地面通信系统原理与业务.ppt

1、第二章无线电通信基础 本章的重点与难点 了解无线电通信的基本原理掌握电波的主要参数与调制的基本原理掌握通信方式与发射类别通信系统的组成元素无线电波段的划分及传播特点HF与电离层的关系天线与传播的基础知识频率 频道 信道 同频与异频 单工与双工本章的教学方法 课件与板书相结合 1 第一节地面 无线电 通信基础知识P27 一 无线电通信 利用无线电波做为媒介将诸如文字 符号 声音及图像等信息向空间传播的通信称为无线电通信 二 通信的过程 在发射端为了进行信息的无线电传递 首先要把各种信息转变为电信号 但这种电信号的频率很低 不能通过天线进行远距离的发射 必须利用高频率的电磁波 并设法将信息信号装载

2、在高频率无线电波上 才能通过合适的天线将信息传向远方 在接收端 通过接收设备 把接收到的无线电波还原成原来信息 2 无线电通信基础知识 什么是无线电波 无线电波实质上是一种电磁波 它的传播过程就是交变电磁场向前波动的过程 换句话说 无线电波的传播就是交变电磁场的传播 频率与波长的关系波长是指无线电波在一个周期内传播的距离 速度是指每秒钟内无线电波传播距离频率是指电波每秒钟振动 重复 的次数三者关系 f 为波长 为频率 为周期 为电波传播速度 自由空间为光速 3X108M S 3 三 无线电通信组成元素及电波的参数 1 通信系统组成的主要元素 信号源 发射设备 传输信道 媒介 接收设备 收信终端

3、 2 无线电波的主要参数 频率F 幅度A 相位P 电波的特性由这三个参数所决定 任何一个参数发生变化都会改变电波的特性表示式 Uc t UcCOS t c 其中Uc t 瞬时值Uc 振幅角 频率 c 初相位3 电波传播的速度是30 0000KM S 与光速相同4 频率 HZ f与周期T的关系 f 1 T或T 1 f5 波长 M 速度X周期 速度 频率 S 如搜救雷达频率9GHZ的波长为 3cm 6 频率单位的换算 1KHZ 1000HZ 1000KHZ 1MHZ 1000MHZ 1GHZ 4 波 无线电波 形参数图 5 通信系统组成示意图 6 调制 信息能否通过天线直接辐射 根据电波传播及天线

4、理论 只有在天线的有效长度为流过天线的交流电波长的1 4以上时 才有辐射电磁波的可能以话音为例 f 300 3400Hz 波长 1000 100KM要用1KM以上长度的天线来辐射 这是不现实的即使辐射出去了 各发射台的信号频率都相同 相互叠加在一起 无法选择接收 所以 信息必须用高频运载 才能经天线辐射 这样 f变大 波长变短 天线也较小 不同发射台可采用不同的高频 彼此间可互不干扰 7 无线电波段的划分 波段名称波长范围频率范围频段名称超长波10 000 100 000m30 3kHz甚低频VLF长波1 000 10 000m300 30kHz低频LF中波100 1 000m3000 300

5、kHz中频MF短波10 100m30 3MHz高频HF米波1 10m300 30MHz甚高频VHF分米波10 100cm3 000 300MHz特高频UHF厘米波 微波 1 10cm30 3GHz超高频SHF毫米波1 10mm300 30GHz极高频EHF亚毫米波1mm以下300GHz以上超极高频1GHZ 10GHZ为空间通信最佳波段 卫星通信频率 水运无线电通信频段 MF 415 4000KHZ 415 530KHZ 2MHZHF4000 27500KHZ VHF 156 174MHZ 8 一 频率f与频道CH 1 频道 CH channel 是频率 f frequency 的一种表示方式

6、通信时常用频道 CH 来表示具体的一对接收和发射频率 方便于实际操作中频率的输入与调取 2 注意 不同的通信方式 虽然频道一样但其所对应频率是不同的 在制造通信设备时 生产厂家就将各种不同的通信方式的频道及其所对应的频率就固化在设备中 方便于使用 9 二 地面通信的频率与频道 1 水上移动业务中地面通信的工作频率的波段主要有 VHF HF MF 在这些波段中 通信方式可分为电话 电传通信及DSC 数字选择性呼叫 通信等级又分为遇险 紧急 安全通信的特殊频率和频道 2 VHF波段 1 工作频率范围 156 174MHZ2 频道 共分为57个频道 CH01 28 CH60 88 其中06 08 1

