第二章地面系統(tǒng)

1、第二章 地面通信系統(tǒng)原理與業(yè)務第一節(jié) 地面通信系統(tǒng)的基本知識一、無線電波的產(chǎn)生無線電波實質(zhì)上是一種電磁波。電荷周圍有電場存在，電荷定向移動產(chǎn)生電流，在電流周圍會產(chǎn)生磁場。如果電流大小與方向隨時間變化，此交變電流在其周圍將產(chǎn)生交變的電磁場。當交變頻率足夠高時，交變的電磁場將會擺脫電流的束縛輻射出去，這就是交變電磁場產(chǎn)生的基本原理。無線電傳播過程就是交變電磁場向前波動的過程。當交變的電流通過天線向空間輻射后，在天線附近空間形成交變的電場和磁場，變化的電場能產(chǎn)生磁場，交變的磁場又生成電場，如此反復，電磁場以光的速度向外輻射和傳播。二、頻率、周期、波長和速度的定義以及相互關(guān)系電波在1秒的單位時間內(nèi)幅值

2、大小與方向周期性重復變化的次數(shù)稱為頻率。符號：f； 單位：赫茲（Hz） 千赫茲（KHz） 兆赫茲（MHz） G赫茲（GHz）1000Hz=1KHz 1000KHz=1MHz 1000MHz=1GHz電波幅值大小與方向變化一次所用的時間稱為周期。符號：T； 單位：秒（s） 毫秒（ms） 微秒（ms）1秒（s）=1000毫秒（ms） 1毫秒（ms）=1000微秒（ms）電波在一個周期內(nèi)傳播的距離稱為波長。符號：；單位：米（m） 分米（dm） 厘米（cm） 毫米（mm）1米（m）=10 分米（dm） 1分米（dm）=10厘米（cm） 1 厘米（cm）=10毫米（mm）單位時間內(nèi)無線電波傳播的距離稱為

3、速度。符號：v； 單位：米/秒（m/s），千米/秒（km/s）。T=1/f； V=*f 角速度 =2f在真空中無線電波是以光速傳播的。C=3X105km/s。三、頻率的劃分現(xiàn)在無線電通信被廣泛地使用于許多領(lǐng)域，為了更好地使用頻率資源，減少相互間的干擾，國際無線電咨詢委員會（CCIR）為不同行業(yè)指定使用不同的頻段。無線電波一般按波段劃分，劃分后的波段名稱、波長、頻率范圍詳情下表2-2-1所示：表2-2-1波段名稱波長范圍波段名稱頻率范圍極長波105m以上極低頻（ELF）3KHz以下超長波105m-104m甚低頻（VLF）3-30KHz長波104m-1000m低頻（LF）30-300KHz中波10

4、00m-100m中頻（MF）300-3000KHz短波100m-10m高頻（HF）3-30MHz米波（超短波）10m-1m甚高頻（VHF）30-300MHz微波分米波10-1dm特高頻（UHF）300-3000MHz厘米波10-1cm超高頻（SHF）3-30GHz毫米波10-1mm極高頻（EHF）30-300GHzCCIR給海上地面移動通信業(yè)務專門指配了通信頻段和通信頻率為：MF：4154000KHz。其中，MF I： 415-530KHzMF II： 2MHzHF：4000-27500KHzVHF：156-174MHz在HF頻率范圍內(nèi)，CCIR指定海上移動通信使用的頻段為4、6、8、12、1

5、6、18、22、25MHz。同時，CCIR還為無線電話（RT）、無線電傳（TELEX）、數(shù)字選擇性呼叫（DSC）、無線電報（WT）幾種通信方式分別指配了工作信道。每一工作信道對應一對工作頻率，分別供船岸電臺和船對船的電臺通信使用。CCIR按通信方式、波段，分別劃分通信信道。船岸通信信道的收/發(fā)頻率通常是不同的；而指配用于船對船的通信信道其收/發(fā)頻率是相同的。指配用于遇險安全等一些重要的通信，收/發(fā)頻率相同。這些頻率不僅用于船船間通信，而且用于船岸間的通信。例如上海海岸電臺無線電傳業(yè)務使用828信道，這一信道對應的岸臺的發(fā)射頻率(即船臺的接收頻率)是8430.0KHz，接收頻率（即船臺發(fā)射頻率）

6、是8390.0KHz。TELEX HF CH 828 指8MHz頻段的28信道 指TELEX 的信道TELEX的MF遇險安全通信收發(fā)頻率都為2174.5KHz.VHF：156-174MHz 海上移動業(yè)務使用01-28、60-88信道。CH70用于DSC呼叫，其它信道用于無線電話業(yè)務。船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）工作在這一波段的88B信道和87B信道。以上這些信道和頻率劃分詳情，登載在英版無線電信號書第一卷的附錄中。岸臺開放業(yè)務以及使用的信道詳情，也可在英版無線電信號書第一卷中查到。四、無線電波的傳播途徑和特點了解無線電波的傳播途徑和特點，將有助于正確的選擇使用頻率，迅速建立通信鏈路。1、 無線電

7、波的傳播途徑無線電波從發(fā)射點到接收點， 不同頻率的無線電波有不同的傳播途徑，按照離開地面高度，傳播途徑可劃分為地波傳播、空間傳播、電離層波傳播三種。 地波傳播：地波傳播是指電波沿地球表面?zhèn)鞑?，見圖2-1-1。空間波傳播：是指電波在空間傳播，由入射波、地面反射波和直射波組成。超短波通信就是靠空間波傳播的，接收點的場強是由地面反射波，空間直射波合成，見圖2-1-2(a/b/c)。 電離層波傳播： 電離層波又稱天波， 電波由發(fā)射天線出發(fā)經(jīng)電離層反射到達接收天線， 我們稱這種傳播方式為電離層傳播，見圖2-1-3。圖2-1-1 地波傳播圖2-1-2(a) 空間波傳播圖2-1-2(b) 空間波傳播圖2-1

