超导滤波器在民航甚高频地空通信系统中的应用分析

来源 :中国科技博览 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liutaostdio
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘 要]民航甚高频地空通信系统是通过无线电的传播来实现地空的信息交换。民航作为航空企业,通过该系统,可以实现地面与空中的信息对接,保障航空运输安全,为人们的安全出行提供保障。但是在信号传输中,常规的腔体滤波器已经无法满足信息交换需求。超导滤波器逐渐成为信息系统建设的重要趋势。因此,本文结合民航甚高频地空通信系统,探究超导滤波器的应用。在分析超导滤波器的构成以及优势的基础上,提出超导滤波器的应用方式以及应用策略。希望通过本文的分析,可以为超导滤波器在民航地空通信系统中的应用提供借鉴。
  [关键词]甚高频地空通信系统;超导滤波器;民航
  中图分类号:R6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)08-0281-02
  前言
  随着民航运输事业的不断发展,我国航空运输量呈现不断增长的趋势,空中管理需要通过甚高频通信系统来实现[1]。为了保证信息传递的安全性,甚高频通讯系统需要控制覆盖范围,在确保没有盲区的情况下,保证三重以上覆盖,且不存在信号干扰情况[2]。但是由于信号的重叠以及覆盖,并且在外部无线电信号的影响下,导致民航甚高频地空通讯系统容易出现互调干扰、同频干扰以及邻频干扰,其在一定程度上降低了民航的通信质量,不利于保障通信安全。而超导滤波器的应用,可以在一定范围内信号受到的干扰程度,从而提升信息传输质量。因此,探究超导滤波器在民航甚高频地空通信系统中的应用具有重要的价值。
  1超导滤波器的优势
  相对于常规金属滤波器而言,高温超导滤波器,温度可以达到77K,价格通常在10元/个左右,具有明显的优势,其主要体现在以下几个方面:首先,高温超导滤波器损耗相对较小,对于高性能的超导滤波器而言,其最大插损在0.5dB以下,常规的金属滤波器损耗超过2dB,其主要是由于超导滤波器在使用过程中,表面电阻相对较小[3]。其次,超导滤波器具有良好的矩形系数,通过复杂的滤波器或者制作级数较高时,发现超导滤波器的图像接近于理想特性[4]。另外,在建设过程中,基片的介电常数相对较高,可以实现小型化,为民航的建设提供有效的保障。最后,超导滤波器在使用过程中,可以增加覆盖范围,且达到20-30%左右,继而可以降低民航的基站数量,节约建设费用。超导滤波器的损耗相对较小,可以降低噪音指数,且提升整体的灵敏度。
  2 甚高频地空通信系統及腔体滤波器
  2.1 甚高频地空通信系统
  随着航空领域的不断发展,民航已经成为我国重要的交通运输方式,民航的四信道甚高频发射机天线在运行过程中,话音在经过系统的处理后,通过发射机进行发射,且射频切换单元的主要作用是主备机切换,在运行时,选择1台发射机来发射信号;系统单向耦合器的功效是保护电台,因此来防止功率的反射,通过滤波器可以消除杂波,保证有用信号的传递效率;合路器则可以将四信道信号进行整合,最后通过天线发射。其结构如图1所示。
  民航四信道甚高频在接收信号后,通过共用系统,天线接收相应的信号,功分器将信号输送到滤波器,经过滤波处理后,将信息传递到3dB耦合器,在耦合器处理后,将信息输入到接收机,从而经过信号的解调制作成为音频信息。
  2.2 常规腔体滤波器
  在航空甚高频通信系统的应用中,发射机以及接收机天线的共用系统均需要使用滤波器来进行建设[5]。在常规的滤波器使用中,主要是采用可调腔体带通滤波器,可以在一定程度上滤除干扰。我国民航对滤波器的使用作出了严格的标准制定,要求反向的损耗需要超过20dB,插入损坏的情况下,需要小于1.5dB,阻带衰减大于15对于腔体滤波器的构成,其主要是由谐振腔、调谐钉以及谐振导体等部分构成。该结构具有牢固性,且覆盖范围相对较好,在民航甚高频地空通信系统的应用中,需要根据实际情况,通过网络分析仪自己絮凝调试,但是该程序较为复杂,并且民航遥控台通常建立在较高的地区,因而存在检测的不便利性,在需要修改或者更换的过程中,会为维修人员带来较大的难度。同时在通信过程中,信号较强的干扰信号容易进入腔体滤波器,对常规信号的传递产生干扰,从而影响信息系统的传递质量和效率。针对该问题,探索新型的超导滤波器具有重要的价值。
