劉 燕，林自豪

（國家無線電監(jiān)測中心烏魯木齊監(jiān)測站，烏魯木齊 830000）

1 引言

眾所周知，利用無線電發(fā)射臺（信標臺）發(fā)射出的電波在天空中畫出一條條航路，飛機根據(jù)這些無線電信號就可以準確地在航路上飛行，由此飛機開始了儀表飛行時代。顯然，民航無線電導(dǎo)航系統(tǒng)是飛機航行系統(tǒng)的一個重要分系統(tǒng)，其基本功能是引導(dǎo)飛機按選定航路安全、經(jīng)濟地完成規(guī)定的飛行任務(wù)。因此，無線電監(jiān)管部門必須保護民航導(dǎo)航信號的正常發(fā)射和使用，對其進行全面監(jiān)管就顯得尤為重要。

我國目前正在使用的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)主要有兩類：一類叫無方向信標（NDB），也叫中波導(dǎo)航臺；另一類是甚高頻全向信標（VOR）和測距儀（DME）組成的系統(tǒng)。在中波導(dǎo)航臺系統(tǒng)中，飛機使用可以轉(zhuǎn)動的環(huán)狀天線接收信號，當測到電波最強的方向時，天線停止轉(zhuǎn)動，于是就測出電臺與飛機之間的方位，飛機按這個方向飛行，就能準確地飛到電臺所在的位置。由于中波導(dǎo)航臺價格便宜，設(shè)備結(jié)實耐用，所以世界上很多中小型機場和發(fā)展中國家的多數(shù)機場還在使用它，我國廣大的西部地區(qū)的機場也在使用這種系統(tǒng)。因此，為更加有效地保護民航導(dǎo)航系統(tǒng)正常工作，保證其導(dǎo)航信號不受干擾，本文結(jié)合實際情況及日常監(jiān)測工作經(jīng)驗，本文以烏魯木齊國際機場NDB導(dǎo)航臺為例，詳細闡述了NDB導(dǎo)航信號特性及對其進行監(jiān)測的方法，以期對民航無線電導(dǎo)航信號的監(jiān)測工作提供參考。

2 NDB導(dǎo)航系統(tǒng)簡介

NDB導(dǎo)航系統(tǒng)由地面NDB導(dǎo)航臺和機載自動定向機ADF（Automatic Direction Finder）共同組成，NDB臺是一種能在360°范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)射無線電波的中波導(dǎo)航臺，其專為ADF提供導(dǎo)航信號。ADF通過接收無線電波，測量出導(dǎo)航臺相對飛機的方位，確定出飛機的位置，構(gòu)成近程無線電測角導(dǎo)航系統(tǒng)。

NDB導(dǎo)航臺可分為兩種，一種叫做航線導(dǎo)航臺，供飛機在航線上飛行時定向使用，工作頻率范圍為190-550kHz，發(fā)射功率一般為500W；另一種叫做終端區(qū)導(dǎo)航臺，供飛機在進近著陸時使用，工作頻率范圍同航線導(dǎo)航臺，發(fā)射功率一般為100W。NDB導(dǎo)航臺均采用調(diào)幅波的方式發(fā)射，地波傳播，極化方式為垂直極化，使用國際莫爾斯電碼拍發(fā)。

圖1 NDB工作過程示意圖

圖2 等幅報示意圖

圖3 調(diào)幅報示意圖

NDB的工作種類有：調(diào)幅報、等幅報、調(diào)幅話。NDB工作過程中主要完成輻射導(dǎo)航信號，供ADF定向、輻射臺站識別信號、輻射話音信號（中國民航不使用話音功能）三大任務(wù)，圖1為其工作過程示意圖，圖2與圖3分別是NDB等幅報和調(diào)幅報示意圖。

等幅報的發(fā)射效率較高，作用距離較遠；在“空號”期間NDB無信號輻射，會造成方位指示器抖動；航路NDB可以工作在“等幅報”狀態(tài)。調(diào)幅報發(fā)射效率較低，作用距離較近；在“空號”期間及不輻射識別碼期間，NDB發(fā)射等幅載波，在“傳號”期間，發(fā)射調(diào)幅波；終端NDB必須工作在“調(diào)幅報”狀態(tài)。

每個NDB臺都必須輻射臺站識別碼，否則其輻射的場無效。一個NDB臺的臺站識別碼一般是本地地名的2～3個英文字母縮寫的莫爾斯電報碼。ICAO規(guī)定，民航使用的莫爾斯電碼“點”的持續(xù)時間為0.1～0.160s，“劃”的持續(xù)時間為“點”的3倍，即0.3～0.480s；一個碼字的“傳號”之間的間隔為“點”的持續(xù)時間，碼字與碼字之間的間隔為“劃”的持續(xù)時間。圖4為莫爾斯識別碼示意圖，第1次輻射識別碼到第2次輻射識別碼的時間T為識別碼的輻射周期，識別音頻的頻率為1020Hz±50Hz。