8、-2(c) 空間波傳播圖2-1-3 電離層分布與電波傳播2、 各波段電波傳播特點（1）電離層：大氣層由于太陽紫外線的輻射，氣體分子被電離，形成正負離子和自由電子組成的電離層。距地面高度為50到300km。隨高度不同電離層電離程度不同，形成不同的濃度。根據(jù)電離層濃度可將電離層大致分為D、E、F1、F2層。高度越高，電子濃度越大，分布如圖1-3-3所示，電波在穿越電離層時，會受到吸收和衰減。吸收和衰減大小與頻率和電離層的濃度有關(guān)。D層和E層變化最有規(guī)律中午濃度最強，上下午次之，晚上D層消逝。F層在白天分為兩層，F(xiàn)1和F2。F2為較高層。F1層在晚上消逝。晚上只剩E層和F2層。電離層極不穩(wěn)定，受多種

9、因素的影響，對電波傳輸影響較大。（2）長波和超長波傳播特點超長波波長為100km - 10km，頻率為3 - 30kHz，長波波長為10km - 1km，頻率為 30-300kHz。由于波長很長，地面的凹凸及地質(zhì)參數(shù)的變化對傳播影響很小。在 300 Km 以內(nèi)傳播基本上是地波傳播。對于較遠距離的通信可用電離層傳播。由于長波和超長波頻率低， 電子濃度很小時就可能滿足反射條件， 因此穿入電離層很淺，電離層對其吸收也很小。白天，電波由D層反射，夜間由E 層反射。電波傳播是在地面與電離層之間來回反射進行的，好象電波在波導中傳播一樣。因此稱地面與電離層之間形成的傳播途徑為地球波導。由于D、E層變化較有規(guī)

10、律，而且地波場強也較穩(wěn)定，因此長波和超長波傳播比較穩(wěn)定，這是它的優(yōu)點。但它有三個主要缺點: 由于地波衰減慢， 發(fā)射臺發(fā)出地波對其它收信臺干擾大； 天電干擾對長波接收影響嚴重， 尤其是在多雷雨的夏季； 收發(fā)設備笨重， 需要龐大的天線；海上通信不工作在此波段。（3）中波傳播特點中波波長為1 km-100m，頻率為300 - 3000kHz。中波可經(jīng)地波和天波傳播， 但中波的地波傳播和天波傳播與長波相比具有許多不同之處。波長越短，沿地面繞射的能力越差。中波波長比長波波長短得多，因而它沿地面?zhèn)鞑サ哪芰Ρ乳L波差得多。在山區(qū)， 電波傳播要受到地形的影響。長波和超長波的波長一般都比山峰的高度大得多，它們能繞

11、過山峰如平地一樣傳播。中波波長較短，許多山峰的高度都接近甚至大于中波波長，因而對于沿地面?zhèn)鞑サ乃p增大，場強減小，傳播距離相應減小。中波在電離層內(nèi)傳播時，由于其頻率高于長波，故進入電離層較深。白天中波穿過D層時，受到強烈的吸收，天波信號微弱， 甚至不能由電離層反射，接收信號幾乎完全靠地波。夜間D層消失，由E層反射回來的天波強度大(因為晚間E層電離度減小，且E 層位置也較白天高， 氣體分子比較稀薄， 所以損耗較小)。傳播信號有天波也有地波。總之，中波傳播的特點是白天靠地波傳播，而晚上則既靠地波又靠天波傳播。在離開電臺較遠的地方，白天由于僅靠地波傳播，地波場強不夠，故收不到信號，但到晚上由于可經(jīng)天

12、波傳播，因而可收到遠處的中波信號。白天傳播距離近，主要靠地波傳播，大約200海里左右；夜間傳播距離遠，靠地波和天波傳播，能傳播數(shù)百海里。這是中波傳播的最大特點。中波傳播與長波傳播的另一個顯著的特點是，中波傳播存在衰落現(xiàn)象。所謂衰落現(xiàn)象是指接收點信號強度無規(guī)則變化，忽大忽小。產(chǎn)生衰落的原因是由于信號的多徑傳播。夜間，在天波和地波同時存在的區(qū)域，由于天波的波程隨電離層電子濃度或電離層高度變化而時刻變化，接收點天波的相位也隨之變化；地波場強較穩(wěn)定，接收點地波相位也較穩(wěn)定。因此，天波和地波的合成場強將不斷地變化，當天地波同相時，合成場強最大，反相時，合成場強最小。如此便產(chǎn)生了信號忽大忽小的衰落現(xiàn)象。圖

13、2-1-4 表示了一個接收信號的衰落情況（衰落現(xiàn)象）。克服衰落有二種方法，一種是在接收機中加自動增益控制電路，另一種方法是采用抗衰落天線，即設法使天線的輻射能量集中在地面上，盡量減小天波的輻射。v t圖 2-1-4 表示一個接收信號的衰落情況（衰落現(xiàn)象）（4）短波傳播特點短波波長為100 - 10m，頻率為3 - 30MHz。和中波一樣，短波也靠地波和天波來傳播。但短波的地波傳播，由于波長較短，沿地面繞射傳播的能力差，且地面吸收強烈，衰減很快，在陸地的傳播距離一般不超過100Km；在海洋，最多也只有150 Km。天波傳播時，由于頻率較中波頻率高，因而在電離層中的損耗相應地減小，可借助于電離層進

14、行一次或多次反射，實現(xiàn)遠距離通信。一般情況下，E層的電子濃度不足以將短波反射回來，而主要靠F層反射回地面。電波的損耗主要發(fā)生在E層。電波在電離層內(nèi)衰減與頻率有關(guān)， 頻率越高， 衰減越小， 當頻率取得太高時， 電波將會穿透電離層， 輻射到外層空間， 不再折回地面。短波傳播具有以下幾個特點： 地波傳播衰減很快，傳播距離不遠。 天波傳播距離遠，但信號不穩(wěn)定。比起中波來，由于短波的頻率高，它在電離層內(nèi)傳播時的衰減很小， 能夠容易實現(xiàn)遠距離通信。但由于短波是比較深入電離層的，它所受電離層變化的影響較大，不同時間有不同的最佳工作頻率。實際工作中， 白天電子濃度大使用較高的頻率；夜間電子濃度小，使用較低頻率