7、7 67 74 77为单工 收发同频 其余为双工信道 3 遇险与安全频道 CH16 R T 无线电话 156 8MHZ CH70 DSC 数字选择性呼叫 156 525MHZ 4 在VHF频道中 有的频道是异频的 有的是同频的 相邻之间的频道宽为25KHZ 而异频频道的收发频率之间差为4 6MHZ 3 HF波段 分为4 6 8 12 16 22 25MHZ几个频带 每个频带内 分别按RT NBDP DSC来划定频道 其表示方法为 CH04001或CH401等 10 二 地面通信中频率 频道与通信方式 11 一 地面通信系统的遇险安全频率表 12 电波传播的主要途径与特点 1 电波传播的主要途径

8、 天波 地波 空间波三种 2 地波传播 地波传播是指电波沿地球队表面传播 通常波长越长 绕射距离越远 绕射地面障碍物的能力愈强 衰减愈小 因此当无线电波其波长与障碍物尺寸相比拟时才能发生绕射的特性 白天中波主要靠地波传播 晚上既可靠地波又可靠天波传播 3 空间传播 在VHF中 当发射天线和接收天线均高出地面一个波长以上时 海上为5 10 即可忽视地面的作用 主要是通过空间波及地面反射波进行传播 VHF和微波主要靠空间波传播 4 天波传播 HF无线电波 主要是通过电离层的反射进行远距离的传播即天波传播 也叫电离层传播 短波主要靠天波传播 13 第三节电波传播与电离层 1 电离层是由于大气层受到太

9、阳及各种辐射发生电离而形成了一种电离场 这种电离场会因时间季节等因素的变化而变化 高度不同电离浓度也不同 2 电离层一般可分为D E F1 F2四层 3 D层离地球最近 F2最远 D层和F1层通常是白天存在 晚上消失 4 D层对MF的传播影响较大 在白天MF的部分电波被其吸收 所以传得比较近 在夜间D层消失 所以传播比较远 5 电波在天波中传播如同光对于玻璃一样 产生反射 折射 散射影响天波的传播途径 而引起电波传播中的各种衰减的现象 14 图2 5电离层结构概况 15 电离层的规则变化 昼夜 季节 地理位置不同 电离层分布也不同 要根据具体情况选择合适工作频率 日变化D 白天出现 晚上消失F

10、1 白天出现 晚上与F2合并为一层F2 白天 晚上都存在波长越长 频率越低 电离层浓度越高 电波衰减越大 频率愈高 穿越电离层能力较强 晚上 较高频率的短波易穿越电离层 故中午选用的频率应高于晚上 16 一 电波的传播与电离层 1 利用电离层与无线电波传播的特性 1 白天使用较高的频率 晚上用较低的频率 2 远距离用较高的频率 近距离用较低的频率 3 为了顺利完成通信 在不产生越距的情况下选择通信频率是越高越好 通常是可选最高频率的80 90 为最佳通信频率 2 短波的衰落原因 由于电波的反射次数不同和漫反射引起的 3 克服衰落的方法 一方面 在接收机增设自动增益控制 使输出信号的强度不随输入

11、信号强度改变另一方面 采用特种天线 抗衰落天线 以抑制天波的产生4 由于HF的频率范围广 通常把HF分为几个频带 即4 6 8 12 16 18 22及25MHZ8个频带 其中8MHZ及12MHZ是短波通信中最好用的频带 特别是8MHZ频带 17 电离层的变化规则昼夜 季节 地理位置不同 电离层分布也不同 要根据具体情况选择合适工作频率 波长越长 频率越低 电离层浓度越高 电波衰减越大 频率愈高 穿越电离层能力愈强 18 长波与超长波传播特点 超长波频率范围3 30kHz 波长100 10km 长波频率范围30 300kHz 波长1 10km 特点 主要是地波传播 传播稳定 由于波长很长 地面

12、的各种参数对其传播影响很小 而它的缺点也大见p30 19 一 中波传播 1频率范围300 3000kHz 波长100 1000m白天 地波传播 由于D层的吸收不能靠天波传播晚上 D层消失 可以靠E层反射 这时地波和天波同时存在存在衰落现象 地波和天波的叠加 多径传播 2克服衰落的办法 一方面 在接收机增设自动增益控制 使输出信号的强度不随输入信号强度改变另一方面 采用特种天线 抗衰落天线 以抑制天波的产生 20 二 短波传播 1地波传播 传播距离小于100KM 陆地 150km 海上 天波传播 全球电波穿过E层在F层反射 损耗主要在E层 损耗与频率有关 频率越高 损耗小频率太高 不再被反射回地

13、面 最高可用频率 使电波恰好能折回地面的频率实际使用频率为最高可用频率的80 90 21 短波传播特点 a地波传播衰减快 传播距离近b天波传播距离远 但信号不稳定 白天电子浓度大 使用较高频率 晚上电子浓度小 使用较低频率 c存在衰落 信号到达同一接收点的途径不同及电波传播中的散射效应 多径传播 漫反射 导致接收时的相位差不同 同相相加 反相相消 采用AGC 自动增益控制 电路 d存在寂静区 电波依靠地波传播的距离较近 经电离层反射到地面的第一个反射波又远远超过地波所能到达的地区 在二者间有一个环形区收不到信号 降低频率 功率 22 超短波和微波传播 超短波和微波主要是靠空间波和穿透电离层在外

