第三节 船用SSB通信设备

1、第三节 MF/HF船用SSB通信设备3.1 SSB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-频率纵坐标-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)

2、系统带宽越大,单位时间内传输的信息量也越大。信源部分发信设备传输介质接收设备收信终端(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=2 Fmax3)特点:_2.SSB信号1)频谱2)带宽: B=Fmax-Fmin3)特点:(1)已调波

3、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

4、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3.2 SSB发射机的基本组成一、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)激励器将经处理后的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激励器功放与合成自动天调控制微机电源 大以保证辐射出高能射频波。3)自动天调阻抗变换网络,完成功放

5、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、组成原则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

6、立注入,便于形成R3E和H3E信号类型三、发射机主要技术指标1.峰包功率PEP1)SSB发射机以峰包功率标称其额定输出功率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2.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。3.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。4.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。3.3 SSB

7、发射机主要功能单元一、激励器 激励器单元是SSB发射机主要单元电路之一。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。1. 组成框图边带调制器边带滤波边带放大第一混频带通滤波第一中放第二混频低通滤波第二中放FRFto PA2. 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,广泛采用单片晶体滤波器。 2）低通滤波器为LC滤波器。

8、 3）常见的滤波器有：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,提高其 电压幅值。 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：键控信号出现时，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

9、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1. 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,均是由宽带传输前置放大器功率分配网络末级功放功率合成网络FR ExTo ATU 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

10、。 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1. 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。2. 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。3.4 SSB接收机的基本组成一、基本组成1. 接收机的基本功能 1) 选择信号 2) 放大信号

11、3) 变换信号2. 基本组成框图输入电路高放电路变频电路检波电路低放电路终端设备AGC 电路频率合成器3. 各部分的作用 1) 输入电路选择信号、传递信号、 保护接收机前端电路。 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 大以推动终端设备工作。 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）1. 干扰也称噪声,是指

12、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，主要取决于第一级放大器（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的各种电骚动引起。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3060MHz。 (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

13、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。 即Si / NiSo / NoNF= 特点： 1) 理想情况下，NF=1。但实际上总 是NF1，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。1. 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

14、，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3:110:1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=fi fm-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

15、的好坏。b. 衡量滤波效果的好坏，用矩形系数指标。 Kr=f 0.1/f 0.71 理想情况Kr=1c. GMDSS要求接收机中放滤波器的矩形系数应为24。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。3.5 SSB接收机主要电路一、输入电路1. 一般指由

16、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

17、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：第一混频第一中放一中放滤波第二混频边带滤波器第二中放二中频滤波AGC电路频合器去检波送高放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

18、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100140dB，而高放和低放级一般均在20dB左右，中放则在60100dB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

19、，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R3E3KHz DSC和NBDP（F1B）1KHz H3E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

20、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. SSB AGC控制原理框图：分压网络分辨电路时间常数AGC放大AGC检波高放一中放二中放1）特点：SSB AGC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，回导致增益突升而出现噪声腾起。2）对SSB AGC的要求 （1）AGC电压的建立要快，其充电时间常数一般在0.0010.01s。 （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2030s。 （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0.51.5s。超出此范围，AGC电压将快速放掉。总之，SSB AGC的特点，可归纳为“快充慢放”四字。存在时间维持时间恢复时间建立时间六、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