15、。一般地講，在高頻的各頻段中，較低的頻率通信距離近，較高的頻率通信距離遠。 有衰落現(xiàn)象。短波通常經(jīng)F層進行反射，F(xiàn)層不象反射中波的E層那樣穩(wěn)定，所以短波通信中的衰落現(xiàn)象比較嚴重。但與中波衰落不同，短波衰落不是由于天地波的疊加而引起的，而是由于電離層里不同路線的電波傳輸，到達接收天線時，電波相位差的不同所引起的衰落。 存在寂靜區(qū)。在海上通信時，常常遇到這樣一種情況，即收聽某一海岸電臺的頻率，在距離短波電臺較近和較遠地區(qū)都能收到信號，但在二者之間卻有一個環(huán)形區(qū)收不到信號，我們通常稱存在這一現(xiàn)象的地區(qū)為寂靜區(qū)，又叫啞區(qū)，天波與地波之間的寂靜區(qū)，見圖2-1-5所示。 對于地波來說， 寂靜區(qū)內(nèi)因距發(fā)射臺

16、太遠信號衰減而消失，不能收到。對于天波來說，由于存在躍距，而且躍距大于地波傳播的最大距離，形成了一個天地波均不能復蓋的區(qū)域。地波傳播的最遠距離 r1 為寂靜區(qū)的內(nèi)邊界，天波傳播的最近距離 r2為寂靜區(qū)的外邊界。 r1 r2圖2-1-5 短波的寂靜區(qū)（5）超短波和微波的傳播特點超短波波長為10 - 1m，頻率為30 - 300MHz。微波波長為1m - 1mm頻率為300MHz -300GHz。超短波和微波在傳播特點上雖有些差別，但基本上是相同的。它們的頻率比短波高得多，一般不能被電離層反射回來，而是穿透電離層奔向無邊無際的太空，因而不能依靠電離層的反射實現(xiàn)遠距離的傳播。同時，由于它們的波長很短

17、，地波衰減極大，也不能象長波、中波那樣沿地面?zhèn)鞑ィ饕靠臻g波傳播。由于受到地球曲率的影響，傳播距離不會很遠，在天線絕對高度(距海平面的高度)為幾十米時，一般僅有幾十海里。海上VHF波段，工作于超短波，通信距離一般在20海里左右。3、在主要航線上不同海區(qū)和國內(nèi)主要海岸電臺通信使用的頻段船舶在下述海區(qū)與上海臺白天和夜間的通信所使用的最佳頻段（信息僅供參考）：所在海區(qū)白天最佳頻段夜間最佳頻段在印度洋16MHz、22MHz8MHz、12MHz紅海16MHz、22MHz8MHz、12MHz地中海西部16MHz（1530LT左右）12MHz（1630LT左右）8MHz、12MHz大西洋東部12MHz（1

18、630LT左右）8MHz、12MHz在上述海區(qū)與國內(nèi)通信時，應根據(jù)當時的情況確定。一般方法是先收聽一下預通信海岸電臺幾個頻段的信號，根據(jù)信號質(zhì)量、強度和忙閑，選擇一最佳頻率。通常情況下，當你在某一海區(qū)收聽某海岸電臺工作信道信號質(zhì)量好時，你在該信道岸臺的接收頻率上發(fā)射，該岸臺也能較好地接收到你的信號。另外，還要注意到海岸電臺使用定向天線等情況，例如上海海岸電臺根據(jù)業(yè)務情況，將某些頻率的發(fā)射天線向某海區(qū)定向?？傊?，與其它海岸電臺通信時，要注意不斷積累經(jīng)驗。五、調(diào)制與解調(diào)1、為什么通信中要使用調(diào)制人耳能聽到的聲音的頻率范圍大約在300Hz-3000Hz間，通常把這一頻率范圍叫作音頻。聲波在空氣中傳播

19、很慢，約為340m/s，且衰減很快，不會傳播很遠。如何才能把聲音傳遠，常用的方法有有線與無線傳輸兩種方式。把聲音變成電信號，這一任務通常由話筒完成，然后經(jīng)過放大、導線播送出去，再經(jīng)喇叭還原成聲音，這是有線傳輸。不用導線將聲音傳播出去為無線傳輸。我們知道，交變的電磁場可以利用天線向天空輻射。但要做到有效的輻射，天線的尺寸應和電磁波的波長相比擬。音頻的波長在106105m，要制造尺寸相當?shù)奶炀€顯然是不可能的。因此不能直接將音頻信號輻射到空中。將音頻信號“裝載”到更高的頻率上，然后由天線輻射出去，是一個可以實現(xiàn)的設想。因為高頻的波長在10m到100m間，天線尺寸可以做得比較小。同時，不同的電臺可以使

20、用不同的頻率，這樣就可以容納很多電臺工作。在船上需要輻射出去的信號除了音頻信號外，還有電傳、數(shù)字等各種信號。這些信號必須要裝載到高頻上才便于傳送。這些要借助于高頻傳輸出去的原始信號，稱為控制信號或者調(diào)制信號。用調(diào)制信號控制高頻信號的過程叫做調(diào)制。被調(diào)制的高頻信號稱為載波。經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號稱為已調(diào)信號。而在接收端從已調(diào)信號中檢取出原始信號的過程稱為解調(diào)或者檢波。調(diào)制的方法是多種多樣的，對連續(xù)波的調(diào)制方法有：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、邊帶調(diào)制等；對于數(shù)字信號的調(diào)制有移頻鍵控等。調(diào)制器頻 率合 成 器邊 帶濾波器搬頻天線調(diào)諧單元功 率放大器 天線 語音信號 TELEX信號DSC信號 F1 F2圖 2-1

