VHF(PAET6)培训(白底)

PAET6系统培训中南民航空管技术装备公司谢来阳[e-mail]本次培训的主要内容VHF的基本知识、工作过程、相关背景知识。VHF收发信机介绍。主要介绍现普遍使用的PAET6系列设备的构成、模块功能、及其遥控系统等。介绍PAET6T和T6R的相关设置及操作。PAET6T相对于5000M系列的一些改进和区别。目前设备的维护、实际操作中的一些问题及解决方法。进行相关设备实际操作。VHF地空通信的应用前景-VHF数据链（VDL）。VHF基本知识、工作过程无线电波段划分0.1~0.01M3~30GHz超高频SHF微波II1~0.1M300~3000MHz特高频UHF微波I10~1M30~300MHz甚高频VHF超短波100~10M3~30MHz高频SW短波1000~100M300~3000KHz中频MW中波10~1Km30~300KHz低频LW长波波长频率简称简写名称无线电波传播方式地波（地表面波）传播直射波传播天波传播散射传播VHF基本知识VHF频段：30MHz——300MHz传播方式：视距传播民航地空通信使用的VHF频段：117.975——136.975MHz信道间隔：25KHz(欧洲部分地区实行8.33KHz，从而使可供指配的信道数大大增加）信道数：以25KHz为间隔，在其工作频率117.975MHz~136.975MHz的范围内，可提供760个通信波道。但实际使用的可供指配的信道，除去紧急、遇险和保留给将要发展的新地空数据通信的信道外，只有600多个。我国目前开放400余个VHF信道VHF应用目前，实施空中交通管制最有效关键的环节之一就是语音地空通信。也就是说，地面管制员通过VHF无线电与空中飞机进行联络。地空通信由甚高频和高频通信系统组成，强化了延伸距离能力。为了提供所用空域的足够无线电信号覆盖，因此多部电台设置于不同的地理位置而使用同一频率(同频异址)的应用增加。另一方面，为了保障地空通信的安全、通畅、有效，对于一些重要频率，进入内话系统的同频异址VHF语音信号一般有三、四路，形成一主、二备、三应急的配置。VHF收发信机目前广州地区使用的VHF收发信机设备包括:英国PAE公司的5000M和T6系列的收发信机、德国的R/S共用天线系统、还有意大利的OTE等收发信机。其中，PAE的5000M和T6系列得到普遍使用。本课主要介绍PAE的T6系列。VHF系统工作过程发射过程在管制席位，管制员的语音信号通过内话系统、传输系统、最后送到VHF站点的发射机（TX），在发射机内进行AM调制、放大、滤波后通过天线发射到飞机端。VHF接收过程接收过程射频信号通过VHF接收机天线接收后，在接收机内进行一系列的处理，如滤波、放大、混频、检波后，得到音频信号，再通过传输系统、内话系统送到管制席位。飞行信息VCCSMUXMUX发射机接收机雷达AnalogueAnaloguelinkDigitalLinkAMTransmittionA/DD/AA/DD/AA/DD/AD/AA/DD/AA/DVHF工作过程图解调制与解调调制——(Modulation)由携带信息的电信号去控制高频振荡信号的某一参数，使该信号按照电信号的规律而变化的一种处理方式。调制信号——携有信息的电信号成为调制信号。载波信号——未调制的高频振荡信号。已调波信号——经过调制后的高频振荡信号称为已调波信号。解调——(Demodulation)调制的逆过程，它的作用是将已调波信号变换为携有信息的电信号。调制的分类线性调制是指调制后信号的频谱为调制信号（即基带信号）频谱的平移及线性变换。非线性调制时已调信号与输入调制信号之间不存在这种对应关系，已调信号频谱中将出现调制信号无对应线性关系的分量。调制的分类1.振幅调制(AM)——受控制的参数是高频振荡的振幅,称为振幅调制，简称调幅。已调波信号称为调幅波。2.调频波是用调制信号去调制载波的频率。3.调相波是用调制信号去调制载波的相位。振幅调制信号分类（按频谱结构分）1.普通调幅(AM）信号：载波信号振幅在Vmo上下按输入调制信号规律变化，它包括载频及上下边频。2.抑制载波的双边带调制信号：(DoubleSidebandModulation---DSB)3.抑制载波和一个单边带调制信号：(SingleSidebandModulation---SSB)AM调制信号单音调制调制信号:VΩ(t)=Vi+VWmcosΩt载波信号:Vωω(t)=Vωωmcosωωt已调波信号:VVo(t)=(o(t)=(VVmomo++kakaVVWWmcosmcosΩΩt)t)coscoswwtt==VVmo(1+Mmo(1+MaacoscosΩΩt)cost)cosωωtt式中Ma=kaVΩm/Vmo——调幅系数或调幅度(AmplitudeModulationIndex)Vo(t)的振幅为Vmo(1+MacosΩt)—调幅信号包络AM调制信号波形AM调制信号波形AM调制度Ma=(Vmax-Vmin)/2V0=(Vmax-V0)/V0=(V0-Vmin)/V00Ma1如果Ma1，已调波有一段时间振幅为零，这时已调波的包络产生了严重的失真，这种情形叫做过量调幅。这样的已调波经过检波后，不能恢复原来调制信号的波形。AM调制信号频谱单音AM调制时调幅信号的频谱有三个分量组成:a)角频率为ωc的载波分量b)角频率为(ωc+Ω)的上边频分量c)角频率为(ωc-Ω)的下边频分量()ttVMtVtvcmacmwwcoscoscos000Ω+=()()tVMtVMtVcmacmacmΩ-+Ω++=信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得只要用一个低通滤波器，就可以将第1项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号。包络检波法由已调波形可见，AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号，包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。串联型包络检波器的具体电路及其输出波形，电路由二极管D、电阻R和电容C组成。