14、层空间的传播方式传播 由于他们的频率很高 一般不能被电离层反射回来而是穿过电离层奔向无边无际的太空 同时它们的地波衰减极大 也不能像中 长波那样沿地球表面传播 只能靠空间波传播 由于受地球曲率的影响 一般只能传播几十海里 如海上VHF波段 通信距离在20海里左右 23 调制与解调的概念P32 基带信号 信号的频谱集中在零频附近 是原始信号 也称调制信号 指由信息源发出的信息经电路变换得到对应的电信号 通带信号 信号的频谱集中在载频附近 调制 把基带信号转换成通带信号的过程 该过程使载波的某个参数随基带信号而变化 解调 把通带信号转换成基带信号的过程 与调制过程相反 也称为检波 解调是调制的逆过

15、程 24 调制分为模拟调制和数字调制 模拟调制 按照随调制信号的高频载波参数 幅度 频率 相位 的不同 调制方式可分为振幅调制 调幅AM 频率调制 调频FM 相位调制 调相PM 而调频和调相又常称为 角度调制 因为频率与相位的变化都可归纳于载波角度的变化 单边带 SSB 调制是调幅系统中的一种传输形式 数字调制 实现数字调制的方法通常用键控法 即用数字基带信号去控制正载波信号的振幅 频率或相位 实现了移幅键控 ASK 移频键控 FSK 移相键控 PSK GMDSS中的NBDP和DSC系统都采用了移频键控的调制方式 在INMARSAT系统中采用了相移键控的调制方式 而原来的MORSE电报通信方式

16、属于移幅键控的调制方式 25 四 无线电通信的调制方式与发射类别P35 1 调制方式 调制指的是将信息信号搬移在某高频载波上 使调制电波的特性随信息信号的变化发生相应的变化 根据调制的参数不同 可以分为四种主要的方式 调频FM 调幅AM 调相PM 此外 还有综合调制方式 如调角制GM等 模拟调制的方式幅度调制 被控制的参数是载波的幅度信息线性频率调制 被控制的参数是载波的频率信息相位调制 被控制的参数是载波的相位信息频率与相位调制统称为角度调制 载波频率要远远大于调制信息的频率 26 发射类别P37 2 发射类别 发射类型是表示信息与载体之间相互关系及传播方式的一个标示 由字母 数字 字母的结

17、构来表示 第一个字母 表示的是主载波的调制方式 其表示方法 A 双边带 H 单边带载波 R 单边带减幅载波 J 单边抑制载波 F 调频 G 调相 中间的数字 表示的是调制信号的性质 1 不用调制副载波 2 利用调制载波 3 包含模拟信息的单信道 第二个字母 表示的是所发信息的类型 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 27 五 地面无线电通信系统中常用的发射类型 H3E 单边带SSB全载波无线电话R T 调角制R3E 单边带SSB减幅载波无线电话R T 调角制J3E 单边带SSB抑制载波无线电话R T 调角制F3E 调频无线电话 用于VHFR T G3E

18、调相无线电话 用于VHFR T F1B 移频键控FSK电报技术 用于MF HFDSC NBDPJ2B SSB收发信机专用的FSK电报技术 可用于MF HFDSC NBDP G2B或F2B 用于VHFDSC 28 第二节电波与频率 1 频率在3000GHZ以下的电磁波 称为无线电波 2 在GMDSS中主要波段有 1 中频MF 300 3000KHZ 中波 2 高频HF 3 30MHZ 短波 3 甚高频VHF 30 300MHZ 超短波 4 微波 用于空间通信 微波又分为L波段 1 2GHZ C波段 4 6GHZ X波段 8 9GHZ S波段 3 4GHZ 等 3 1GHZ 10GHZ为空间通信最

19、佳波段 29 SSB信号产生的机理P35 设调制信号为单频信号U t V mcos t 载波为Uc t VCcos ct 根据调幅的定义 则可得调幅信号的表达式为 UAM t VC V cos t cos ct 令M V VC称为调幅系数或叫调幅指数 M 1 当M 1时 说明调制信号的幅度大于载波信号的幅度 这时载波的幅度就不能按调制调制信号的幅度大小的规律变化 从而产生调制失真 不能获得正常的调幅波 30 1 数学表达式 31 载波 调制信号 已调波瞬时值 单音频调幅p34 32 2 单音频调幅的波形图 调幅波的外包络反映了调制信号的变化规律 解调 检波 包络检波器 双边带调 幅 制原理示意

