第三节-船用SSB通信设备(8)..ppt

第三节MF HF船用SSB通信设备 3 1SSB通信的基本原理一 频谱及带宽1 频谱1 表示信号的方法数学表达式波形图频谱图 2 频谱定义 指组成信号的各种正弦信号 按频率不同所存在的分布 排列情况 3 频谱图 横坐标 表示频率纵坐标 表示各正弦分量的幅度关系2 信号带宽1 定义 B Fmax Fmin2 正弦单音信号只有一条谱线 而脉冲信号则有无限多个谱线 占有无限大的带宽 3 工程上将谱线幅度下降到基波幅度1 10以下的所有谐波分量 忽略不计 故语音通信均存在程度不同的失真 3 系统带宽1 通信系统的基本组成2 系统带宽 1 定义 在不失真地传递信号的前提下 通信系统所必须拥有的足够带宽 2 系统带宽越大 单位时间内传输的信息量也越大 3 系统带宽主要取决于调制方式和调制信号的带宽 4 在通信中要保证信号尽可能不失真 要求系统带宽大于或等于信号的带宽 二 调制方式1 按载频的参数随调制信号变化的不同1 调幅 AM 发射载波双边带 AM 抑制载波双边带 AM SC SSB传输残留边带传输 VSB 2 调频 FM 3 调相 PM 2 按调制信号的不同1 模拟信号调制2 数字信号调制三 调幅信号与SSB信号比较1 调幅信号1 频谱2 带宽B 2Fmax3 特点 带宽大功耗大波形外包络随动 2 SSB信号1 频谱2 带宽 B Fmax Fmin3 特点 1 已调波为调频调相波 2 已调波只包含一个边带分量 3 调制的过程实质上是频率线性搬移过程 四 SSB通信的特点1 占用频带窄 典型的SSB信号带宽约为2700Hz 2 发射功率有效利用率高 3 抗选择性衰落能力强 4 抗干扰性能好 五 船用SSB通信的工作种类1 工作种类的表示 三个字符1 第一个符号 表示载波的调制方式A 双边带H 单边带全载波R 单边带减载波J 单边带抑制载波F 调频G 调相 2 第二个符号 数字 表示调制信号的性质1 不用调制副载波 但包含数字信息的单信道2 利用调制副载波 且包含数字信息的单信道3 包含模拟信息的单信道3 第三个符号 表示所发信息的类型A 人工接收报B 自动接收报C 传真D 数据传输E 电话F 电视 2 船用SSB工作种类1 J3E 抑制载波单边带2 R3E 减载波单边带3 H3E 全载波单边带4 F1B或J2B 单边带电传F1B 直接用1785Hz和1615Hz两个正弦波来传递数码符号 无副载波调制J2B 将1785Hz和1615Hz看成是副载波为1700Hz 频移为 85Hz的调制信号 3 2SSB发射机的基本组成一 发射机主要技术指标1 工作频率和发射种类工作频率 1 6 27 5MH发射种类 J3ER3EH3EF1B J2B2 频率稳定度绝对频率稳定度不应超过 10HZ3 额定输出功率峰包功率PEP平均功率用来标称F1B J2B的额定输出功率1 用来标称SSB发射机额定输出功率2 PEP是指发射机输入等幅双音信号时 在规定的互调失真小于一定电平下 SSB信号包络峰值处高频一周内的平均功率 3 PEP不能直接测得 通常测其平均功率 再依相应公式求得4 互调失真发射机工作于额定功率输出情况下 由其调制器 放大器及末级功放的非线性引起的新的谐波的失真 称为互调失真 以三阶互调影响最大 5 无用边带抑制对无用边带的抑制能力 取决于边带滤波器的性能 边带滤波器至少对无用边带衰减1000倍以上 6 载波抑制 又称载漏抑制 在载波位置上残留的载波电压幅度与SSB信号峰包电压幅度之比值 不能超过有用边带信号电压的千分之一 二 基本组成框图及各部分的作用1 