频率合成器原理频率合成器主要包括以下的电路：合成器及锁相环电路；缓冲器及输出放大器；压控振荡器。合成器模块通过改变可变分频比率得到所需的载波频率，并通过锁相环和压控振荡器的特性完成稳频特性。PDLFVCOVi(t)Vd(t)Vc(t)Vo(t)Vo(t)锁相环路的基本原理鉴相器(PD)又称为相位比较器，它对输入信号vi(t)与压控振荡器(VCO)输出信号vo(t)的相位进行比较,产生误差电压vd(t)；环路滤波器(LF)的作用是滤除误差电压vd(t)的高频成分和噪声，并且能改善锁相环的噪声性能；压控振荡器的振荡频率将受环路滤波器输出电压控制，使其输出信号fo与环路的输入信号fi的频率和相位差减小直至锁定。在锁相环路正常工作时，输出信号的频率fo与输入信号的频率fi相等，并且相位差为常数，该相位差维持着两信号的同步，使输出信号频率稳定。数字锁相环图晶振÷RPDLFVCO÷N÷Mfsfr固定分频可变分频参考分频fofv数字锁相环原理应用数字逻辑电路把VCO的输出信号频率经过适当的分频降低至鉴相器频率上，再与参考频率在鉴相电路中进行比较，所产生的误差信号用来控制VCO的频率，使之锁定在参考频率的稳定度上，这种技术也称为数字式频率合成器，可以在输出端得到大量的与晶体振荡器同样精确度和稳定度的离散频率信号。由于分频比较大，因此它往往分为固定分频与可变分频，所以VCO的输出信号的频率为：fo=NMfr，通过不同的N、M值的组合，可以得到多种频率。dB与dBm1、dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）[例1]甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3dB。[例2]如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm，则可以说，甲比乙大6dB。2、dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。[例3]如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。[例4]对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg（40W/1mw）=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。3、db与dbm间的换算：db=dbm+30信噪比信噪比表示有用信号与干扰信号（即噪声信号）的相对大小，即二者的比值，也可简称为SN比。一般设信号功率为Ps，信号电平有效值为Us，噪声功率为PN，噪声电平有效值为UN时，则可用dB单位表示信噪比为：SN=10lg(Ps/PN)=20lg(Us/UN)信噪比值越大，意味着噪声的影响越小。天线传输馈线的基本知识传输线的特性阻抗无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗，用Ｚ0表示。同轴电缆的特性阻抗的计算公式为：Ｚ0＝〔60/√εr〕×Log(D/d)[欧]式中：D为同轴电缆外导体铜网内径；d为同轴电缆芯线外径；εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。通常Ｚ0=50欧，也有Ｚ0=75欧的。由公式不难看出，馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关，而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关。天线传输馈线的基本知识匹配概念：当馈线终端所接负载阻抗ＺL等于馈线特性阻抗Ｚ0时，称为馈线终端是匹配连接的。匹配时，馈线上只存在传向终端负载的入射波，而没有由终端负载产生的反射波，因此，当天线作为终端负载时，匹配能保证天线取得全部信号功率。当天线阻抗为50欧时，与50欧的电缆是匹配的，而当天线阻抗为80欧时，与50欧的电缆是不匹配的。如果天线振子直径较粗，天线输入阻抗随频率的变化较小，容易和馈线保持匹配，这时天线的工作频率范围就较宽。反之，则较窄。在实际工作中，天线的输入阻抗还会受到周围物体的影响。为了使馈线与天线良好匹配，在架设天线时还需要通过测量，适当地调整天线的局部结构，或加装匹配装置。天线传输馈线的基本知识在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Ｖmax，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Ｖmin，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。反射系数反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，记为R反射波幅度（ＺL－Ｚ0）R＝─────＝──────入射波幅度（ＺL＋Ｚ0）电压驻波比VSWR波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比，记为VSWR波腹电压幅度Ｖmax（1+R）VSWR＝───────────＝────波节电压辐度Ｖmin（1-R）终端负载阻抗ＺL和特性阻抗Ｚ0越接近，反射系数R越小，驻波比VSWR越接近于１，匹配也就越好。当驻波比VSWR为1的时，表示天线系统匹配良好没有反射，如此系数越大则意味着匹配状况越差，系统中存在越大的反射波。天线的极化无线电波的极化是指电场方向和传播方向两者的关系，它表示在最大辐射方向上电场矢量的取向。所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。在实际中，由于发射天线的具体放置不同，使电场只有垂直或只有平行于地面方向的分量，VHF设备的天线是垂直于地面的，故是垂直极化波。天线方向性衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向