21、-6 無線通信系統(tǒng)發(fā)射端圖 2-1-6 所示的是無線通信發(fā)射系統(tǒng)的基本組成，高頻信號一般由頻率合成器產(chǎn)生。在調(diào)制器產(chǎn)生調(diào)制信號，產(chǎn)生的調(diào)制信號還不足以達到發(fā)射頻率的要求，通常需要經(jīng)過一次或者多次搬頻，再經(jīng)過功率放大，經(jīng)天線調(diào)諧單元送到發(fā)射天線把信號向空間輻射。高頻放大頻 率合成器混頻器低頻放大器解調(diào)器接收天線 中頻放大揚聲器 F1 FC TELEX/DSC終端 圖 2-1-7 無線通信系統(tǒng)的接收端圖2-1-7 所示的是無線通信接收系統(tǒng)的基本組成。接收到的高頻信號比較微弱，一般先進行高頻放大，再經(jīng)混頻器把信號頻率降低，經(jīng)過一級或者多級中頻放大，在解調(diào)器中解調(diào)出原始信號，經(jīng)低頻放大器放大后，送到喇

22、叭、或者TELEX終端、或者DSC終端。2、調(diào)幅制原理單一音頻信號調(diào)制的調(diào)幅波。設高頻振蕩信號載波為正弦波，用下式表示： uc(t)=UCcos(wct+fc) (2-1-1)其中: uc(t)是瞬時值，UC是振幅，wc是角頻率，fc是初相位。又設單一頻率的音頻信號也是一個正弦波，為研究方便起見，設其初相位為零。用下式來表示: uW(t)=UWcosWt (2-1-2)用該音頻信號去調(diào)制載波信號的幅度，當音頻信號的瞬時值uW為零時，載波的振幅UC應不變。當uW增大時，載波振幅應增大；當uW減小時，載波振幅應減小。調(diào)幅波的瞬時值表達式為: u(t)=UC+ uW(t )×cos(wct

23、+fc) = UC (1+ m cosWt )×cos(wct+fc) (2-1-3) 式中: m為小于1的常數(shù)，m= UW/UC，叫做調(diào)幅系數(shù)。它應和音頻信號的UW成正比，調(diào)幅波才不失真。調(diào)幅波的振幅應為: UC (1+ m cosWt ) (2-1-4)將式(2-1-3) 展開可得：u(t)=UCcos(wct + jc)+（m/2 ）UC cos(wc + W) t + fc + （m/2） UC cos(wc - W) t + fc (2-1-5)由式(2-1-5) 可以看出，一個單音頻調(diào)制的調(diào)幅信號已不是原來的音頻信號，也不是單純的載波信號，而是由三個不同頻率的等幅振蕩合成

24、的，其振蕩角頻率分別是：載頻wc ，上邊頻（wc + W），下邊頻（wc - W）。兩個邊頻分量的振幅相等，都是m/2 UC；當m < 1時，其振幅等于音頻UW振幅的一半；當m=1時，其振幅等于載頻振幅的一半。載波、調(diào)制信號和已調(diào)信號的波形圖如圖2-1-8（a）（b）所示。音頻uW 音頻uW t W w載頻uc 載頻uct wc w 圖2-1-8（a） 載波、調(diào)制信號的波形與頻譜圖（注：用頻率F或角頻率w作橫坐標，用組成信號的各正弦分量的幅度做縱坐標而表示的圖形，稱為頻譜圖）。調(diào)幅波 調(diào)幅波 wc t wwc - W wc + W圖2-1-8（b） 已調(diào)信號的波形與頻譜圖由圖2-1-8

25、(b)可見，單一頻率調(diào)制的調(diào)幅波的頻帶寬度BAM等于調(diào)制信號角頻率W的兩倍，即：BAM=2W。并且幅度大的載頻中不包含任何信息，載頻本身和調(diào)制信號無關(guān)，所要傳遞的聲音信號只包含在兩個邊帶之中，而且兩個邊帶中包含著完全同樣的信息。在調(diào)幅波的功率中，真正有用的是邊帶功率。由計算可知，當M=1時，兩上邊帶的功率之和僅是載頻功率的一半。實際的調(diào)制信號，不是單一的頻率信號，如音頻信號是由很多頻率分量疊加而成的。從分析可知，調(diào)幅制通信是一種低質(zhì)量的通信方式，它的功率和設備的利用率不高，占有的頻帶寬，這是調(diào)幅制通信最大的缺點。同時，從電波傳播的角度來看，調(diào)幅制通信中還存在著選擇性衰落現(xiàn)象，電波會產(chǎn)生嚴重的失

26、真。由于在調(diào)幅波的每一個邊帶中都含有所需傳遞的全部信息，所以理想的調(diào)制方式是抑制載頻或只有一個邊帶調(diào)制。3、單邊帶(SSB)信號采用只傳送一個邊帶，而抑制另一個邊帶和載頻(或部分抑制載頻)的通信稱為單邊帶通信。為簡單起見，我們以單音頻調(diào)制為例分析單邊帶信號的表達式、波形圖、頻譜圖等特點：由單音調(diào)制的調(diào)幅波中(見表達式2-1-5)，取出一個邊頻分量，就得到單音調(diào)制的單邊帶信號。例如取上邊頻分量，其表達式如下： uSSB(t) = （m /2）UC cos(wc+W) t+fc = （1/2）UW cos(wc+W) t+fc (2-1-6) 由上式看出，這是一個等幅的高頻振蕩，其振幅為調(diào)制信號振

