第二章无线电通信的基础知识.doc

本文由再叙滕王阁贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第三章 MF/HF 单边带通信设备 第一节 电波与天线的基本知识 系统中， GMDSS 系统中，无论是地面系统还是空 间系统，都属于无线电通信系统， 间系统，都属于无线电通信系统，任何无线 电通信系统都包括发射端、接收端、 电通信系统都包括发射端、接收端、传输信 道三全环节， 道三全环节，其中无线电波的传播对通信质 量有重大的影响， 量有重大的影响，作为通信人员首先应了解 无线电波的传播规律。 无线电波的传播规律。 一、 无线电波的基本概念 1、 无线电波的产生与传播 无线电波实质上就是一种电磁波： 无线电波实质上就是一种电磁波 ： 频率 10Hz1023Hz 波长、速度、 2、 波长、速度、频率的关系 f=c 3、 无线电波的波段划分 波段名称 波长范围 波段名称 频率范围 极长波 100000m 极低频 3KHz 以下 以上 超和波 1000001 甚低频 330KHz 0000m 1000010 低频 30300KH 00m z 中波 1000100 中频 3003000 m KHz 短波 10010m 高频 330MHz 米 波 超 短 101m 甚高频 30300MH 波 z 微 分 101dm 特高频 3003000 波 米 MHz 波 厘 101cm 超高频 330GHz 米 波 毫 101mm 极高频 30300GH 米 z 波 二、无线电波的传播途径及其特点 1、 地波传播 地表面绕射传播的波： 沿地表面绕射传播的波： 传播距离与频率有关，波长越长， 传播距离与频率有关，波长越长，距离越远 与地表导电性有关 稳定性好， 稳定性好，基本不受气候条件影响 长波 2、 空间传播 在地表面上空至少一个波长以上的空间传 播 电离层传播（天线） 3、 电离层传播（天线） 通过电离层传播：不稳定，有衰落现象； 通过电离层传播：不稳定，有衰落现象；存 在盲区（寂静区） 在盲区（寂静区） 三、常用船舶天线 1、 天线基本理论 （1） 天线的方向性 （2） 天线的效率 （3） 天线的辐射电阻 （4） 天线的电流分布 2、 船舶常用天线介绍 （1 ） T 型 （2 ） 倒 L 型 （3） 直立桅杆式天线 （4） 鞭状天线 第三章 MF/HF 单边带通信设备 一、 MF/HF 单边带通信设备概述 GMDSS 系统是原有遇险系统的自然发 是在原有的 展， 是在原有的 MF/HF/VHF 通信系统进行改 造而形成的， 系统中， 造而形成的，在 GMDSS 系统中，MF/HF 不仅 要完成无线电话业务， 要完成无线电话业务，而且还要完成遇险报 搜救协调通信， 警，搜救协调通信，搜救现场通信及日常通 信， 为了保证 GMDSS 地面通信系统各种功能 的实现。 设备提出新的要求： 的实现。对 MF/HF 设备提出新的要求： 1、 设备应形成组合式结构 设备应有一个合理的操作程序， 2、 设备应有一个合理的操作程序，最重要 的是：自动报警；自动值守；自动通信； 的是：自动报警；自动值守；自动通信； 技术上收发信机能遥控； 技术上收发信机能遥控； 有频率扫描及频 率预置功能，能自动调谐。 率预置功能，能自动调谐。 