VHF基本知识

VHF的基本知识无线电波段划分名称简写简称频率波长微波IISHF超高频3~30GHz0.1~0.01M微波IUHF特高频300~3000MHz1~0.1M超短波VHF甚高频30~300MHz10~1M短波SW高频3~30MHz100~10M中波MW中频300~3000KHz1000~100M长波LW低频30~300KHz10~1Km无线电波传播方式波导方式，地波（地表面波）传播，空间波方式（主要指直射波和反射波直射波传播），天波传播，绕射方式，散射传播，视距传播VHF基本知识VHF频段:30MHz——300MHz,波长：10~1M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收发信机目前中南地区使用的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.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.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——携有信息的电信号称为调制信号.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.普通调幅信号(AM):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.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.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.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.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50W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为:10lg(50W/1mw)=10lg(50000)=10lg5+10lg10+10lg1000=47dBm.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.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.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.反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数,记为R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的天线称为全向天线,有一个或多个最大方向的天线称为定向天线.全向天线由于其无方向性,所以多用在点对多点通信的中心台.定向天线由于具有最大辐射或接收方向,因此能量集中,增益相对全向天线要高,适合于远距离点对点通信,同时由于具有方向性,抗干扰能力比较强.数字调制技术数字调制技术与模拟调制相比,其原理并没有什么区别.数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息,在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测因此数字调制信号也称键控信号.数字调制的优点数字式调制具有采用微处理器的模拟调制方式的所有优点,通讯链路中的任何不足均可借助于软件根除,它不仅可实现信息加密,而且通过误差校准技术,使接收到的数据更加可靠,另外借助于DSP,还可减小分配给每个用户设备的有限带宽,频率利用率得以提高.数字调制的三种基本形式:1,移幅键控法ASK2,移频键控法FSK3,移相键控法PSK.1,在ASK方式下,用载波的两种不同幅度来表示二进制的两种状态.2,在FSK方式下,用载波频率附近的两种不同频率来表示二进制的两种状态.3,在PSK方式下,用载波信号相位移动来表示数据.频分复用(FDM)频分复用(FDM)复用是一种将若干个彼此独立的信号,合并为一个可在同一信道上同时传输的复合信号的方法.按频率区分信号的方法叫频分复用(FDM),按时间区分信号的方法叫时分复用(TDM),而按扩频码区分信号的方式称为码分复用(CDM).在模拟载波通信系统中,为了充分利用通信信道的带宽资源,提高系统的传输容量,通常利用频分复用的方法,即在同一通信信道中同时传输若干个信道的信号,各路信号通过各自的调制器进行频谱搬移.接收端根据各载波频率的不同,利用带通滤波器就可滤出每一个信道的信号.