27、幅的一半，其角頻率為wc+W，初相位是fc，它們都與調(diào)制信號有關(guān)，其波形和頻譜見圖2-1-9和圖2-1-10。 音頻uW w Wmin Wmax 調(diào)幅波Uw wC- Wmax wC wC+ Wmax圖 2-1-9 音頻調(diào)制的調(diào)幅波的頻譜UW/2 uSSB(t) USSB wc t w W wc - W wc + W(a) 單音頻調(diào)制的上邊頻信號的波形圖 （b）單音頻調(diào)制的上邊頻信號的頻譜圖USSBW w wC- Wmax wC wC+ Wmax （c）音頻調(diào)制的上邊帶信號的頻譜圖圖2-1-10 單邊帶調(diào)制與邊帶信號的頻譜圖由上圖（a）可見，單邊頻信號的包絡是一直線，單邊頻信號的頻譜是調(diào)制信號的

28、頻譜(W)在頻域上的線性搬移(wc+W)。需要指出的是，單音調(diào)制的單邊頻信號與載頻都是等幅波，但兩者有本質(zhì)的不同。載頻的幅度是常量，而單邊頻信號的幅度與調(diào)制信號的幅度UW有關(guān)，無UW時也就沒有單邊頻信號輸出。其次載頻頻率也是常量，而單邊頻信號的頻率也與調(diào)制信號頻率有關(guān)。經(jīng)過對單邊帶信號的波形及頻譜的分析，得到單邊帶信號的特點是：(1) 單邊帶信號的高頻振幅與調(diào)制信號的振幅成正比。調(diào)制信號的幅度大，單邊帶信號的幅度也大；沒有調(diào)制信號時，單邊帶信號的輸出為零。(2) 單邊帶信號的填充角頻率隨調(diào)制信號角頻率的變化而變化。 (3) 單邊帶信號具有頻率的線性搬移的性質(zhì)。單邊帶信號產(chǎn)生的實質(zhì)是調(diào)制信號的頻

29、譜在頻率軸上的線性搬移，搬移后的位置取決于載頻的大小，而搬移后的頻譜結(jié)構(gòu)與調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)保持著線性的關(guān)系。單邊帶信號既有調(diào)幅的性質(zhì)，又有調(diào)頻的性質(zhì)，在波形上有調(diào)幅和調(diào)頻的特點，在頻譜結(jié)構(gòu)上有線性搬移的特點。4、單邊帶通信的優(yōu)缺點（1）單邊帶通信的優(yōu)點 節(jié)約頻譜。單邊帶通信相對于調(diào)幅制來講，只發(fā)送了一個邊帶，節(jié)約了另一邊帶。則在同一段頻率范圍內(nèi)，無線電臺的數(shù)量或通信的路數(shù)就可以增加一倍。一般單邊帶信號占有帶寬為3KHz，調(diào)幅信號占有帶寬為6KHz。 節(jié)省功率。在調(diào)幅制通信中，不論是否發(fā)射信息，調(diào)幅機總在發(fā)射載頻，即有大量無功消耗存在。而單邊帶通信不發(fā)射載頻，只發(fā)射一個邊帶。而且無信息時，單邊

30、帶發(fā)射機也不發(fā)射任何信息，因此可以節(jié)省功率?？梢宰C明，單邊帶信號的峰包功率和調(diào)幅波(m=1時)中的邊帶總功率相等時，可得到相同的通信效果。即在相同的通信效果條件下，單邊帶機的發(fā)射機的峰包功率僅是調(diào)幅機峰包功率的1/8，折合成分貝數(shù)為9dB。若從其它方面進行比較，例如總平均功率，總耗電功率等，單邊帶比調(diào)幅制發(fā)送的功率都要節(jié)省得多。 抗選擇性衰落。在收聽中短波信號時，信號忽強忽弱，時有時無的現(xiàn)象，稱為選擇性衰落。造成選擇性衰落現(xiàn)象的原因主要是電波在電離層中傳播，由于電離層的變化和多路徑傳播等原因，使信號中不同的頻率分量遭到了不同的衰落。這會破壞信號頻譜中各分量間的大小及相位關(guān)系。對調(diào)幅信號來說，它

31、會使兩個邊帶及載波之間的幅度與相位關(guān)系遭到破壞，從而使通信質(zhì)量下降。尤其是對載波，衰落的影響就更大。而在單邊帶通信中，既沒有載波，頻帶又窄，各個頻率分量之間，并無直接幅度和相位的依從關(guān)系，所以影響較小。而且，通信的距離越遠，越顯示出單邊帶通信的優(yōu)越性。上述優(yōu)點說明單邊帶通信與調(diào)幅波相比是一種高效率的通信方式。（2）單邊帶通信的缺點單邊帶通信也有一些缺點，主要是： 對載頻的頻率穩(wěn)定度的要求高。在單邊帶通信中，收端的本地載頻和發(fā)端的載頻必須嚴格同步，且高度穩(wěn)定。在單邊帶通話時，收發(fā)兩端的工作頻率偏差不能超過±80Hz。GMDSS要求無論岸臺或船臺，其頻率誤差容限都不得超過±10

32、Hz。 對邊帶濾波器的技術(shù)指標要求高。在單邊帶通信中，要求對發(fā)射端載頻的衰減達到40dB以上，對無用邊帶的衰減要達到60dB。而平衡調(diào)制器對載頻的衰減只能達到20-30dB，這樣對殘留載頻和另一邊帶的抑制任務就要由邊帶濾波器來承擔。 對放大器的線性要求高。單邊帶信號是在低頻率、低電平處形成的，必須經(jīng)過多次放大才能達到發(fā)射所需的功率。因此單邊帶信號的放大和搬頻一樣，都必須保持嚴格的線性，否則就要失真。此外，在單邊帶話音通信中，若由于選擇性衰落使某些頻率成分收不到，這對可懂度的影響并不大，但在TELEX通信時，選擇性衰落的影響比話音通信時嚴重得多，移頻信號中某個頻率衰落會造成錯碼，從而嚴重影響通信