分钟就能工作， 3、 开机 1 分钟就能工作，频率转换时间不 超过 15S 可靠性高， 4、 可靠性高，能连续工作 24 小时 5、 发射类型增加了 J2B 或 F1B 发射种类： 发射种类：由三个符号组成的 第一个符号： 第一个符号：主载波调制的种类 单边带抑制载波； 例：J：单边带抑制载波； 第二个符号： 第二个符号：调制载波的信号性质 ： “1” 无调制副载波长包含数字信息的单信 道 “2” 有调调制副载波长包含数字信息的单 、 信道 “3” 包含有模拟信息的单信道 、 第三个符号： 第三个符号：表示所发射的信息种类 B：自动接收电报 E：电话 C：传真 二、通信的一般概念 信息源 发射设备 信道 发射设备 信道 接 信息源 发射设备 信道 接 收设备 接收终端 收设备接收终端 三、单边带信号的特点 1、 调幅波 c c+ c- 讨论： 讨论：信息包含在两个边带中 包含信息部分和不含信息部分的比 包含信息部分和不含信息部分的 比 例 B=2 B=2 调幅波的包络与调制信号的波形完 全一样 结论：为了减小功率浪费，只用单边带， 结论：为了减小功率浪费，只用单边带，就 能满足通信的整个过程。 能满足通信的整个过程。 2、 单边带信号的特点 由上可知，只要发射一个边带， 由上可知，只要发射一个边带，就可以 实现信息的传输， 实现信息的传输，这样既可使信道占有的频 带变窄，而且不发射载波，效率得到提高。 带变窄，而且不发射载波，效率得到提高。 从调幅波中取出一个边带就构成了单边带 信号。 信号。水上移动业务只准使用上边带 特点： （1 特点： 1）SSB 信号的振幅与调制信号的振 （ 幅成正比 （2）SSB 信号产生的实质是将调制信 号的频谱在频率轴上线性搬移的结果， 号的频谱在频率轴上线性搬移的结果，搬移 后的位置取决于载频的高低 （3）SSB 信号的频率变化与调制信号 频率有关 也属一种调频信号。 也可以说 SSB 也属一种调频信号。 （4）SSB 信号的带宽与调制信号的带 宽相同 四、单边带信号通信的主要优缺点 节约频谱： 1、 节约频谱：有效地增加了电台的数量 2、 节约功率 3、 抗选择性衰落能力强 4、 保密性强 5、 技术难度高 六、地面通信系统的工作种类及其表示 方法 1工作种类表示法的有关规定 工作种类又称工作类型或者发射类型， 地面通信系统设备能完成多种类型的通信 任务，比如窄带直接印字电报（NBDP） 、数 字选择性呼叫（DSC） 、单边带无线电话等通 信方式，都在组合电台中使用。 下面把常用的各种工作种类的表示方 法介绍如下： 1979 年国际电联无线电行政大会通过 的无线电规则中规定:完整的工作类型包括 五个字符。其中前三个字符是必需遵循的基 本特征，后两个字符是可以选用的附加特 征。 基本特征由两个字母和中间夹一位数 字组成。其中，第一位字符是字母，表示主 载波的调制方式；第二位是数字，表示调制 信号的性质；第三位字符是字母，表示所发 送信息的类型。 第一位字符依此表示： A 表示双边带调制。 B 表示独立边带。 C 表示残余边带。 F 表示频率调制。 G 表示相位调制。 H 单边带全载波。 J 表示单边带全抑制载波。 K表示用幅度调制的脉冲系列。 P表示末调制的脉冲系列。 R表示单边带减幅或变幅载波。 第二位数字，依此表示： 1表示单路的，不用调制副载波， 但包括量化或数字的信息。 2单路，采用副载波调制，包括量 化或数字的信息。 3单路，包含模拟信息。 7双信道或多信息，包括量化或数 字的信息。 第三位字符表示所发信息的类型。 A代表人工接收的无线电报。 B代表自动接收的无线电报。 C代表传真。 D数据传输、遥测技术、遥控操 作。 E代表无线电话(包括广播)。 F电视(视频)。 2、常用的工作种类 在电话通信中，使用的工作种类有 A3E、H3E、R3E、J3E、F3E、G3E 等。 A3E 双边带调幅电话。 H3E 单边带全载波电话。 R3E 单边带减幅载波电话。 