擁擠天空的數位頻譜戰：從 LDACS 數據鏈到機場導航韌性的全方位驗證

隨著全球航空運輸量的回升與無人機（UAS）融入空域，傳統的航空通訊系統正面臨前所未有的壓力，目前的甚高頻（VHF）語音通訊與低速數據鏈（如 VDL Mode 2）已逐漸逼近頻寬極限，無法滿足未來「基於軌跡的運行（Trajectory Based Operations, TBO）」所需的即時數據傳輸需求。

航空業的解決方案是 LDACS (L-band Digital Aeronautical Communication System)，這是一種被國際民航組織（ICAO）選定為未來陸空通訊骨幹的寬頻技術。然而，LDACS 必須部署在已經極度擁擠的 L 頻段（960–1164 MHz），這個頻段目前被測距儀（DME）、戰術空中導航系統（TACAN）以及次級監視雷達（SSR）等關鍵飛安系統佔據。

本文將深入探討這場「頻譜內的相容性博弈」，解析如何透過高階射頻測試驗證 LDACS 與傳統導航系統的共存能力，並探討如何利用先進的無線電綜合測試儀與 GNSS 監測系統，守護從航機通訊到機場進場的每一道安全防線。

頻譜間隙的生存藝術：LDACS 與 DME 的相容性驗證

在干擾中建立寬頻數據鏈

LDACS 技術的核心概念是「頻譜嵌入（Spectrum Inlay）」，它利用相鄰 DME 頻道之間的頻譜空隙來傳輸寬頻數據（OFDM 調變），這聽起來很理想，但在物理層面上，這表示 LDACS 的發射機必須產生足夠強的訊號以覆蓋廣大的空域，同時又不能對鄰近頻道的 DME 地面站或機載接收機造成有害干擾（Interference），驗證這種相容性需要極度精密的「干擾分析（Interference Analysis）」，測試重點在於兩個機制：

1. 帶外雜訊（Out-of-band Noise）：
   LDACS 發射機洩漏到 DME 通道內的能量。
2. 接收機過載（Blocking/Overload）：
   即便 LDACS 訊號在頻率上已分開，其強大的功率仍可能導致老舊的 DME 接收機前端飽和，產生互調失真或靈敏度下降。

實驗室中的頻譜共存測試架構

為了驗證這些情境，工程師需要構建一個包含「干擾源（LDACS）」與「受害者（DME/SSR）」的複雜測試平台，這通常涉及多台向量訊號產生器（如 R&S SMW2000A）來模擬 LDACS 波形與脈衝干擾，並配合高階頻譜分析儀（如 R&S FSW）進行極低雜訊底層的頻譜量測。

詢問器 (Interrogator) 與地面站應答器 (Transponder) 的互動機制

測試指標不再僅是誤碼率（BER），還包括 DME 的回覆效率（Reply Efficiency）與測距誤差（Range Bias Error），透過自動化測試腳本，工程師可以掃描不同的頻率偏移與功率等級，繪製出「干擾容忍度曲線」，確保新技術的部署不會導致現有飛航導航系統出現「鬼影回波（Ghost Replies）」或喪失鎖定。

探索 Rohde & Schwarz 整合 R&S EDST300 與 R&S EDS300 的全方位 DME/TACAN 地面站測試解決方案，從地面維護、安裝調試到飛行檢查與遠場監控，全面符合 ICAO 與 MIL-STD 標準，確保導航系統的最高精度與可靠性。

航電維護的數位化升級：無線電綜合測試儀的角色

從實驗室到停機坪的測試挑戰

除了新技術的導入，現役機隊的維護（MRO）同樣至關重要，飛機上的無線電系統涵蓋了用於通訊的 AM/FM 收發機、用於導航的 ILS（儀器降落系統）、VOR（多向導航無線電）以及緊急定位發射機（ELT）。

航電導航系統測試解決方案 (ILS, VOR, DME) 可用於 ILS、VOR 與 DME 系統的精準測試，涵蓋從研發、生產到飛行校驗的全生命週期，確保航電系統的可靠度與安全性。

傳統上，維修人員需要攜帶多台笨重的單功能儀器（音頻產生器、功率計、頻譜儀），新一代的無線電綜合測試儀，如 R&S CMA180 無線電測試儀則將這些功能整合為一，它不僅能產生用於測試接收機靈敏度（Sensitivity）的標準 RF 訊號，還內建了音頻分析儀，可以量測發射機的 SINAD（訊號雜訊失真比）與 THD（總諧波失真）。