  3 高温超导滤波器
  高温超导滤波器在工作过程中,其工作温度相对较低,因而需要通过制冷来保证工作的稳定运行,因此外围部件的要求相对较为复杂,在构造中,主要包括高温超导滤波放大电路、精确控制系统、深度制冷系统以及真空绝热系统四个组成部分[6]。功率承载能力为2W,具体功能结构如下:(1)高温超导滤波放大电路,包括高温超导滤波器以及低温低噪声放大器,通过高温超导薄膜来制作滤波器微带电路,液氮温度去是工作温度的控制区域,在系统的运行中,为了降低系统的整体噪声,需要在低温区置放低噪声放大器,(2)深度制冷主要为系统的运行提供低温环境,通常情况下,采用斯特林制冷机或者脉冲管制冷机来构造;(3)真空绝热系统主要在液氮区域工作,将室温与放大电路隔离开来,并且降低热量的传递,另外,真空的保持情况将影响系统的工作状态,因而需要进行科学的构造。(4)精确控制系统是通过实时测量的方式,控制系统的温度,同时通过控制制冷系统,保证工作区域的恒温,从而实现对参数的监控以及报警。原理如图2所示。
  4 超导滤波器的应用
  在超导滤波器的应用过程中,通过噪声的改善程度,可以反映系统的工作状态。而抑制干扰以及提升设备性能是保证其稳定工作的重要原理[7]。在无信号干扰的情况下,无法展现超导滤波器的优势,而在信号干扰时,则可以展现其优势。其与腔体滤波器的波形图对比如图3所示,方形为高温超导滤波器,红色曲线为腔体滤波器,可见高温超导滤波器适用于更高的分贝范围。研究资料显示,在缺乏信号干扰的情况下,系统对信号的改善幅度约为1-2dB,然而在信号干扰时,其改善幅度通常在10dB以上。而在民航的甚高频地空通讯系统建设中,由于信号相对较为复杂,因而在处理过程中,容易受到多种干扰,因此,探究超导滤波器的应用具有重要的价值,其具体应用体现在以下几个方面:   图3 腔体滤波器与高温超导滤波器波形图对比
  (1)超导滤波器在民航地空通讯系统的应用中,导体在超低温的工作环境下,电阻数值接近零,因而称之为超导体,运用超导体制作滤波器,可以较好的实现系统的滤波特性,并且陡峭度超过30dB/MHz,将其应用在要空调接收机的输入端,可以有效的抑制信号产生的干扰,同时对临近通带的1.5MHz具有较高的抑制效果,可以降低干扰和噪声,从而可以提升信号的传输质量。对于民航地空通讯系统而言,其对信息传递质量要求较高,而在常规的信号传递模式下,无法有效的避免信号产生的干扰,而通过超导滤波器,则可以有效的实现对信号的保障,从而保证信号传输的稳定性。
  (2)通过超导滤波器,可以有效的避免遥控台的干扰。在导体的工作温度中,如果温度达到-200℃,则导体的电阻无线接近零,通过该特点制作超导滤波器,可以提升系统的Q值,并且最大数值可以达到10万,是常规腔体滤波器数值的20倍以上[8]。因此,在使用超导滤波器的过程中,具有陡峭的过渡带,峰值通常情况下可以达到-100dB/400KHz,阻带抑制则可以超过60dB,插损则可以控制在0.1dB以下,同时在超导滤波器的应用中,其对低噪声的增益可以达到12dB,在超低温的工作环境下,其噪声系数达到0.5以下,将其应用于接收机的输入端,可以有效的避免各种干扰,提升整体的灵敏度,另外,可以解决信号传输的瓶颈问题,另外,在超导滤波器的应用中,将其应用在主接收机和分集接收机,可以有效的避免信号衰落。在民航地空通讯系统的建设中,不仅需要保证通信质量,同样需要避免信号的流失,并且降低干扰。而通过超导滤波器,可以较好的实现诸多功能,在实现对信号传输保障的基础上,可以降低干扰,且可以避免信号的衰弱,具有较高的应用价值,尤其在频率相对较多的信号干扰方面,信道的间隔相对较小,而高温超导滤波器可以提供更多的信道,并且降低抑制临道。
  (3)在信号传递过程中,相邻信号传递地区具有较强的信号干扰,对信号的传递产生明显的影响。在此情况下,常规的墙体滤波器无法对该干扰进行有效的抑制,干扰信号经过接收器进入遥控台后,会对整体的信号传递质量产生影响。造成混频或者互调失真,并且无法消除干扰信号,轻则会增加噪音,降低信号的传输质量,而严重时,容易造成信号的中断,影响正常信息的传输。对于民航地空通讯系统而言,其需要较高的信息传输质量,这样可以为航空的飞机提供信息支持,拒绝接收邻频产生的干扰信息,避免干扰信号进入混频器,从而可以在最大程度上降低信号的干扰,提升信息的传递质量。