20、图 33 这是利用一个音频的电信号来调制一个高频等幅无线电波后 所产生的双边带无线电高频已调 幅 无线电波 在这个波中 其频率为高频等幅无线电波的频率 但其幅度的变化受音频电信号的控制 随其变化而变化 所以 就具有了音频电信号的特征与信号了 但从图中可以看出 这种波形中 有完全对称的多余的半波 34 3 单音频调幅信号的频谱及带宽 正弦波调幅信号的频谱图 调幅过程实际上是一种频谱搬移过程 即将调制信号的频谱搬移到载波附近 成为对称排列在载波频率两侧的上 下边频 幅度均等于载波 USB LSB有用信号是 SSB带宽B 2W Wc 35 4 普通调幅波的功率关系 载波功率 每个边频功率 上边频或下

21、边频 在调幅信号一周期内 AM信号的平均输出功率是 边频功率之和最多占总输出功率的1 3调幅波中至少有2 3的功率不含信息 从有效地利用发射机功率来看 普通调幅波是很不经济的 UAM t VCcos ct 载波 1 2MVCcos c t 上边带 1 2MVCcos c t 下边带 从式中我们可以得出结论如下 1 调幅信号振幅VC 1 Mcos t 的变化 包络 完全反映了调制信号的变化规律 即随着调制信号幅度的大小而变化 2 调幅波包络内的高频振荡相位是连续的 其高频振荡的频率为载波频率fc3 单音频调制的调幅信号由载频fc 上边频fc F 下边频fc F三个频率分量组成 要传递的信息 即调

22、制信息仅包含在上 下边频之中 36 4 上 下边频对称地分布在载频的两侧 振幅不超过载波振幅的一半 5 调幅波所占的频带宽度B 2F 通过对调幅波性质的分析可以看出 正常的调幅信号是一个含有载波的双边带信号 载波中不含任何有用的信息 通信的目的就是传递信息 由此用两个边带传递相同的信息是不必要的 实际通信中完全可以仅传输一个边带 这种抑制掉载波和一个边带 仅发射一个边带的通信就是单边带通信 船用SSB采用的是上边带 SSB信号产生的方法通常有滤波法 相移法和相移滤波法三种 37 第一节SSB通信的基本概念p35 一 单边带信号的调制原理 从频谱观点看 单边带调制实质上是一个频率线性搬移过程 当

23、调制信号振幅和频率变化时 所产生的单边带信号的振幅和频率作相应变化 从这个角度讲 单边带信号是一个调幅调相波 调角制的调制方法 二 SSB与调幅波相比有如下特点 1 占用的频带窄 2 发射效率高 如载波的平均功率为Pc则两边频的平均功率之和为1 2M2Pc当M 1时有用的功率仅为总功率的1 3 3 抗选择性衰落能力强 4 抗干扰性能好 5 设备组成较复杂 38 SSB信号示意图 39 fs fc J3E R3E fusb H3E fc A3E 频谱图 fdsb H3E 实际 如话音 信号的调幅 多音频 40 VAM w W VAM w Wc Wc 300 3400 载频与所要传递的信息无关 即

24、载波不传递任何信息 所传递的信息只包含在边带中 且上下边带含有同样的信息调幅波包络与调制信号的波形完全一样 填充角频率为载波角频率调幅波占有带宽为调制信号中的最高频率的两倍 调幅波的每一边带中都含有所需传递的全部信息 所以只传递一个边带就行了 这就是单边带通信 41 42 3 1 1 2单边带信号SSB信号产生的方法通常有滤波法 相移法和相移滤波法三种 43 特点 SSB的频率与有关 是在频域上线性搬移到SSB的幅度随V 变化而变化 无V 时也没有SSB信号输出包络并不反映调制信号变化的规律 双音SSB信号等幅双音信号 两个等幅的频率相隔几百HZ的信号特点 包络过零点时 相位突变180度 44

25、 等幅双音SSB信号特点 SSB的幅度随调制信号V 变化而变化 无调制信号V 时也没有SSB信号输出包络并不反映调制信号变化的规律SSB的频率与 有关 是 在频域上线性搬移到 c 包络过零点时 相位突变180度 45 46 结论 SSB信号振幅与调制信号的振幅成正比 无调制信号时 SSB信号输出为零 SSB信号填充角频率随调制信号变化而变化所以 SSB信号是调幅调频波 3 SSB的频率与 有关 是 在频域上线性搬移 所以 调制信号时不能用倍频器 会引起非线性失真 只能用混频器 带宽 3 1 2SSB通信的特点p36 优点1 占用频带窄SSB只利用调幅信号中的一个边带进行通信 频带最多只有AM制