軟體定義的測試彈性

現代航電測試的另一個趨勢是「軟體定義」，CMA180 透過數位訊號處理（DSP）技術，可以靈活地 產生各種複雜的航電波形，例如在測試 VOR 系統時，儀器需要產生兩個 30 Hz 的音頻訊號（一個參考相位的 FM 副載波，一個可變相位的 AM 訊號），並精確控制它們之間的相位差來模擬不同的方位角。

此外，針對軍用或加密通訊，CMA180 支援數位波形分析，甚至可以透過 CMArun 自動化軟體執行長時間的耐久性測試或自動 產生合規報告，這種能力對於確保老舊飛機在現代化升級後的通訊可靠性至關重要。

R&S CMA180 憑藉其出色的訊號品質，是一款極其多功能的無線電測試儀，非常適合航空維護應用。

機場的隱形防護罩：GNSS 干擾監測與時頻同步

當 GPS 被阻斷時的飛安風險

現代機場的運作高度依賴全球導航衛星系統（GNSS），這不僅是為了飛機的區域導航（RNAV）與進場程序（RNP），更是為了機場內無數關鍵系統的「授時（Timing）」，從通訊網路的同步到跑道燈光的控制，精確的時間源是不可或缺的。

然而，機場周邊的頻譜環境日益惡劣，卡車司機使用的隱私干擾器（Privacy Jammers）、無人機反制系統的誤用，甚至惡意的欺騙攻擊（Spoofing），都可能導致機場 GNSS 服務中斷，根據歐洲航管組織的數據，這類事件在東歐與中東地區激增了 500%。

GIDAS：24/7 的頻譜哨兵

OHB Austria 的 GIDAS (GNSS Interference Detection & Analysis System) 提供了解決方案，不同於被動的接收機，GIDAS 是一個主動的頻譜監測系統，它部署在機場的關鍵位置（如塔台或跑道末端），能夠即時偵測、分類並定位干擾源。

以羅馬尼亞航管局（ROMATSA）的成功案例為例，他們在全國 17 個機場部署了 GIDAS 系統，該系統不僅能區分無意的多路徑效應與惡意的干擾攻擊，還能在偵測到威脅的毫秒級時間內發出警報，讓航管人員有足夠的時間切換至備用導航程序（如 ILS 或 VOR），或通知執法單位移除干擾源；此外將 GIDAS 嵌入至時間伺服器（Time Server）中，可確保在遭受欺騙攻擊時，系統能自動切換至內部原子鐘，防止錯誤的時間數據癱瘓機場網路。

連結地面與天空：高速通道模擬與航跡重現

模擬 800 km/h 的通訊場景

無論是測試 LDACS 數據鏈還是機載衛星通訊（Satcom），靜態測試都無法反映真實飛行的挑戰，飛機的高速移動會造成顯著的都普勒頻移（Doppler Shift），而機身在轉彎時的遮蔽效應（Body Shadowing）以及地面反射（Multipath）則會導致訊號快速衰落。

這時需要引入高階通道模擬器，如 dBM ACE9600，結合 SATGEN 衛星軌道建模軟體與 STK Plugin，工程師可以在實驗室中重現飛機從起飛、巡航到降落的完整 RF 場景，ACE9600 能夠即時計算並施加動態的延遲、頻率偏移與多路徑衰減模型，讓地面上的接收機「誤以為」它正在 3 萬英呎高空以 800 公里時速飛行，這對於驗證新一代航空通訊設備在極端動態下的連線穩定性是唯一的途徑。

ACE9600 是一款高精度衛星通訊與無線通訊通道模擬器，支援 600 MHz 瞬時頻寬、RF 鏈路模擬、多重路徑衰減與動態環境測試，適用於 LEO/MEO/GEO 衛星、UAV、車載與船舶通訊驗證，並提供遠端控制與可擴展頻率架構

構建具備韌性的數位天空

未來的航空安全，建立在「頻譜的韌性」之上，從 LDACS 的頻譜共享技術，到 CMA180 的精密航電診斷；從 GIDAS 的機場頻譜防護，到 ACE9600 的動態通道模擬，這些技術共同構成了一個多層次的驗證體系。

對於航太製造商、航管單位（ANSP）以及系統整合商而言，掌握這些先進的測試與監測技術，不僅是符合法規的要求，更是確保在數位化浪潮中，每一架航班都能安全、準時、高效運行的關鍵。透過全域整合的測試思維，我們正在為下一代的智慧航空交通奠定最堅實的基礎。