  (4)超导滤波器在应用过程中,在-200℃环境下,通过低噪放接收信号,可以提升系统的灵敏度,且幅度提升3dB以上,可以有效的扩大遥控台的接收信号范围,同时其扩大覆盖面积可以由33%提升到45%左右。并且覆盖半径可以扩大约为22%左右。在民航的规划中,由于面積问题,导致其建设范围相对较大,因而在构建基站时,如果应用常规的滤波器,则需要较多的基站建设,而通过超导滤波器的建设,则可以有效的减少遥控台站的数量,不仅可以降低成本,而且可以降低地形对通信产生的影响。
  5 超导滤波器在民航地空通讯系统中的应用策略
  民航地空通讯系统设计中,超导滤波器在使用过程中,可以有效的提升信号的处理效率,并且降低建设成本。因此,在应用时,民航管理人员需要构建科学的应用策略,保证最佳的使用效率,其策略构建如下:
  5.1 合理计算使用参数
  民航甚高频地空通讯系统建设中,由于场地的需求以及信号的需求,其对信号的处理提出了更高的需求,在常规的墙体滤波器处理过程中,由于信号处理范围以及处理强度相对较小,因而需要较多的资源,浪费了大量的成本。而在超导滤波器的使用中,对其进行合理的参数设计,可以有效的提升建设质量,降低生产成本。首先,要对灵敏度进行设置,应用低噪放,可以有效的提升灵敏度。其次,对覆盖面积以及半径进行计算,在应用超导滤波器后,覆盖面积以及半径均会发生明显的变化,而通过超导滤波器,则可以实现对面积的整体计算,从而实现建设的优化,并且降低建设成本。
  5.2 提升管理者的认知
  超导滤波器是提升信号传递质量,降低运营成本的重要保障。然而在民航的运营过程中,由于其初始采用腔体滤波器,已经建设了相对较为完善的体系,而如果更改成为超导滤波器,将会增加大量的成本,且对部分地区需要重新进行规划,因而部分管理者不愿意将更多的精力投入到超导滤波器的建设中,导致其信号传递质量依然有待提升。因此,民航在地空甚高频通讯系统的建设中,管理者需要不断的改变自身的思想认知,通过多方面的手段来提升运营能力,如引进设计团队和施工团队,对超导滤波器进行合理的设计和优化,通过诸多手段来强化信息传递功能,同时降低运营成本,这样可以推进民航企业的市场化发展进程。
  5.3 加强对设备的监控和维护
  民航甚高频地空通讯系统建设中,需要强化对设备的监控以及管理。在常规的设备使用中,主要是通过腔体滤波器来完成建设,但是在实际运用中,每次维修或者调整后,均需要重新设置参数,其为维修管理带来了较大的难度,而在采用超导滤波器后,虽然建立在一定程度上降低了监控和维护难度,但是依然需要采用加强维护和监控力度。首先,需要建立动态的监控机制,对超导滤波器的运行参数以及运行状态进行有效的监控,一旦出现报警信息,要及时进行处置,并且启动应急预案,保证信号的正常传递。其次,要建立明确的维护周期,根据设备的运行需求,建立每周或者每天的维护方案,定期进行检查,确定设备的消耗情况以及使用寿命。通过有效的监控和维护,可以提升设备的使用效率。
  结语
  超导滤波器已经逐渐成为民航地空通信系统建设的重要组成部分。本文主要结合民航地空通信系统的建设,探究超导滤波器的应用。在介绍超导滤波器的构成以及优势基础上,提出应用方案以及策略。包括强化监督、合理的设置参数以及加强维护管理等。希望通过本文的分析,可以优化民航地空通讯系统建设,通过配合低噪放来提升灵敏度,增加覆盖范围和信号强度,以此来降低成本。
  参考文献
  [1]田苗苗.民航甚高频通信互调干扰分析及其预防[J].中国新通信,2017,19(14):81-82.
  [2]刘多娇.提高民航甚高频通信系统可靠性的研究[J].中国新通信,2017,19(08):22-23.
  [3]甘国峰.提升民航甚高频通信系统可靠性的措施分析[J].电子世界,2016(09):125-126.
  [4]李帅.移动路由技术在民航甚高频数字语音通信系统中的应用[J].通讯世界,2016(04):23-24.
  [5]王伟.民航甚高频通信互调干扰分析及其预防分析[J].数字技术与应用,2015(05):55-56.
  [6]张淼,曹力,袁树德,等.民航甚高频地空数据链地面站优化设计[J].信息技术,2013,37(08):5-8.
  [7]吴亚明.浅析民航甚高频通信的互调干扰及预防措施[J].中国市场,2013(26):138-139.
  [8]宋进文.试论如何提高民航甚高频通信系统的可靠性[J].信息通信,2013(02):213-214.