26、的一半 可增加信道数一倍以上 2 发射功率有效利用率高边频功率之和最多占总输出功率的1 3 调幅波中至少有2 3的功率不含信息 从有效地利用发射机功率来看 普通调幅波是很不经济的 47 3 抗选择性衰落能力强选择性衰落 信号忽强忽弱 时有时无现象 原因 电波传播时 使信号中的不同的频率分量遭到了不同的衰弱 它会破坏信号频谱中各分量间的大小及相位关系 AM 两个边带及载波之间的幅度与相位关系遭到破坏 载波功率大 影响更大 SSB 没有载波 频带又窄 各个频率分量间无直接的幅度和相位依从关系 影响不大 SSB语音通信由于衰弱便某些频率成分接收不到 这对可懂性影响不大 48 缺点1 对载波的频率稳定

27、度要求高GMDSS要求岸台或船台 频率误差容限不得超过 10Hz SSB要覆盖整个工作频带 这就要求提供几万个稳定的频率 可利用频率合成技术来解决 49 2 对边带滤波器要求严格对发射端载频的衰减达到40db以上 无用边带的衰减要达到60db 平衡调制器对载频只能达到20 30db 对残留载频和另一边带的抑制要由边带滤波器来承担 须采用Q值高的晶体滤波器或机械滤波器 50 3 对收发设备的线性要求高搬频和放大要求保持严格的线性 否则会失真 功放输出级须工作在甲乙类 AB类 所以 SSB设备结构复杂 制造困难 价格较高 51 SSB通信的基本概念p37 三 SSB通信同样的也有如下缺点 1 对载

28、频的频率稳定度和精确度要求高 最大频率偏差为 10HZ 2 对边带滤波器要求严格 3 对收发设备的线性要求高 四 常见的单边带无线电话的发射类别 1 H3E 可以与A3E相互兼容 2 R3E 主要用于与飞机电台通信 这主要是考虑到多谱勒效应 3 J3E GMDSS实施后水上移动业务的主要通信类别 52 SSB通信的基本概念 3 五 由于单边带信号J3E中载波被抑制 所以单边带信号的功率是用峰包功率来计算的 六 单边带信号是利用乘积调制器 环形调制器或平衡调制器 来进行调制的 在调制中载波被抑制掉 所以当没有语音信号 调制信号 时 输出功率为零 七 边带信号一般是在低电平 低频率的状态下产生 以

29、得到一个稳定的边带信号 然后再对这个边带信号进行搬频及功率放大 使其达到发射所需的频率及功率 八 船用SSB采用的是上边带 53 第二节SSB TX组成方框图P69 70 54 单边带SSB TX的主要技术指标 1 工作频率和发射种类 工作频率范围 1 6 27 5MHZ 发射种类应包括J3E R3E H3E 电话 和FIB NBDP J2B DSC 2 频率稳定度 频率稳定度应不超过 10Hz 相对频率稳定度应在10 6 10 7数量级以上 3 额定输出功率 当发射种类为J3E R3E H3E时 SSB额定输出功率用峰包功率表示 当发射种类为F1B J2B时 SSB额定输出功率用平均功率表示

30、 在满足通信的前提下 要尽量选择较低的发射功率 55 SSB TX的主要技术指标 4 互调失真 由于设备内部的调制器 放大器和末级功放器的非线性作用会产生无用的互调频率成分 从而对有用的边带信号产生干扰 这就是互调失真 其中三阶互调成分最靠近有用边带 而且幅度较大 所以影响最大 SSB发射机总的互调失真主要取决于末级功率放大器 为了减少这一失真 功率放大器的工作状态应工作于非线性失真较小的甲类或甲乙类 也称A类或AB类 5 无用边带抑制和载波抑制船用SSB通信规定发射上边带 下边带是无用边带 对这一边带的抑制称为无用边带抑制 该指标取决于边带滤波器的滤波性能 边带滤波器至少对无用边带衰减100

31、0倍以上 56 一 SSB TX各级的作用 1 一 单边带发射机的主要任务 将被传送的音频信号变换为射频单边带信号 由激励器完成 并将之放大到所需功率 由功率放大与合成电路完成 经配谐 阻抗匹配及频率调谐 由ATU完成 后由天线发射出去 二 激励器主要由单边带调制电路和边带滤波器组成 1 调制器 通常采用的的六端网络的环形调制器 即平衡调制器或乘积调制器 其输出的是载波被抑制的双边带信号 57 一 SSB TX各级的作用 2 2 边带滤波器 主要的作用是滤掉不需要的边带 使其成为所需的边带信号 三 由于受滤波器特性的限制 不可能通过一次调制就把频率提高到所需的发射频率 通常是采用三次调制 即搬