J3E 单边带抑制载波电话。 F3E 频电话。 G3E 调相电话。 对于工作种类 J3E，发出的载波功率应 至少低于峰包功率 40dB， 即基本上不发射载 频。J3E 为单边带工作方式，是船舶主要的 电话通信工作类型。 对于工作种类 R3E，发射的载波功率应 低于峰包功率 18 2dB， 即发射一部分载波， 很多海岸电台采用这种方式与船舶通信。 采用 R3E 工作种类的主要目的是接收机 可以从 R3E 信号中提取导频作标准频率，利 用它来控制接收端的频率源，使收发两端载 频保持同步，以减轻对频率稳定度的要求。 便于和从事搜索救助的飞机进行通信，克服 飞机高速运动中产生的多普勒频移影响。在 无线电话中使用压缩扩张系统，利用导频提 供连续信号，以控制接收机的频率和增益。 对于 H3E 工作种类，发射的载波功率要 低于峰包功率 61dB。H3E 工作种类主要用 于 遇 险 和 安 全 通 信 ， 规 定 在 2182KHz 、 4125KHz、6215KHz、8291KHz、12290KHz、 16420KHz 等频率上使用，可为调幅方式接 收，也可用单边带方式接收。 船用电传通信工作种类有 A1A、A2A、 H2A、F1B 等。 MF/HF 组合电台的 NBDP 和 DSC 方式， 采 用的工作种类是 F1B。 船舶的 VHF 设备，其无线电话采用 G3E 工作种类，DSC 采用 G2B 工作种类。 二、地面系统各部分的主要作用 1、 组合电台 组合电台满足 GMDSS 系统要求， 是地面 通信系统重要组成部分，有收发信机及其终 端设备构成。其作用工作在 MF/HF 上，能发 射和接收 DSC、TELEX、SSB 信号，实现船到 岸、岸到船、船到船的中距离和远距离遇险 报警和遇险通信、紧急呼叫和紧急通信、安 全呼叫和安全通信，常规呼叫和常规通信， 以及 MF/HF DSC 遇险与安全频率的自动值 守。 2、 组合电台的终端设备 （1）DSC 终端 DSC 作为组合电台的终端或 VHF 设备一 部分，通过组合电台和 VHF 设备的收发信机 和信号处理电路， 实现遇险报警、 遇险确认、 遇险转发和其它功能，并能够进行选择性呼 叫， 实现扫描值守， 船舶查询等功能。 DSC 终 端完全取代了 500 KHz 和 2182 KHz 频率上 的海上遇险报警方式，改变现有船-岸间无 线电通信的程序和方法，形成了新的无线电 通信程序和值守规则。 （2）NBDP 终端 NBDP 终端不能独立的工作， 只能作为组 合电台的终端设备，通过组合电台的收发信 机和信号处理电路，实现船到船、船到岸、 岸到船的无线电传的遇险、紧急、安全与常 规的电传通信功能，是海上船到船、船岸无 线电传通信的一种通信形式。船舶电台经海 岸电台可以人工或者自动与陆上电传通信 网络、数据通信网络相联接，实现船-岸-用 户间的直接电传通信。 3、 VHF 与 VHFDSC 设备 VHF 设备是 GMDSS 在 A1 海区船舶的主要 通信设备。其作用主要是实现近距离的船到 岸、岸到船的无线电话通信和 DSC 呼叫。是 船舶现场通信的主要通信方式，也是船舶实 现驾驶台与驾驶台之间通信的重要手段。 第二节 单边带发射机 一、 单边带发射机的主要电气指标 1、 工作频段与指配频率 公约新四章的要求， 按 SOLAS 公约新四章的要求， 船用 MF/HF 单 边带发射机应能在 160527500KHz 频带内的 所有频率上发射，其中单边带无线电话、 所有频率上发射，其中单边带无线电话、窄 带直接印字电报和数字选择性呼叫三种通 信方式的遇险与安全通信频率为必备频率。 