33、質(zhì)量。在GMDSS地面通信系統(tǒng)設備中，除用到調(diào)幅和單邊帶調(diào)制方式外，還用到其它多種調(diào)制方式，如調(diào)頻方式，調(diào)相方式和移頻鍵控調(diào)制等。六、地面通信系統(tǒng)的工作種類及其表示方法1工作種類表示法的有關(guān)規(guī)定工作種類又稱工作類型或者發(fā)射類型，地面通信系統(tǒng)設備能完成多種類型的通信任務，比如窄帶直接印字電報（NBDP）、數(shù)字選擇性呼叫（DSC）、單邊帶無線電話等通信方式，都在組合電臺中使用。下面把常用的各種工作種類的表示方法介紹如下：1979年國際電聯(lián)無線電行政大會通過的無線電規(guī)則中規(guī)定:完整的工作類型包括五個字符。其中前三個字符是必需遵循的基本特征，后兩個字符是可以選用的附加特征?；咎卣饔蓛蓚€字母和中間夾一

34、位數(shù)字組成。其中，第一位字符是字母，表示主載波的調(diào)制方式；第二位是數(shù)字，表示調(diào)制信號的性質(zhì)；第三位字符是字母，表示所發(fā)送信息的類型。第一位字符依此表示：A- 表示雙邊帶調(diào)制。B- 表示獨立邊帶。C- 表示殘余邊帶。F- 表示頻率調(diào)制。G- 表示相位調(diào)制。H- 單邊帶全載波。J- 表示單邊帶全抑制載波。K-表示用幅度調(diào)制的脈沖系列。P-表示末調(diào)制的脈沖系列。R-表示單邊帶減幅或變幅載波。第二位數(shù)字，依此表示：1-表示單路的，不用調(diào)制副載波，但包括量化或數(shù)字的信息。2-單路，采用副載波調(diào)制，包括量化或數(shù)字的信息。3-單路，包含模擬信息。7-雙信道或多信息，包括量化或數(shù)字的信息。第三位字符表示所發(fā)信

35、息的類型。A-代表人工接收的無線電報。B-代表自動接收的無線電報。C-代表傳真。D-數(shù)據(jù)傳輸、遙測技術(shù)、遙控操作。E-代表無線電話(包括廣播)。F-電視(視頻)。2、常用的工作種類在電話通信中，使用的工作種類有 A3E、H3E、R3E、J3E、F3E、G3E等。A3E -雙邊帶調(diào)幅電話。H3E -單邊帶全載波電話。R3E -單邊帶減幅載波電話。J3E -單邊帶抑制載波電話。F3E -頻電話。G3E -調(diào)相電話。對于工作種類J3E，發(fā)出的載波功率應至少低于峰包功率40dB，即基本上不發(fā)射載頻。J3E為單邊帶工作方式，是船舶主要的電話通信工作類型。對于工作種類R3E，發(fā)射的載波功率應低于峰包功率1

36、8 ± 2dB，即發(fā)射一部分載波，很多海岸電臺采用這種方式與船舶通信。采用R3E工作種類的主要目的是接收機可以從R3E信號中提取導頻作標準頻率，利用它來控制接收端的頻率源，使收發(fā)兩端載頻保持同步，以減輕對頻率穩(wěn)定度的要求。便于和從事搜索救助的飛機進行通信，克服飛機高速運動中產(chǎn)生的多普勒頻移影響。在無線電話中使用壓縮擴張系統(tǒng)，利用導頻提供連續(xù)信號，以控制接收機的頻率和增益。對于H3E工作種類，發(fā)射的載波功率要低于峰包功率6±1dB。H3E工作種類主要用于遇險和安全通信，規(guī)定在2182KHz、 4125KHz、6215KHz、8291KHz、12290KHz、16420KHz等

37、頻率上使用，可為調(diào)幅方式接收，也可用單邊帶方式接收。船用電傳通信工作種類有A1A、A2A、H2A、F1B等。MF/HF組合電臺的NBDP和DSC方式，采用的工作種類是F1B。船舶的VHF設備，其無線電話采用G3E工作種類，DSC采用G2B工作種類。第二節(jié) GMDSS地面通信系統(tǒng)組成一、地面通信系統(tǒng)的組成GMDSS地面通信系統(tǒng)主要包括組合電臺、VHF設備和DSC遇險安全頻率值守機。組合電臺由MF/HF收發(fā)信機和終端設備組成，終端設備包括NBDP、DSC終端以及無線電話，有些型號的DSC遇險安全頻率值守機作為組合電臺的終端設備。VHF設備由甚高頻收發(fā)信機和終端設備組成，終端設備包括DSC終端和無線

38、電話設備。MF/HF和VHFDSC遇險安全頻率值守機能夠分別獨立地在MF/HF和VHF波段的DSC遇險與安全呼叫頻率上值守，是地面通信系統(tǒng)的重要設備。地面通信系統(tǒng)設備基本組成見圖2-2-1，2-2-2所示： 中/高頻收/發(fā)信機無線電話TELEX終端DSC終端MF/HF DSC遇險安全頻率值守機天線調(diào)諧單元電源 TX ANT（發(fā)射天線） RX ANT （接收天線） RX ANT（接收天線） 圖2-2-1 中/高頻（MF/HF）組合電臺組成框圖甚高頻（VHF）收/發(fā)信機無線電話DSC終端VHF CH70 DSC遇險安全值守機 TX/RX ANT（收發(fā)天線） RX ANT（接收天線）電源圖2-2-2

39、 甚高頻（VHF）設備組成框圖 圖2-2-3 SAIT MF/HF組合電臺設備樣圖圖2-2-4 FURUNO MF/HF組合電臺設備樣圖圖2-2-3 圖2-2-5所示為MF/HF組合電臺設備和VHFDSC設備及終端。它們是船舶進行遇險報警、遇險通信（包括遇險協(xié)調(diào)通信和遇險現(xiàn)場通信）、緊急通信、安全通信以及日常通信的重要設備。其中DSC終端設備是GMDSS系統(tǒng)實施時引進的地面通信終端設備，其它的設備在GMDSS未實施之前就是遠洋船舶的主要通信設備。圖2-2-5 JRC VHF設備樣圖隨著GMDSS系統(tǒng)的實施和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，設備的型號不斷更新，性能更先進，新的數(shù)字通信編碼糾錯技術(shù)，使海上通信