基本组成框图2 各部分的作用1 激励器 将音频信号变换成射频SSB信号 2 功放与合成 对射频信号进行功率放大 3 自动天线调谐器 阻抗变换网络 完成功放输出与天线间匹配和调谐 以使发射天线获得最大的输出功率 4 控制微机 完成对整机各部分的控制 实现设备的通信功能及对设备的操作 5 电源 为整机提供各种工作电压 按要求使用的外接电源可以是AC110V或220V左右 也可以是DC 24V 二 组成要求1 广泛采用滤波法获取SSB信号 1 利用非线性变换原理 获得载波被抑制的双边带信号 2 边带滤波器 带通滤波器 根据需要选取其中一个边带信号 2 SSB信号必须在低电平处形成3 采用三次搬频的 高中频 方案1 高中频方案 指第三次搬频的输入频率高于发射机最高工作频率的方案 2 采用高中频方案 可有效抑制中频干扰4 各级放大器线性必须得到保证5 载频必须独立注入 便于形成R3E和H3E信号类型 3 2 3SSB发射机主要功能单元一 激励器其作用是形成满足发射需要的基本射频信号 这一单元主要由边带调制器 混频器 滤波器 放大器 键控电路及工作种类选择电路等构成 组成框图 1 频率合成器为SSB信号的调制提供高稳定度的载频 是激励器的核心部件 2 调制器与混频器工作原理相同 都是通过非线性作用产生各次谐波分量 差频分量及和频分量 再根据需要用相应滤波器选取所需频率分量来实现变频 常见的非线性元件有 二极管 三极管 场效应管和集成电路等 3 滤波器1 边带滤波器为带通滤波器 广泛采用晶体滤波器 2 常见滤波器有 高通 低通 带通 三种 另有带阻滤波器 不常见 4 放大器1 边带放大器 放大边带信号 2 中频放大器 分为两级 由线性放大器构成 主要完成对中频信号的放大 其性能的好坏 直接影响发射机的失真程度 5 键控电路 控制发射机是否工作 称为发射机的键控 1 船用组合电台集收 发于一体 工 作方式为单工或准双工 故其收发不能同时进行 2 控制部位 激励器电路的工作电压 功放电路中的工作电压 3 控制结果 键控信号出现 发射机工作 其消失时 发射机停止发射 6 工作种类的控制1 由面板功能键实现 选择所需的发射类型 其实质是连通设备内部的相关电路 2 不同的工作种类是通过载频重置实现的 二 功放电路功放级为高频宽带放大器 其基本组成为 2 末级功放是主要的功率放大级 由多个功放管构成多路放大器 3 功率分配与合成网络1 功率分配与合成网络 均是由宽带传输 线变压器构成的混合网络 其最大特点是 使各功率源相互隔离 任意一路损坏 均不会影响其他分路的正常工作 2 传输线变压器是将两根等长的高频损耗小的平行双线绞紧后 并绕在高导磁率 低损耗的高频铁氧体磁环上而形成的类变压器构件 其特点是通带宽 且频率越高能量传输效果越好 主要起耦合作用 4 功放的保护措施1 风扇 散热片等降温措施 2 继电器过荷保护3 自动功率衰减4 失谐时禁止发射三 自动天调单元作用1 实现功放输出与天线间的调谐和匹配 使天线能获得最大功率 2 保证功放级工作在安全状态 以免烧坏功放管 自动天调原理及要求1 自动天调由检测系统 执行系统和调谐网络构成 2 GMDSS要求SSB发射机的天调单元自成一个独立单元 且具有自动调谐功能 3 天调自动化 实现了电台的集中控制与遥控 同时也实现了扫频发射 复习思考题 1 通信系统的基本组成有哪些 系统带宽对通信有何影响 2 单边带通信有哪些特点 3 发射机中的键控电路起什么作用 3 4SSB接收机的基本组成一 基本组成接收机的基本功能1 选择信号2 放大信号3 