信方式的遇险与安全通信频率为必备频率。 如表 2MHz 4MHz 6MH 8MHz 12M 16MH z Hz z SSB 2182 4125 621 8291 122 1642 5 90 0 NBD 2174 4177 626 8316 125 1669 P 5 5 8 5 20 5 DSC 2187 4207 631 8414 125 1680 5 5 2 5 77 4.5 按规定, 按规定,无线电话频率以载波频率为指配频 率,而窄带直接印字电报和数字选择性呼叫 频率则是以发射频率的中心频率为指配频 频率则是以发射 频率的中心频率为指配频 因此, 发射类型时, 率.因此,当使用 J3E 发射类型时,其指配频 率即为载波频率; 率即为载波频率;而当使用 F1B 或 J2B 发射 类型时, 类型时,其指配频率则为发射频带的中心频 1.7kHz。 率,即载波频率加 1.7kHz。 （2）输出功率 （3）频率容限及频率稳定度 单边带通信要求收发必须严格同步， 单边带通信要求收发必须严格同步，而能否 做到这一点， 做到这一点，主要取决于设备的工作频率是 否能够与指配频率相吻合。 否能够与指配频率相吻合。 设备的工作频率与指配频率之间的差值， 设备的工作频率与指配频率之间的差值，称 为频率偏差，而最大容许的频率偏差， 为频率偏差，而最大容许的频率偏差，则称 为频率容限。 10Hz。 为频率容限。10Hz。 二、单边带发射机的组成 1、组成框图及各部分作用 激励器 功放与合成 自动天调 控制微机 电源 激励器： （1） 激励器：用来产生单边带信号 功放与合成： （2） 功放与合成：将功率放大至所需的大 网络） 小（魔 T 网络） 自动天调电路（输出匹配网络） （3） 自动天调电路（输出匹配网络） 完成功放输出与天线间的匹配与调谐工作 在不同频率上） （在不同频率上） 控制微机： （4） 控制微机：实现对发射机的各项控制电源： （5） 电源：将船电或蓄电池电源变换为发 射机各部分所需用电 2、 单边带信号的产生 广泛应用的是滤波法 平衡调制器加边带滤波器， 平衡调制器加边带滤波器，平衡调调器输出 的是载波被抑制的双边带信号， 的是载波被抑制的双边带信号，经边带滤波 器输出单边带信号。 器输出单边带信号。 3、 单边带信号的频率搬移 多次搬频的必要性： （1） 多次搬频的必要性： 为满足一部通用发射机的要求， 为满足一部通用发射机的要求，即工作在较 宽的频带上 三次搬频方案（高中频方案） （2） 三次搬频方案（高中频方案） 发射机中，最后一次调制（混频） 在 SSB 发射机中，最后一次调制（混频）器 的输出应是发射频率， 的输出应是发射频率，为了减少输出的调谐 手续， 手续，混频器输出端接的不是可调谐的带通 滤波器， 低通滤波器， 滤波器，而是一个 LC 低通滤波器，低通滤 波器的带宽覆盖发射机的整个工作频段 030MHz。 030MHz。 我们把最后一次搬频用的混频器的输入单 边带信号的频率称为中间频率， 边带信号的频率称为中间频率，中间频率高 于工作频率，称为高中频。 于工作频率，称为高中频。 高中频方案普遍采用三次搬频方案： 高中频方案普遍采用三次搬频方案：由于最 后一次搬频限定取差频， 后一次搬频限定取差频，又必须满足最后输 信号为上边带，所以必须是+ 出的 SSB 信号为上边带，所以必须是+ - + 方案。 方案。 第四节 单边带接收机 一、 单边带接收机的作用 天线：获得电磁波能量变为高频电流 天线：获得电磁波能量变为高频电流 接收：抑制干扰， 接收：抑制干扰，高频电流变为原始信号 终端机构： 终端机构：原始信号变成原始信息 选择信