其他文献
[摘 要]近几年,有害水生物和病原体随着压载水或者是沉淀物排入到港口就会对周围人体健康、动物以及植物生存等产生了严重的影响,压载水排放是地理上相隔水体间传播有机物的重要媒介,因此,要积极践行合理性的管理机制和安全监督机制。本文集中分析了压载水管理方法,并对安全问题予以讨论,仅供参考。  [关键词]压在水;管理;安全问题  中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019
期刊
[摘 要]文章首先分析了隔离变压器的电气分隔作用在预防人身电击中的有效应用,包括电气分隔中防电击原理、利用电气分隔防电击中的注意事项等内容,随后文章介绍了双绕组变压器在提升信息设备防电击能力和抗干扰能力方面的应用,包括通过双绕组变压器去除PE线间信息设备的锁定问题、利用双绕组变压器预防人身电击事故等,最后文章提出了利用双绕组变压器预防人身电击事故的应用,希望能给相关人士提供一些参考。  [关键词]
期刊
[摘 要]随着深井和超深井的勘探开发比例不断增加,对提高油气钻井速度和质量提出了新的挑战。由于深井深部地层岩石坚硬、研磨极值高,PDC钻头易出现粘滑振动现象,严重制约着机械钻速的提高。扭力冲击器与PDC钻头结合使用能够显著提高机械钻速,减少粘滑、卡钻现象出现,延长钻头使用寿命。  [关键词]扭力冲击器;原理;特点  中图分类号:P58 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)08-
期刊
[摘 要]随着社会经济的快速发展,数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用逐渐成为了主流,成为传统冲压模具企业打破发展瓶颈的突破点。并且,数字化技术的运用能够很好的将企业的设计方案的特点突显出来,将冲压模具的设计方案与制造流程完美的整合到一个数据库中,这样一来企业在进行管理的时候也更加的方便,同时还可以将企业的生产运行以文化管理的理念凸现出来,能够很好的帮助冲压模具制造企业的发展。因此,本文对数字化
期刊
[摘 要]在市场经济体制中,加快了我国城市的现代化脚步,保证林政资源的充足对社会发展具有重要意义。因此,要加快林业生态建设,对林政资源进行高效管理,促进林业生态事业的持续发展。本文从不同的角度,分析了林业生态建设与林政资源管理之间的关系,介绍了这两项工作的重要性,并且,围绕加快林业生态建设以及提高林政资源管理水平的目标,提出了相关的有效措施。  [关键词]林业生态;现代化;建设;林业资源;管理  
期刊
[摘 要]聚合物驱油技术是提升油田采收率的一个重要手段,但是随着聚合物在地层的扩散就会影响到周边水驱油井。本文主要是从水驱油井的见剂情况出发,分析其见剂原因,主要包括封堵井失效见剂、水驱采油井窜槽见剂、为封堵基础老井见剂、聚区注入井窜槽见剂以及水驱目的实验井见剂,针对此类问题,对其特征进行分析,制定对应的措施来进行治理,提升油井采收率。  [关键词]水驱采油井;聚合物和表活剂;采收率  中图分类号
期刊
[摘 要]随着航空事业的发展,相关产业的规模在不断的扩大。航空制造业是航空发展的基础和根本,制造业本身的水平和产品的质量会影响到航空安全,所以关注产品的质量是航空制造业发展的核心。在现代化社会,管理理念在更新,管理技术在提升,所以航空制造企业的具体管理也有了明显的进步,数字化质量管理的利用便是典型。本文分析研究航空制造企业数字化质量管理的现状和具体策略,目的是要为企业管理实践水平的提升提供参考和指
期刊
[摘 要]以埃塞俄比亚Weldia~Mekelle段D1K188+344 Maicelfo隧道开挖施工为例,研究分析了光面爆破的方案设计及施工方法、工艺。  [关键词]光面爆破;方案设计;施工工艺;爆破质量控制  中图分类号:R6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)08-0285-02  1.工程概况  D1K188+344 Maicelfo隧道全长3662m,围岩级别主要有
期刊
[摘 要]提出了飞机维修性改进的途径,分析了维修性改进与全寿命周期费用的关系,给出了维修性改进的建议。  [关键词]飞机;维修性改进;全寿命周期费用  [Keywords]Aircraft; maintainability improvable; Life Cycle Cost(LCC)  中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)08-0303-01  飞机全
期刊
[摘 要]博物馆所具有的功能是多样性的,包括展示、科技交流以及科普教育等,是一种多种功能定位的文化场所。而博物馆管理中的陈列布展环节则是其功能发挥的重要载体。在整个陈列布展环节,设计工作属于陈列布展成败的直接性因素。现实生活中,因设计不合理引发的陈列布展问题是非常多的,比如设计概念不科学以及设计原则不合理等。因此,工作人员必须要高度重视陈列布展设计,增强其科学性。本文就博物馆陈列布展的科学化设计展
期刊