32、频 的 高中频 方案 四 激励器中的滤波器 调制器后的滤波器 为了得到稳定准确的边带信号 通常采用的是晶体滤波器 58 一 SSB TX各级的作用 3 五 调制混频 1 第一混频后 通常采用的是LC带通滤波器2 第二混频后 为了简化电路 一般采用的是低通滤波器 六 由于船上采用的是上边带 所以在三次搬频方案中 通常是两次下边频 一次上边频 即 或三次上边频即 七 达到发射所需频率的边带信号 还应进行功率放大 考虑到SSB信号对线性要求较高的需要 通常功放电路采用的是功率合成技术 同时功放电路一般采用的是甲乙类放大电路 59 二 激励器 SSBTX的心脏 一 激励器的作用 1 调制 使信息信号变

33、成边带信号 2 产生发射所需要的各种不同类型的SSB信号 如 H3E R3E J3E等 3 将信号频率从音频搬移到所需的发射频率上 4 对SSB信号进行初步的放大 二 激励器的一般组成 调制器与边带滤波器 60 激励器原理组成方框图 61 调制器 晶体滤波器 混频器1 LC带通滤波器 混频器2 低通滤波器 晶体振荡器及频率合成器 产生高频载波 输出为载波被抑制的双边带信号 输出为载波被抑制的单边带信号 输出为载波被抑制的双边带信号 输出为载波被抑制的单边带信号 输出为载波被抑制的 上 单边带信号 调制信号 功率放大 三 TX的高中频方案与低通滤波 一 通常在SSBTX的最后一级搬频电路后采用的

34、是低通滤波器 只让30MHZ以下的频率可以通过 二 SSBTX通常采用 高中频方案 即最后一级混频电路中 使输入频率 称为中间频率 比发射机的最高工作频率30MHZ还高 混频后的滤波器只要采用LC带通滤波器 就可以得到所需频率的上边带信号 62 三 TX三次搬频的高中 间 频方案 63 调制器 晶体滤波器 第二次搬频 带通滤波器 第三次搬频 低通滤波器 第一次搬频选取下边频 第二次搬频选取上边频 第三次搬频选取下边频 fa fc1 1 4MHZ fc2 43 6MHZ fc3 45 75MHZ fo 0 30MHZ fa fo 0 30MHZ 四 搬频次数与上边带通信 1 为了能让边带信号达到

35、所需的工作频率 通常采用多次搬频的方法 这主要是考虑到边带滤波器的限制问题 通常采用的有三次或四次搬频的方法 2 如果是三次搬频 一般是二次选下边频 一次选上边频 如果是四次搬频 即二次下边频 二次上边频 3 但最后经低通滤波器后输出的只采用上边带 USB 因为海上移动业务规定只采用上边带通信 64 四 功放级及功放电路 1 功放级的作用 主要是对由激励器送来的 频率达到要求的SSB信号进行功率放大 以便通过天线进行发射 2 功放级一般由三种不同的电路组成 他们是 1 前置宽带放大 采用共基共发电路 便于加宽通频带 2 推动级 一般采用传输线变压器放大电路 主要是给最后的功放电路足够的激励电压

36、 3 功放级 一般采用全固化的功率合成器 由于线性放大的要求较高 功率放大器的工作状态应工作于非线性失真较小的甲类或甲乙类 也称A类或AB类 65 五 ATU的作用 一 ATU是天线自动调整单元的缩写 它主要的作用有 1 自动完成功放的等效负载回路与工作频率谐振 即自动调谐 2 自动完成强放级的等效负载回路谐振阻抗等于强放管的动态内阻 即阻抗匹配 二 ATU由检测单元 天线调谐单元 微处理器 驱动电路及继电器等组成 SSB发射机的频率范围为 400KHz 27 5MHz 66 67 第三节SSB RX组成方框图p70 输入保护电路 输入电路 高频放大电路 混频电路 第一中放 混频电路 第二中放

37、 同步检波 噪声抑制 低频放大 喇叭 频率合成器 AGC控制电路 1 选择信号 2 放大信号 3 变换信号输入回路 选择有用信号 抑制无用信号 高频放大 天线来的微弱 微伏级 信号进行放大 抑制像频 中频干扰 提高信噪比不可能放大很大 接收进来的噪声等也大 68 混频 本振和接收信号经过非线性作用 差变出一固定中频 从而使放大器选择性 放大倍数大大提高中频放大器 进一步放大中频信号 并抑制邻近频率的干扰 解调器 检出原来的调制信号 不能用包络检波器要用乘积检波器 AGC电路 当接收机输入信号电压改变时 使接收机增益自动改变以保证输出电压基本稳定 69 第三节单边带接收机SSB RXP70 一

38、SSB RX一般是采用超外差 超外差式接收方式容易抑制中频干扰信号 接收方式 首先将不同的高频信号频率变换为固定的中频 然后通过同步检波器进行了解调 恢复后的音频信号经过低放后输出 在接收 处理信号的过程中采用的是高中频方案以提高接收机的抗中频 镜频干扰能力及选择性 70 SSB RX的组成 二 所谓的 高中频 方案 即第一中频频率高于波段的最高频率 30MHZ 3倍以上 这不仅能大大提高抗中频及像频干扰的能力 还可提高接收机的选择性 注 其中第一中频频率是决定中频干扰的参数 三 接收机通常由以下部分组成 1 信号选择电路 输入保护电路 输入电路 高频 射频 放大电路 2 中频放大电路 一般有