40、更加可靠、簡捷、迅速有效。GMDSS的地面通信和衛(wèi)星通信有所不同。衛(wèi)星通信工作在微波波段，只要船舶航行在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)，就能全天候地經(jīng)衛(wèi)星與用戶通信。而地面通信工作在MF、HF和VHF頻段，通信能否完成，與天線設置、通信方式設置、所選頻率等都有密切的關(guān)系，哪一個環(huán)節(jié)設置不正確都可能影響到通信的建立。二、地面系統(tǒng)各部分的主要作用1、 組合電臺組合電臺滿足GMDSS 系統(tǒng)要求，是地面通信系統(tǒng)重要組成部分，有收發(fā)信機及其終端設備構(gòu)成。其作用工作在MF/HF上，能發(fā)射和接收DSC、TELEX、SSB信號，實現(xiàn)船到岸、岸到船、船到船的中距離和遠距離遇險報警和遇險通信、緊急呼叫和緊急通信、安全呼叫和安全通信

41、，常規(guī)呼叫和常規(guī)通信，以及MF/HF DSC遇險與安全頻率的自動值守。2、 組合電臺的終端設備（1）DSC終端DSC作為組合電臺的終端或VHF設備一部分，通過組合電臺和VHF設備的收發(fā)信機和信號處理電路，實現(xiàn)遇險報警、遇險確認、遇險轉(zhuǎn)發(fā)和其它功能，并能夠進行選擇性呼叫，實現(xiàn)掃描值守，船舶查詢等功能。DSC 終端完全取代了500 KHz 和 2182 KHz 頻率上的海上遇險報警方式，改變現(xiàn)有船-岸間無線電通信的程序和方法，形成了新的無線電通信程序和值守規(guī)則。（2）NBDP終端NBDP終端不能獨立的工作，只能作為組合電臺的終端設備，通過組合電臺的收發(fā)信機和信號處理電路，實現(xiàn)船到船、船到岸、岸到船

42、的無線電傳的遇險、緊急、安全與常規(guī)的電傳通信功能，是海上船到船、船岸無線電傳通信的一種通信形式。船舶電臺經(jīng)海岸電臺可以人工或者自動與陸上電傳通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡相聯(lián)接，實現(xiàn)船-岸-用戶間的直接電傳通信。 3、 VHF與VHFDSC設備VHF設備是GMDSS在A1海區(qū)船舶的主要通信設備。其作用主要是實現(xiàn)近距離的船到岸、岸到船的無線電話通信和DSC呼叫。是船舶現(xiàn)場通信的主要通信方式，也是船舶實現(xiàn)駕駛臺與駕駛臺之間通信的重要手段。第三節(jié) 地面通信系統(tǒng)的通信程序一、無線電通信業(yè)務的分類無線通信是指利用無線電波在空間的傳播來傳遞信息的通信。無線電通信在海上得到廣泛的應用。船舶電臺之間或船舶電臺與陸地電

43、臺之間進行的無線電通信業(yè)務，通稱為船舶移動通信業(yè)務。國際上將船舶移動通信業(yè)務通常分為遇險通信、緊急通信、安全通信、常規(guī)通信和船舶業(yè)務通信。遇險通信是指船舶發(fā)生遇險時而進行的救助、協(xié)調(diào)等通信；緊急通信是指船舶發(fā)生人員傷亡、疾病、人員落水等嚴重影響船員生命安全的緊急事件而進行的通信；安全通信是指有關(guān)船舶航行安全的通信，比如在航道上發(fā)現(xiàn)不明漂流物，航道上航標發(fā)生變化等而進行的通信，包括航行警告、氣象警告、氣象預報等；船舶間以及船舶和海岸電臺間的日常通信，稱為常規(guī)通信；而有關(guān)海上船舶運輸生產(chǎn)的通信，又稱為船舶業(yè)務通信。我國航運界把常規(guī)通信和船舶業(yè)務通信通常又分為公眾船舶無線電通信和航務通信。凡陸上用戶

44、和船上乘客或者工作人員，經(jīng)海岸電臺和陸上網(wǎng)絡進行的通信，稱為公眾船舶無線電通信。凡交通系統(tǒng)各單位所屬船岸電臺為保證船舶航行安全和運輸生產(chǎn)的通信，稱為航務通信。二、地面通信系統(tǒng)的遇險安全呼叫頻率和通信頻率地面通信系統(tǒng)的遇險報警和遇險安全頻率的值守，使用DSC方式進行；遇險通信使用無線電話和無線電傳方式進行。通常情況下，在DSC遇險呼叫頻率呼叫后，在同波段的無線電話遇險安全頻率上進行后續(xù)的遇險通信。如果遇險船認為使用無線電傳方式便于遇險通信，也可以使用無線電傳遇險安全通信頻率進行電傳的遇險通信。國際CCIR在MF的2MHz段、HF的4、6、8、12、16MHz段和VHF頻段指定了DSC遇險安全呼叫

45、（報警）頻率和無線電話、無線電傳遇險與安全通信頻率。因各頻段傳播距離的原因，使用時應遵循同頻段原則。DSC、無線電話、無線電傳遇險與安全專用頻率如下： 通信方式MFHFVHFDSC2187.54207.56312.08414.512577.016804. 5CH70無線電話2182.04125.06215.08291.012290.016420.0CH16無線電傳2174.54177.56268.08376.512520.016695.0近距離通信業(yè)務在VHF波段上進行，通信距離大約在3050海里左右。VHF CH16信道(156.8MHz)是國際無線電話遇險與安全通信信道，同時也是無線電話呼

