第二章无线电通信的基础知识.doc

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 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，任何无线电通信系统都包括发射端、接收端、传输信道三全环节，其中无线电波的传播对通信质量有重大的影响，作为通信人员首先应了解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：频率10Hz1023Hz2、 波长、速度、频率的关系 f=c3、 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以上极低频3KHz以下超和波10000010000m甚低频330KHz长波100001000m低频30300KHz中波1000100m中频3003000KHz短波10010m高频330MHz米波超短波101m甚高频30300MHz微波分米波101dm特高频3003000MHz厘米波101cm超高频330GHz毫米波101mm极高频30300GHz二、无线电波的传播途径及其特点1、 地波传播沿地表面绕射传播的波：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，基本不受气候条件影响2、 空间传播在地表面上空至少一个波长以上的空间传播3、 电离层传播（天线）通过电离层传播：不稳定，有衰落现象；存在盲区（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展，是在原有的MF/HF/VHF通信系统进行改造而形成的，在GMDSS系统中，MF/HF不仅要完成无线电话业务，而且还要完成遇险报警，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。对MF/HF设备提出新的要求：1、 设备应形成组合式结构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；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。3、 开机1分钟就能工作，频率转换时间不超过15S4、 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：由三个符号组成的第一个符号：主载波调制的种类例：J：单边带抑制载波；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：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接收设备接收终端三、单边带信号的特点1、 调幅波c c+ c- 讨论：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例 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，就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，就可以实现信息的传输，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。从调幅波中取出一个边带就构成了单边带信号。水上移动业务只准使用上边带特点：（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，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、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。如表2MHz4MHz6MHz8MHz12MHz16MHzSSB21824125621582911229016420NBDP21745417756268831651252016695DSC21875420756312841451257716804.5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率.因此,当使用J3E发射类型时,其指配频率即为载波频率;而当使用F1B或J2B发射类型时,其指配频率则为发射频带的中心频率,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，而能否做到这一点，主要取决于设备的工作频率是否能够与指配频率相吻合。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，则称为频率容限。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（1） 激励器：用来产生单边带信号（2） 功放与合成：将功率放大至所需的大小（魔T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）（4） 控制微机：实现对发射机的各项控制（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，平衡调调器输出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。3、 单边带信号的频率搬移（1） 多次搬频的必要性：为满足一部通用发射机的要求，即工作在较宽的频带上（2） 三次搬频方案（高中频方案）在SSB发射机中，最后一次调制（混频）器的输出应是发射频率，为了减少输出的调谐手续，混频器输出端接的不是可调谐的带通滤波器，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。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，中间频率高于工作频率，称为高中频。高中频方案普遍采用三次搬频方案：由于最后一次搬频限定取差频，又必须满足最后输出的SSB信号为上边带，所以必须是+ - +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接收：抑制干扰，高频电流变为原始信号终端机构：原始信号变成原始信息1、 选择信号：2、 放大信号3、 变换信号：频率变换与调制变换二、接收机的组成框图滤波电路同步检波噪声抑制频率合成器低放保护电路输入电路高放一混电路第一中放滤波电路二混电路第二中放AGC延迟AGC检波各部分的作用：1、 保护电路：防止其它强干扰信号进入接收机损坏接收机电路2、 高频放大器3、 两次混频：有效地抑制像频干扰和中频干扰4、 同步检波5、 噪声抑制电路：控制大幅度脉冲干扰6、 频率