变换信号基本组成框图 3 各部分的作用1 输入电路 选择信号 保护前端电路 2 高放电路 对RF进行适当放大 3 变频电路 混频 放大及滤波 4 检波电路 将RF还原成AF信号 5 低放电路 对AF信号进行功率放大 6 终端设备 包括话筒 DSC终端 NBDP终端 完成对信号的最终复原 7 AGC电路 使终端设备维持稳定的输出电平 8 频率合成器 为混频和检波提供稳定的本振频率 组合电台中 频合器为收发共用 二 接收机的干扰 噪声 干扰是指在接收机输出终端上呈现的任何我们所不需要的无用信号 按其来源可分为内部噪声和外部干扰两种类型 1 内部噪声 由机内的元器件产生的无用信号 主要取决于高放的性能 有热噪声和散弹噪声两种 2 外部干扰 来自机外的无用信号 主要有四种 1 工业干扰 由电气设备中电流或电压急剧变化引起 属脉冲干扰 对MF波段影响较大 2 天电干扰 由大气层中各种电骚动引起 以雷电为主 集中影响20MHz以下波段 3 宇宙干扰 来自宇宙空间各天体产生的电磁辐射 集中在30 60MHz 4 电台干扰 来自其他无线电发射台 因短波波段电台多 信道拥挤 故影响较大 2 噪声的表示1 信噪比 S N 信号与噪声的比值 通常用功率比来表示 S N PS PN特点 可说明信号的质量好坏 但不能反映出设备对信号质量的影响 2 噪声系数 NF 指当网络的输入端接上一个标准信号源时 其输入端信噪比Si Ni与输出端信噪比So No的比值 特点 1 理想情况下 NF 1 但实际上总是NF 1 这说明网络有损耗 2 既能说明信号质量的好坏 又能反映出设备对信号质量的影响 三 主要技术指标技术指标是用来评价一台接收机性能好坏的标准 灵敏度 指在满足一定输出信噪比 并使终端设备能获得有效工作的信号功率的前提下 接收天线上所必须感应的最小信号强度 1 是衡量接收机接收微弱信号能力的指标 2 内部噪声是影响灵敏度提高的因素 3 一般要求SSB接收机的信噪比应能达到3 1 10 1量级 2 选择性 指接收机选择有用信号 抑制干扰的能力 1 单信号选择性 又称小信号选择性 指对特定频率干扰信号的抑制能力 1 中频抑制比 对中频干扰的抑制能力 2 像频抑制比 对像频干扰的抑制能力 像频干扰是指与接收信号fs相对于本振 信号fL呈对称关系的干扰信号fm 即fL fs fifm fL fi 3 邻道选择性 抑制邻道电台信号干扰的能力 a 邻道选择性的好坏 主要取决于中放滤波效果的好坏 b 衡量滤波效果的好坏 用矩形系数指标 Kr f0 1 f0 7 1理想情况Kr 1c GMDSS要求接收机中放滤波器的矩形系数应为2 4 2 多信号选择性 又称大信号选择性 指对由强干扰引起的多种频率干扰的抑制能力 1 阻塞 由于非线性作用 强干扰使有用信号的输出明显下降 甚至完全收不到有用信号的现象 2 互调 由于非线性作用 两个或多个干扰信号产生相互间的组合频率 这些频率落入有用信号的通带内而形成的干扰 3 交调 由高放和混频的非线性产生 特点 干扰信号与有用信号同时出现 同时消失 4 倒易混频 强干扰与弱本振相混 3 5SSB接收机主要电路一 输入电路1 一般指由天线到高放级之间的电路 包括选频电路和保护电路 其作用是选择有用信号 抑制无用信号并保护接收机前端放大器 2 选频电路分为调谐式和固定不调谐式两种 其对中频干扰和像频干扰具有良好的抑制作用 但对邻道干扰却无能为力 3 保护电路可有多种保护措施 供设计时根据需要灵活选用 1 利用白炽灯分压限流 灯丝阻值特性 冷态阻值小 热态增大 2 利用正反向并联二极管双向限幅 