39、二级或三级中频放大电路 频率合成器 解调器 3 低频放大电路及音频功率放大器 AGC电路 4 电源 71 四 SSB RX各级的作用 1 1 输入电路 1 利用电波谐振的原理 选择出所需的信号频率 2 输入保护电路 用于避免强信号及雷达信号对接收机的破坏 2 射 高 频放大电路 对接收到的比较弱的高频信号进行前期放大 但增益不是太大 以便较弱的射频信号能被放大到进一步处理所需的功率 72 常见的输入保护电路 一 利用白炽灯或氖管灯对于大电流强电压信号会产生较大电阻的特点 在天线输入端并接 可以起到保护输入电路免受强信号 如雷电 冲击的危险 二 利用二极管的正反向导通与截止特征 在输入端并接一个

40、反向二极管偏置电路 在强信号时 二极管正向导通 使强信号旁路接地 三 利用在输入端并接一个低通滤波器 大电容 可以对来自近处的雷达波信号进行高频旁路 起到保护输入电路不被强雷达信号的冲击 73 74 四 SSB RX各级的作用 2 3 中 间 频放大电路 1 这是接收机中最主要的电路 接收机的质量主要取决于中放电路的质量 接收机的增益及整机的噪声系数主要取决于中频放大电路 2 中放电路 一般采用的是固定的中频频率 所以 电路的性能比较稳定 有利于提高接收机的整体质量 3 每级中放都有三种不同用途的电路 即混频器 滤波器及放大电路 4 高中频方案 通过第一混频级把接收信号频率转化为固定中频时 中

41、频频率不降反升 甚至高于发射机的最高工作频率 30MHZ 之上 以避免产生中频干扰 75 四 SSB RX各级的作用 3 4 解调器 一般采用的是与发射机中的调制电路相同的电路 只是输入与输出的端口不同1 当两个输入端频率分别为f1 F与f2时 输出端频率为f2 f1 F 与f2 f1 F 这时的电路称混频器 2 如上述电路中f1与f2相等 或同步 则输出为 2f1 F及 F 此时电路就称解调器 用低通滤波器后续就可取出原始信号 F 可见本振频率的稳定度及准确度是十分重要的 5 低放电路及功放电路 主要的作用就是把还原出来的音频信号进行电压及功率的放大 以便足够大的能量来推动扩音器发出声音 7

42、6 四 SSB RX各级的作用 4 6 AGC控制电路 自动增益控制 1 其作用是使接收机能自动适应外来信号强弱的变化 能保持接收机输出基本稳定 且保证信号不过载 不失真 而且控制速度要跟得上信号的变化 2 AGC的控制电压从解调器之前的边带信号提取 采用独立的AGC检波器 边带信号检波后输出直流电压作为控制电压控制受控级的静态工作点从而达到控制其增益 3 AGC电路的特点是 具有快充 慢放 快恢复的特点 用时间常数表示 充电的时间常数小 放电的时间常数大 恢复的时间常数小 4 AGC时间常数一般分为 快 慢 关闭 接收调幅信号应选择快档 接收SSB电话 如J3E类型 应选择慢档 77 AGC

43、电路中充放电时间曲线 78 快充 慢放 快恢复 时间t 幅度A AGC电路原理框图 79 输入电路 高频放大电路 AGC延时放大电路 前级中放电路 末级中放电路 乘积检波器 AGC检波电路 控制电路 被控制电路 边带信号 接收机各部分的作用 AGC电路的作用是 当输入信号电压变化很大时 进行自动调整 保持接收机输出功率几乎不变 以确保接收机接收效果 接收机中的自动增益控制电路一般是由采样 来自末级中放电路的SSB信号 放大 控制三个环节组成 输出一个随外来信号变化的电流 或电压 去控制高频 中频放大器的增益 80 衡量接收机的性能指标 一是接收机的选择性 二是接收机的灵敏度 接收机的选择性是指

44、接收机选择有用信号 抑制各种干扰信号的能力 信噪比就是接收机输出端信号电压和噪声电压之比 同样情况下 输出信号信噪比越高 标明接收机的选择性越好 接收机的灵敏度表示在规定的输出信噪比的条件下 接收机接收微弱信号的能力 接收机的其它性能指标还有 非线性失真度 频率稳定度 整机频率特性 输出功率等 81 五 SSB通信中几个常见的指标 1 灵敏度 在保持接收机输出端得到额定的信号功率和额定信噪比的条件下 在天线端的信号最小电动势 微伏级 信噪比S N越高 灵敏度越好 感应电动势越小 灵敏度越好例题 设它们的输出功率相同 试判断下列收信机何者灵敏度最高 注 S N为信噪比 EA为天线上最小感应电动势

