上千千米的遠距離通信鏈路甚至全球通信。因為電離層的特性是實時變化，晝夜、季節和地理位置等變化均會影響它，由此決定了機載短波電臺需要不斷調整通信頻率。另外，短波信道中的自由空間傳播損耗、電離層吸收損耗、地面反射損耗等附加損耗，大氣噪聲、工業干擾和其他電臺等帶來的干擾，加上直升機運動時天線方向的變化，均會對電臺的通信效果產生不同程度的影響。這些因素增加了短波通信的難度。

由于短波通信的傳播媒質——電離層本身存在不可預測的騷動，使得短波通信的頻率選擇很大程度上依賴于操作者的經驗和技巧。這種操作經驗和技巧根據長期實踐結果而得到。但當機載短波電臺通信質量不高時，人們往往認為是電臺的缺陷或故障，很少從使用方面查找原因。目前直升機短波電臺主要是通過人工選頻的方式來保障通信，使用者需要進行大量的地面通信試驗來獲取可通頻率。但大部分用戶沒有真正認識到機載短波電臺科學選頻的重要性。據了解，一些用戶僅使用幾個甚至一個固定不變的短波頻率進行通信。

目前已廣泛裝備直升機的短波電臺，具有自適應通信功能，有助于自主選頻。在自適應通信模式下，短波電臺通過線路質量分析自動完成對信道質量的探測分析，并按照信道質量由高到低排序。當電臺發起自適應呼叫時，系統自動選擇最佳可用信道，使通信雙方電臺停留在該最佳可用信道上建立通信鏈路。由于自適應建鏈信道是在預置的一組頻率中通過線路質量分析優選出來的，被認為是當前最佳的可用信道，因此在很大程度上提高了短波通信的可靠性。并且在電臺收發功能在通信受到干擾的情況下，也能通過實時信道評估重新選擇更佳的通信頻率。但大部分用戶沒有真正認識現代短波電臺這一新功能，大都采用定頻工作模式，使得電臺的優越性沒有得到充分發揮。

3 電臺的裝機

在型號設計方案初期，從直升機的使用需求考慮，包括性能指標、電氣接口、功耗、尺寸、重量、使用環境、可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性、電磁兼容等多方面對機載短波電臺提出要求。除了對電臺提出這些必備的裝機要求外，還應考慮設備安裝和電纜鋪設不合理也會影響短波通信效果甚至帶來電磁干擾。

（1）在選用短波電臺射頻電纜時可適當選擇線徑大、低損耗、屏蔽效果好的線纜。因為連接短波電臺和天線的射頻電纜在完成射頻信號接收和發射的同時也帶來電磁干擾問題。此外，該射頻電纜要盡可能的短，并且單獨鋪設。這就要求務必將天調布置在天線射頻接口附近，否則不但會影響通信效果，而且很可能會引發電磁干擾。目前，多型直升機短波電臺發射時出現電磁干擾情況，如干擾機上電源系統、綜合顯示系統、飛行控制系統等。可通過將天調至天線的射頻電纜更換屏蔽效能更好的射頻電纜、縮短該射頻電纜長度、將該射頻電纜與其他線纜束分開敷設等措施排除電磁干擾問題。

（2）穩定的電源是保證機載短波電臺正常工作的必備條件。如果直升機短波電臺的供電電源動態范圍不足，極可能影響短波通信效果甚至導致電臺工作不正常。因機載短波電臺一般布置在尾梁，離機上電源接點較遠，需選用合適電阻系數的電源線纜以保證電源輸入滿足短波電臺的使用要求。并且在電纜鋪設后，對電臺的電源電壓降進行測量。另外，還有來自電源線的傳導干擾。某直升機短波電臺數據傳輸時干擾機內通話器，將電臺和機內通話器單獨供電后，干擾現象消失。因此在條件允許的情況下，建議將機上短波電臺和機內通話器的供電分離。

（3）在設備安裝時注意接地處理。機載短波電臺的收發信機、天調均有一接地柱，不可接到電源地上，必須單獨接地。應使用搭接線將接線柱和機體地連接，并且搭接電阻應滿足直升機的搭接技術要求。搭接線應盡可能短，以減小電臺發射駐波和接收噪聲。

4 電臺的使用

電臺裝機并完成通電檢查后進行機上地面調諧試驗，以確定天調對天線和收發信機的調諧適配性。目前機載短波電臺的調諧試驗一般在2.0 MHz29.9 MHz 內以0.1 MHz 為步進進行，結果應均顯示調諧成功。某民用直升機選用國外短波收發信機和天調，短波天線為國產，出現部分頻段不可調諧的情況，導致電臺部分頻段不可用。因此，天線調諧試驗很有必要。

調諧試驗結束后進行地面通信試驗。近距離和遠距離通信要求分別在本場和遠距離（約1000 km 處）分別架設地面電臺和天線。本場通信選用地波天線，如鞭狀天線；遠距離通信選用天波天線，如雙極天線或3 線天線。選好天線后還必須正確架設。天線最好架設在開闊無遮擋位置。天線架設時不僅要注意天線的高度，還要調整斜度控制發射仰角，以控制通信距離[1]。

短波地面通信試驗主要是為了選頻以保障試飛。選頻有一定的規律性：“日高夜低（時間）；夏高冬低（季節）；南高北低（地域）；遠高近低（距離）。”東西向通信時改異頻收發[2]。還可以根據短波頻率預測資料中不同緯度各種通信距離的最高可用頻率變化曲線，用于迅速大致確定短波通信頻率。例如，某直升機短波電臺的機載設備維護手冊中提到，最高可用頻率隨時間變化曲線見圖2，其中，MUF 指給定通信距離下的最高可用頻率，FOT 為最佳工作頻率，取FOT=0.85MUF。而對于新用戶來說，測評軟件是一種能夠很好幫助選頻的輔助手段。但是，頻率預報無法考慮多徑效應等帶來的影響。在實際使用中，短波通信頻率一般由經驗豐富的人員進行多次地面通信試驗進行摸索和研究得出。

圖2 最高可用頻率隨時間變化曲線

當獲取到可通頻點后，我們應將這些頻率參數加載到短波電臺中，然后采用自適應通信的方式進行通信。因為，相對于常規的短波定頻通信，短波自適應功能具有提升短波通信的可通率和通信質量，提高通信過程中的抗干擾能力，克服通信困難等優勢。但自適應功能并不表示電臺具備全智能特性，他還依賴于大量通信數據的支持和技術的發展。因此，用戶應盡可能多地使用機載短波電臺，并提出實際使用意見和建議。這將有助于電臺性能和功能的優化。

5 結語

短波電臺在直升機遠距離通信中發揮著不可替代的作用。未來，短波通信將朝向自動化、智能化、網絡化方向發展，甚至有可能形成短波互聯網。新技術將會提高機載短波通信的可靠性、數據傳輸速度和抗干擾能力，還可在網內選用最佳通信線路，提高通信質量。