3 陷波器 又称雷达滤波器 保护接入相当于低通滤波器的 型滤波器 主要滤除雷达干扰等高频信号 4 电子继电器保护5 氖灯分流信号电压低于起辉电压时 氖灯不起辉 电阻大 分流作用小 当信号电压大于起辉电压时 氖灯内发生气体电离并起辉 内阻变小 分流作用增强 6 选用动态范围大 耐压能力强的场效应管作为高放和混频管 二 高放电路由一级宽带放大器构成 主要是将微弱的RF信号进行放大 以满足混频的需要 若信号太弱 会产生严重的混频失真 使整机接收效果下降 三 变频电路变频部分采用超外差设计 基本框图如下 1 超外差 通过混频将各种RF信号变换成固定的中频 然后再对中频信号进行相关处理 2 组成方案 两次混频的高中频方案1 只采用两次混频 是考虑尽量减小混频失真的影响 2 高中频方案 指选用的第一中频高于接收机的最高工作频率 采用此方案主要为抑制中频干扰和像频干扰 3 增益分配原则 前低后高 一般接收机整机增益在100 140dB 而高放和低放级一般均在20dB左右 中放则在60 100dB左右 故接收机的整机放大能力和灵敏度主要体现在中放级上 增益 指放大器输出功率与输入功率比值的对数 用来表示功率放大的程度 也指电压或电流的放大倍数 dB 即分贝 是计量声音强度或电功率相对大小的单位 分贝数值等于音强或功率比值的常用对数乘以10 4 整机的选择性如何 很大程度上取决于两级中放滤波器的性能 5 边带滤波器 又称中频带宽选择电路 1 边带滤波器接在末级混频器的后面 由几个不同通带的带通滤波器组成 用于对不同类型的信号进行滤波选择 2 通信中常选的几种边带滤波器带宽J3E和R3E 3KHzDSC和NBDP F1B 1KHzH3E及调幅话 6KHz 四 检波电路和低放电路检波电路的作用是还原调制信号 对调幅信号检波 多采用二极管幅度检波法 而对SSB信号检波则采用同步检波 也称乘积检波 其实质是通过非线性作用后由滤波器选取信号 低放电路主要是对信号进行功率放大 以推动扬声器或耳机工作 或经匹配输出后 将信号送往DSC或NBDP终端 五 AGC电路1 AGC电路是个负反馈控制环路 其作用是当输入信号大小变化时 能使各放大级的增益及时得到相应调整 以保证输出稳定 2 AGC电路由控制电路和受控级构成 AGC电压一般由二中放的输出信号提取 3 SSBAGC控制原理框图 1 特点 SSBAGC电压由边带信号提取 而边带信号不会连续存在 但若放大级不能及时而连续地受控 会导致增益突升而出现噪声腾起 2 对SSBAGC的要求 1 AGC电压的建立要快 其充电时间常数一般在0 001 0 01s 2 AGC电压一旦建立 必须能自动维持一定的时间 以保证在讲话的间歇期各放大级仍连续受控 故其放电时间常数较大 一般要求在20 30s 3 必须具有分辨能力 可判断何时是讲话的间歇 何时为通信结束 以保证在通话结束后 AGC电压能快速恢复到零状态 以便使接收机能以最高增益重新回到正常值守状态 以高灵敏度接收新的信号 一般规定通话的间歇时间为0 5 1 5s 超出此范围 AGC电压将快速放掉 t u 六 组合电台日常维护1 熟知设备外部供电情况 当出现异常时应能立即切断外部电源 2 使用中应留心观察发射指示灯及显示窗口 随时了解设备的工作状态 3 绝对禁止让设备带病工作 4 通信结束 应断开收 发天线并将其接地 5 尽量避免在有雷电的天气长时间使用设备 6 长时间无通信任务时 应适当开机防潮 7 操作时 按键不要过于用力 3 6船舶常用天线一 天线特性1 天线是辐射或接收电磁波的装置 是能量