天空中没有红绿灯，亦没有交警，但试验飞机能够在天上“自由翱翔”安全飞行，进行一场完美的飞行试验。这离不开试飞指挥员的精准指挥，离不开地空信息的准确传递。飞多高，往哪飞，盘旋等待还是加入五边，如何避让相邻的航班，什么时候进场什么时候放飞，这些都要听指挥（管制）员的命令。那么，指挥员是如何将指挥信息及时准确地传达给空中的飞机并调配引导飞机飞行的呢？接下来我们一同看看甚高频地空通信技术在试飞任务中的重要作用。
甚高频通信对我们来说并不陌生，甚高频(Very high frequency，VHF)是指频带为30MHz至300MHz的无线电电波。它是一种空间波，通过视距传输，以直射波为主。
小时候我们都玩过或者看别人玩过用石子“打水漂”，石子落入水中时会激起一圈一圈的涟漪，以石子下沉处为中心荡漾开来，向周围扩散去。当水波在前进时遇到池壁或其他障碍，水波就被反射回来，以相反的方向继续前进。
这与无线电波传播类似。不过水波能被我们肉眼看见，无线电波则是看不见摸不着的。无线电波被分为各种不同波段，甚高频就是其中一段。甚高频又叫超短波，他还有个兄弟叫短波。短波是依靠大气层中的一个天然屏障反射的，这个屏障叫作电离层，它大约在高度50公里至1000公里的空中。依靠这个电离层，无线电短波就能传播得很远。但由于大气电离层极易受到各种宇宙射线的影响，因此短波通信稳定性较差，航空器与地面的通信很容易受到无线电以及各种信道噪声的干扰。例如，遇到太阳耀斑爆发等宇宙现象，极端时会造成全球短波通信中断，这将严重威胁航空运输安全!
甚高频作为超短波，它能够穿透电离层，因此电离层不能反射, 其发射和接收基本是在视距范围内，顾名思义，也叫视距传播。其作用距离随高度变化，可以提供快捷、可靠的地空视距范围内的通信。这也是为什么现在甚高频成为地空通信的主力军，早期风靡一时的高频通信逐渐被边缘化，渐渐地退出历史舞台。由于甚高频通信具有良好的传输性能及抗干扰能力强等特点，特别是甚高频低功率发射机技术逐渐成熟，各类航空器开始大量装备甚高频地空话音通信系统，为航空无线电航路业务提供通信服务。
接下来我们了解一下甚高频地空通信系统（VHF air-ground communication system）。它工作在118 MHz至136.975 MHz民航专用甚高频频段，是供飞机与地面台站、飞机与飞机之间进行双向话音和数据通信联络的装置，是目前民航飞机主要的通信工具，用于飞机在起飞、降落时或通过控制空域时机组人员和地面管制人员的双向语音通信。当遇到险情时，也可以通过甚高频向地面发出求救信号。那么甚高频通信系统都由哪些部件组成呢？总体来看，由收发信机、滤波器、遥控单元控制盒和天馈线等部分组成。收发信机用来发送和接收甚高频信号，通过滤波器滤掉杂波，经过天馈线系统发送和接收信号，从而完成通信的使命。
甚高频地空通信系统使用半双工方式工作，即在某一时刻，只允许一个发射机占用某一频率的信道。试飞员或者指挥员通过按下PTT(Push to Talk)按键发射信号，使用完成后释放信道以便其他用户使用。半双工通信的优势是采用广播方式工作，这意味着指挥员发射信号时，覆盖范围内的所有飞机均可收到其发射的信号，这便于其他飞机的飞行员掌握当前飞行空域状态，保证飞行安全。
知道了甚高频通信系统的组成，再来说说甚高频通信的过程及工作原理。在生活中，我们发现女生说话普遍比男生音调高，更有穿透力，但是就算一个人喊破嗓子，声音也不会传得特别远。这是因为话音的频率很低，靠空气介质传播，速度大约每秒340米，并且衰减很快。所以要想千里传音，必须有两点要素：频率足够高，速度足够快。无线电通信就有这样的本事，利用电磁波在空间中以光速传播来传递信息。
那么问题来了，话音信号如何转换成电信号，低频信号如何变成更高频率的信号呢？甚高频通信中将声音变成电信号的任务一般由话筒来完成。当指挥员对着话筒讲话时，话筒就输出相应的电压，这个电压的变化规律与声音的变化规律相同。接下来电信号进入发射机进行“加工”，提高频率后，利用天线进行电磁转换，最后将无线电波辐射出去，实现语音通信。天线之所以能将无线电波有效地辐射出去，天线长度必须和电磁波的波长相比拟。声音信号的频率范围约为20Hz-20KHz，其波长范围为15千米至15000千米，想要制造出与此尺寸相当的天线显然是很困难的。所以，这也是将电信号送入发射机加工的一个重要原因。在发射机中，将电信号“装载”到更高频率的电磁波上传播，就像坐上“复兴号”列车，不仅速度快、传得远，同时天线的尺寸也可以设计得很小（通常是米级的）。
我们人耳所能接收到的音频范围在20Hz至20KHz，我们称其为音频。当无线电波传输到接收地点后，接收机的任务是把空中传送来的高频电磁波接收下来，变成低频的话音信号。由于空中弥漫着各种频段的无线电信号，同一时间里接收天线所接收到的信号很复杂，不仅包括我们希望的信号，还包括其他频率的信号。就像列车到站，走下很多人，我们要在人群中找出那个我们想要接的人。因此，“选择性”成为无线电接收机质量的一个重要指标。通常会通过滤波器，滤除我们不需要的频率信号，然后将它恢复成原来的音频信号送到耳机，飞行员或指挥员就可以收听到需要的信号了。因此，甚高频通信系统也被亲切地称为“顺风耳”，千里传音，方能运筹帷幄。
（一）简易便携式甚高频系统。在一些寻找特殊气象条件开展“短平快”试飞科目的机场，往往不具备地空通信指挥的硬件条件，就需要通导工程师自备电台等硬件通信设备，在试验开展前完成设备的搭建及调试，以满足试飞指挥及监听的保障需求。
大家经常在试飞外场看到一部梯子，它就是甚高频的天馈系统，简约却很重要，承担着外场试飞地空通信的重要职责。通常是由一部电台、一根天线、一根馈线、一个话筒、一部折叠梯，临时建起了一个兼有指挥和监听功能的简易通信系统。随着经验的积累，技术创新改进，逐渐加入了网络交换机、遥控单元，优化天线支撑杆，使得通信效果更好，更适合远程监听及试飞指挥。
（二）试飞中继站甚高频通信系统。在一些空域范围较广、甚高频地空通信设备（VHF）最大作用距离无法覆盖空域、影响试飞地空通信的情况下，可以通过建设甚高频通信系统中继站，对空域中的通信信号覆盖能力进行补充，类似于“接力棒”一样，在一个站址接收信号，通过地面传输链路，将信号数据送达指挥大厅，接力传递，实现信号补盲。
一场完美的飞行试验，离不开地空信息及时准确传递，甚高频通信系统作为指挥员的“顺风耳”，无论便携式抑或固定台站式，都肩负着千里传音的重要使命。在试飞任务中扮演着不可替代的重要作用。
来源 | 《大飞机》杂志
文字 | 张锡瑞 编辑 | 钰宸
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