袁冰清，李思静

（1.国家无线电监测中心上海监测站，上海 201419；2.国家无线电监测中心深圳监测站，深圳 518120）

1 引言

甚高频全向信标（VHF Omni-directiona l Range，简称VOR）是现代航空无线电导航中广泛使用的一种地面设备，或用于航路导航，或用于机场飞机进场的引导，是飞机安全飞行着陆的保障。作为无线电管理部门，我们必须从无线电信号监测方面入手，准确掌握VOR信号的信号特征及监测方法，快速判断一些民航干扰，为民航飞机的安全提供有效的技术支撑。

2 甚高频全向信标系统特征

甚高频全向信标分为常规全向信标（CVOR）和多普勒全向信标（DVOR），对航空器接收机来讲，两者是兼容的，但是现在国内外一般都使用DVOR，因此本文主要针对DVOR信号的监测。为了更好地识别与准确监测DVOR信号，我们必须对DVOR信标系统有大致的了解。

多普勒甚高频全向信标基于多普勒效应的原理，即通过相对运动产生的相位差实现定位功能。在实际应用中，DVOR与机载甚高频全向信标接收机相结合，由机载接收机可测得地面VOR信标台的磁方位角。如果设在航线上，可以利用两个VOR信标台或一个信标台和一个测距台（DME）实现飞机的定位，引导飞机沿航线飞行，与DME配合完成区域导航；如果VOR台设在机场附近，可用于引导飞机进出港，并可辅助仪表着陆系统引导飞机安全着陆等。

根据不同的用途，VOR地面导航台分为两大类：

（1）航路VOR台（A类）：用于航路导航，112-117.925 MHz，频道间隔50kHz，发射功率200W，作用距离200海里。

（2）终端VOR（B类）：用于终端引导飞机进场，108-112MHz，频道间隔50kHz，发射功率50W，作用距离25海里。

这两类信号在频谱和信号监测上是没有区别的，都是由同样的天线与发射机系统发射的。

2.1 发射天线与发射机系统

DVOR的发射天线系统包括2个24头的奇、偶天线分配开关，49个改进型阿尔福特天线[1]（Alford antenna），其中48个作为边带天线，均匀地分布在直径为13.5米的圆周上，并分别与2个天线分配开关相连，1个作为中央天线。

工作时，天线以30r/s的速度围绕中心（中央天线）逆时针方向旋转，向空间辐射甚高频正旋波信号，从而在空间足够远的任意方位上都可以获得30Hz调制的甚高频调频信号。在顺时针各方位上解调处的30Hz低频调制信号（即多普勒频移）的相位始终超前磁北方位，超前的角度就等于以磁北为基准接收点所处的径向方位角。这个调频的低频30Hz调制信号被称为多普勒甚高频全向信标的30Hz可变相位信号。中央天线向空间全方位辐射一个30Hz调制的甚高频调幅信号，此信号被称为DVOR的30Hz基准相位信号。只要保证30Hz可变相位信号与30Hz基准相位信号在磁北方位同向，那么，任意方位上的飞机接收机就可以通过比较两个30Hz信号的相位实现全向信标的定位功能。DVOR的中央天线还负责向空间发射自身的音频1020Hz莫尔斯代码的识别信号和语音信号。因此DVOR发射系统简单原理图如图1[2]所示：

图1 DVOR发射系统原理

2.2 信号频谱组成

在空间任何点上观察，VOR信号频谱主要由三部分组成：基准相位信是用30Hz基带信号直接对载波调幅（AM）；可变相位信号是先用30Hz基带信号对9960Hz副载波调频（FM），再调频副载波对载波调幅（AM）；识别信号为调制单音1020Hz国际莫尔斯电码，频偏为50Hz，通常由3个英文字母组成码组，莫尔斯呼号每30s等间隔地发射1到3次。语音跟识别主要是给甚高频全向信标提供一个地空语音通信波道，与导航功能在同一射频载波上工作。因此，VOR信号频谱示意图如图2所示：

图2 全VOR信号频谱示意图

3 VOR信号的监测

3.1 监测条件

若无特殊要求，应在下列条件下进行测试：

3.1.1 正常的试验大气条件[3]

⊙ 温度 ：15℃ ～35℃。

⊙ 相对湿度：20%～80%。

⊙ 试验场所的气压。

3.1.2 监测地点与范围（一般开场监测）[4]

根据具体的甚高频全向信标的台址而定，一般监测地点在机场内，在监测天线半径100米范围内，应平坦开阔，无高大建筑物，尽量避开高压输电线、铁路等影响电磁环境的物体。

3.2 监测用仪器和器件

所用测试仪器应经过计量合格并在有效期内，仪器的误差应小于被测参数容许误差的三分之一。所用仪器和器件如下：

3.2.1 频谱分析仪

⊙ 频率范围包括108MHz-117.975MHz。⊙ 射频输入阻抗50Ω。

3.2.2 全向天线

⊙ 频率范围：108MHz-117.975MHz。

⊙ 输入阻抗：50Ω。

⊙ 驻波比 ：＜1.5。

⊙ 极化方式：水平极化。

⊙ 水平场型 ：0°～360°方向，≤ ±0.5dB。

⊙ 方位准确度 ：在仰角0～40°mw ≤ ±5°。

3.2.3 50Ω同轴电缆

3.3 监测方法

3.3.1 监测准备工作

⊙ 检查仪器设备是否正常工作。

⊙ 按图3连接好监测设备，正式监测前开机预热30分钟。

图3 监测设备连接图

3.3.2 VOR信号监测（包括频率、信号占用带宽、场强、调制）

（1）将频谱仪调谐到待监测信号的中心频点f0。

（2）调整合适的动态显示范围，调整输入衰减，使信噪比大于30dB。

（3）参数设置。估算带宽，SPAN设置到带宽估值的1.5～2倍；解调带宽为带宽估值的1～1.5倍；解调方式，整个信号的解调模式设为AM；检波方式，最大峰值。

（4）设置频谱仪的显示模式为频谱图与瀑布图。此时可以监测到完整的VOR信号频谱，包括莫尔斯识别码，记录电平值，并对照莫尔斯码对照表写出该信号的识别码。

（5）按实际要求填写VOR信号监测记录表。

4 VOR信号监测实例

根据以上的监测方法，我们选择了某处机场附近对VOR信号进行了实际监测。图4即为该机场的VOR发射天线，边缘一圈天线阵为边带天线，辐射可变相位调频信号，中间白色天线为中央天线，负责辐射调幅基准信号及识别莫尔斯信号。

图4 某机场的VOR发射天线

图5 117.2MHz的VOR信号频谱及瀑布图

图5为某机场附近的某VOR信号监测频谱及瀑布图，在载波附近1020Hz左右为莫尔斯识别码，由瀑布图可明显看到该VOR信号的识别码为SHA。

5 结束语

本文对甚高频全向信标（VOR）的发射系统结构、原理及信号频谱做了简单的介绍，对以后民航干扰查找有一定的指导作用，进一步保障了民航飞机的安全着陆。■

[1] 高俊.AWA全向信标设备[J].西北空管局航空电信人员培训教材，2011.

[2] 郑连兴，倪育德.多普勒全向信标[M].北京：中国民航出版社，1997.

[3] MH/T4006.2-1998.航空无线电导航设备第2部分.甚高频全向信标（VOR）技术.

[4] GBT 18897-2002.多普勒甚高频全向信标性能要求和测试方法.