圖4 莫爾斯識別碼示意圖

NDB天線一般架設(shè)在機場跑道中心延長線或者航路上。發(fā)射天線一般采用水平長70m、架在兩個高約30m鐵塔上的T型天線，屬于無方向性天線，在水平方向上輻射電磁波。天線及發(fā)射信號特征見圖5、圖6。根據(jù)民航要求，終端導(dǎo)航臺和航路導(dǎo)航臺的覆蓋范圍分別為50km和150km。在日常監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，終端導(dǎo)航臺受城市復(fù)雜電磁傳播環(huán)境影響，能夠監(jiān)測接收到信號的距離有限，因此終端導(dǎo)航臺的信號監(jiān)測，應(yīng)根據(jù)機場周邊電磁環(huán)境，選擇能夠接收到NDB導(dǎo)航信號的地點進行監(jiān)測。

圖5 NDB導(dǎo)航臺發(fā)射天線示意圖

3 NDB系統(tǒng)信號監(jiān)測方法

由以上介紹可以了解到，NDB導(dǎo)航臺一般設(shè)置在機場跑道沿線方向上，結(jié)合NDB導(dǎo)航信號特性，下面以烏魯木齊機場NDB東遠臺為例探討對該系統(tǒng)信號的監(jiān)測方法。

（1）信號的搜索和發(fā)現(xiàn)。此階段主要是發(fā)現(xiàn)NDB導(dǎo)航臺信號，這里可以使用固定監(jiān)測設(shè)備或者便攜儀表對民航中波導(dǎo)航頻段（190-535kHz）進行信號接收，記錄頻點信息。

圖6 NDB導(dǎo)航臺發(fā)射信號頻譜示意圖

（2）信號分析。NDB導(dǎo)航臺所發(fā)射的信號識別類型為莫爾斯電碼。分析信號時，音頻解調(diào)帶寬不大于6kHz，解調(diào)方式設(shè)置為AM。NDB導(dǎo)航近臺通常發(fā)送一個英文字母的國際莫爾斯電碼，遠臺和航路臺發(fā)送兩個英文字母組成的國際莫爾斯電碼。通過仔細監(jiān)聽音頻信號有規(guī)律的“滴（短音）”、“嗒（長音）”可判斷信號是否為NDB導(dǎo)航臺信號。

（3）測向及定位。使用測向機對確定的NDB導(dǎo)航臺信號進行測向，這里測向帶寬應(yīng)小于3kHz。以東遠臺NDB信號398 kHz為例，從圖7可以看出，該信號相對固定監(jiān)測站的示向度為324°。

信號的交匯定位需要三個監(jiān)測地點的示向度交會至一個點或者區(qū)域，但大多數(shù)的情況是，由于中波信號的傳輸距離有限，無法使用多個固定監(jiān)測站對信號交匯定位。根據(jù)第二部分的介紹可知，NDB導(dǎo)航臺信號一般設(shè)置在飛機跑道沿線的兩個方向上，因此，可以通過單站測向判斷信號在跑道沿線的大致方向后，通過便攜式儀表對信號進行逼近查找。以烏魯木齊機場NDB東遠臺為例，可以從圖8中看出該臺信號相對于測試點的大致方位為機場東側(cè)。

圖7 NDB東遠臺示向度測試截圖

圖8 NDB東遠臺相對固定站位置截圖

4 逼近查找

下面以信號398 kHz為例，介紹逼近查找過程。

⊙ 執(zhí)行逼近查找時，使用的設(shè)備為移動監(jiān)測車和便攜式接收機，設(shè)置好監(jiān)測設(shè)備的中心頻點、監(jiān)聽帶寬以及測向帶寬等。

⊙ 至少由三名監(jiān)測人員組成工作小組，根據(jù)監(jiān)測車給出的示向度逐步向信號發(fā)射源逼近。這里應(yīng)提前規(guī)劃路線，盡量保證監(jiān)測車輛在機場跑道沿線方向上行駛。一名監(jiān)測人員負責設(shè)置觀察測向設(shè)備，另一名監(jiān)測人員負責觀察周圍環(huán)境。當監(jiān)測車有較穩(wěn)定的示向度后，根據(jù)指示方向前行，直到目標發(fā)射臺為止。

圖9 逼近查找過程中398kHz信號截圖

⊙ 逼近查找過程中及信號發(fā)射地點的NDB導(dǎo)航臺信號頻譜圖如圖9、圖10所示。

5 結(jié)束語

隨著民航無線電通信安全問題的頻繁發(fā)生，加強對民航通信頻率監(jiān)測及對其電磁環(huán)境區(qū)域進行保護性監(jiān)測的重要性在無線電管理領(lǐng)域中的地位頓時突顯。民航無線電導(dǎo)航通信除NDB系統(tǒng)之外，還有甚高頻全向信標（VOR）、測距（DME）、儀表著陸（ILS）等導(dǎo)航系統(tǒng)，這些系統(tǒng)雖采用不同的工作頻率及方式，但均采用摩爾斯電碼發(fā)送識別信號，調(diào)制方式相同。因此，本文以NDB導(dǎo)航系統(tǒng)為例，深入分析NDB導(dǎo)航信號特性，結(jié)合日常監(jiān)測工作經(jīng)驗，給出了對NDB導(dǎo)航系統(tǒng)信號進行搜索截獲、分析、測向定位和逼近查找的一般監(jiān)測方法，對監(jiān)測其他導(dǎo)航信號起到拋磚引玉的作用，具有重要的實用價值。

圖10 信號發(fā)射地點398kHz信號截圖

[1] 無線電業(yè)務(wù)大全（中）.工業(yè)和信息化部無線電管理局，2009年12月

[2] 羅建軍等.組合導(dǎo)航原理及應(yīng)用[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2012年