45、A S N 3dbEA 2uvB S N 6dbEA 2uvC S N 3dbEA 3uvD S N 6dbEA 3uv 82 接收机的灵敏度总是与接收机的机内噪声相联系的 内部噪声电平越高 输出信噪比越低 灵敏度也越低 2 选择性 接收机选择信号 抑制干扰的能力 3 信噪比 接收机输入端或输出端的信号与噪声之比 4 噪声系数 接收机输入端与输出端的信噪比之比 最理想的噪声系数为1 六 几种常见的干扰 1 交调干扰 有用信号与邻近强干扰信号同时存在于接收机输入端 由于非线性作用 使干扰信号中的调制信号转移到有用信号频率上的现象 2 互调干扰 指两个或两个以上干扰信号加在一起送到接收机中 由于放

46、大器或混频器的非线性作用 产生这种些干扰频率间的组合频率 如这组合频率等于或接近输入频率时 造成互调干扰 3 中频干扰 干扰信号频率为接收机第一中频频率时所造成的干扰 它是对接收机影响最大的干扰 例如 SSB接收机第一中频45MHZ 第二中频1 4MHZ 当接收8MHZ信号时 中频干扰频率为 A 98MHZB 45MHZC 1 4MHZD 53MHz 84 六 几种常见的干扰 4 镜 象 频干扰 干扰信号频率为第一中频频率的2倍加上信号频率时 所产生的干扰 干扰频率和信号频率相对于本振频率对称 fL1 fS fi1 fN fL1 fi1所以fN 2fi1 fS例如 某单边带接收机 第一中频为3

47、8MHZ 第二中频为8MHZ 当接收12MHZ信号时 像频干扰频率为 A 88MHZB 28MHZC 50MHZD 20MHZ5 倒易干扰强干扰信号 载波与本振的寄生分量 边带噪声 输入信号相互混频 形成中频噪声 85 6 三阶互调干扰 这是互调干扰中对接收机影响较大的干扰 是两个干扰频率时 两倍的第一干扰频率减第二干扰频率或相反 加上载波频率 mf1 nf2三阶互调干扰2f1 f2 fs 2f2 f1 fs例如 音频信号为400HZ与500HZ 调制fc时 可能产生的三阶互调失真频率为 A 300HZ 600HZB fc 300HZ fc 600HZC fc 1200HZD fc 100HZ

48、 fc 900HZ7 阻塞干扰是有用信号和某一强干扰信号同时存在 使接收机的前端放大器进入饱和失去放大功能 造成不能听到有用信号的现象 第二节 GMDSS地面通信系统的组成P39 一 GMDSS地面通信系统简介1 地面系统的组成组合电台甚高频 VHF 设备终端设备 DSC NBDP 电话 电键等 无法独立工作 必须通过与有发送能力的设备连接才能起作用 87 88 89 组合电台的功能 二 组合电台的功能 DSC遇险报警 自动值守 遇险紧急安全通信 TEL遇险安全通信 NBDP遇险安全通信 常规通信 TEL NBDP DSC 90 GMDSS地面通信系统值班要求 四 GMDSS地面通信系统值班要

49、求 VHFDSCCH70值守机应24小时开机值守 VHFCH16信道值守 航行中设置在VHFCH16信道 24H开机守收听 MFDSC 2187 5KHz 的值守 值守机应24小时保持值守 在4 6 8 12和16MHZ用HFDSC值守机 保持24小时连续不断的值守 NAVTEX设置接收航区WX N W EGC接收机或者C站设置EGC功能 并常开 91 注意 所有终端设备如不跟收发单元连接 都无法独立工作 92 组合电台的基本组成 第四节 船舶组合台与终端设备P68 组合电台简介 1 组合电台使用了先进的终端设备 DSC1 遇险报警2 遇险收妥3 选择性呼叫4 值守5 新旧方式介绍TELEX

50、NBDP 1 实现船岸之间电传通信2 实现船船之间的无线电传通信3 实现船岸用户间的直接电传通信SSB 93 组合电台简介p68 2 有更高的技术指标和更好的性能 收发信机频率稳定度要高 不得超过 10HZ 收发信机在开机一分钟之内即可以工作 频率转换的速度达到15秒 发信机具有自动调谐功能 接收机有足够的灵敏度和选择性 中频滤波器的带宽有最窄的0 3KHZ档 有频率予置 频率存储和接收机频率扫描的功能 工作种类有J3E R3E F1B 或J2B 当频率置于DSC或NBDP的遇险专用频率上时 发射机工作种类能自动转到F1B 或J2B 当工作在F1B方式时 自动加上高压 在高压加上三分钟之内 如