46、叫信道。VHF CH16信道除作為VHF波段無線電話遇險安全通信專用信道外，還作為日常情況下海岸電臺和船舶電臺之間的呼叫與應答信道。海岸電臺通常也用此信道播發(fā)通話表，或者在此信道播發(fā)引語后，到另一個信道上發(fā)送海上重要信息。為便于接收遇險呼叫和遇險通信，在 VHF 16信道所有信息的發(fā)射時間應保持到最低程度，不得超過 1 分鐘。簡短的安全信息可以在此信道上播發(fā)，但是如果安全信息發(fā)射過長，可以在此信道上播發(fā)引語后轉(zhuǎn)到其它信道上播發(fā)。此外，在進行非遇險類呼叫之前，電臺應在VHF CH16上守聽一會兒，當確認沒有其它電臺正在此信道上進行遇險通信時，才可進行呼叫。VHF CH70信道是VHF波段的DSC

47、遇險、安全和常規(guī)DSC呼叫信道，用于建立船到船、船到岸無線電話通信鏈路。當船舶遇險和遇有緊急情況時，可以在此信道上呼叫，收到此呼叫的船舶或者海岸電臺，給予遇險收妥，然后轉(zhuǎn)到VHF CH16信道上進行后續(xù)無線電話遇險或緊急通信。VHF CH70除作為VHF波段的遇險與安全呼叫信道外，還作為VHF波段的一般呼叫信道，船舶在此信道上呼叫某一船舶或岸上部門，約定好VHF無線電話通信信道，然后在約定的信道上進行無線電話通信。中距離通信業(yè)務一般在MF波段上進行，通信距離200海里左右。MF 2187.5Khz用于DSC遇險與安全呼叫。MF 2182KHz用于無線電話遇險與安全通信，海岸電臺還常用此作為中頻

48、常規(guī)通信的呼叫與回答的頻率。MF 2182KHz的遇險報警功能在2005年2月1日已經(jīng)取消。MF 2174.5khz用于無線電傳遇險與安全通信。遠距離通信業(yè)務一般在HF波段上進行，可實現(xiàn)遠距離通信。在Inmarsat衛(wèi)星覆蓋區(qū)外，是船上唯一的遠距離通信手段。CCIR在4、6、8、12和16MHz指定了DSC遇險與安全呼叫頻率、無線電話（TEL）和NBDP遇險與安全通信頻率；另外，在高頻段還規(guī)定了分別用于DSC、TEL、NBDP日常通信業(yè)務的頻率。三、 遇險報警與遇險通信程序1、遇險報警方式的選擇利用地面通信系統(tǒng)設備可以迅速發(fā)出遇險報警，并能很快建立遇險通信。地面通信系統(tǒng)主要采用DSC方式報警。

49、用DSC方式同時能實現(xiàn)船到船和船到岸的報警，也可用此方式實現(xiàn)岸到船的報警。DSC遇險報警幾乎沒有報警延遲的能直接被附近的船舶收到，而其它設備的遇險報警，附近的船舶不能立即收到，需要一系列的環(huán)節(jié)，才能轉(zhuǎn)發(fā)到附近的船舶。采用DSC進行遇險報警時，使用不同的頻率，傳播的距離是不同的。（1）利用VHF DSC 進行遇險報警傳播的距離最近，大約3050海里左右，報警在VHF CH70信道上進行，在A1海區(qū)使用VHF設備進行遇險報警，該海區(qū)的VHF海岸電臺和遇險事件附近的船舶會迅速接收到報警。在任何海區(qū)使用VHF進行遇險報警，附近的船舶也會迅速收到報警。（2）在MF波段進行DSC遇險報警能傳播200海里左

50、右，晚上傳播可能還遠一些。在A2海區(qū)使用DSC遇險安全呼叫頻率2187.5KHz上進行遇險報警，該海區(qū)的MF海岸電臺和遇險事件附近的船舶會迅速接收到報警；在其他海區(qū)，也可在DSC遇險安全呼叫頻率2187.5KHz上進行遇險報警，附近的船舶也會迅速收到報警。（3）使用HF波段的DSC遇險和安全頻率，可實現(xiàn)遠距離遇險報警，但各頻段傳播距離有所不同。一般頻率越高，傳播距離越遠，晚上較低頻率也可傳播很遠。在HF波段使用DSC遇險安全呼叫頻率上進行遇險報警，遠距離的海岸電臺和附近的船舶都會迅速接收到報警。2、DSC報警信號及發(fā)送（1）DSC遇險呼叫 DSC遇險呼叫可以人工進行編輯后發(fā)出；在遇險事件比較緊

51、急的情況下，如沒有時間編輯DSC遇險呼叫電文時，可以啟動面板上的遇險報警快捷鍵，自動生成DSC遇險呼叫序列發(fā)出。VHFDSC遇險呼叫要經(jīng)VHF發(fā)射機以G2B方式發(fā)出。在VHF CH70信道上啟動DSC遇險呼叫后，每次連續(xù)發(fā)送5個DSC遇險呼叫序列，間隔約4分鐘，等待接收DSC遇險收妥。如果接收不到DSC遇險收妥，再繼續(xù)重復DSC遇險呼叫序列。 MF/HF DSC遇險呼叫經(jīng)由MF/HF組合電臺發(fā)射機，以F1B方式發(fā)出。MF/HF DSC遇險呼叫，有遇險多頻呼叫和遇險單頻呼叫兩種方式。遇險單頻呼叫是在某一MF/HFDSC遇險呼叫頻率上進行，一般設置在MFDSC遇險安全呼叫頻率2187.5KHz上，或者設置在HFDSC遇險安全呼叫頻率8414.5KHz上進行遇險呼叫。DSC遇險呼叫每次連續(xù)發(fā)送5遍，然后間隔約4分鐘，等待接收DSC遇險收妥。如果接收不到DSC遇險收妥，再繼續(xù)重復DSC遇險呼叫序列。當采用遇險多頻呼叫時，將在MF/HF DSC遇險和安全呼叫頻率上輪流發(fā)出DSC 遇險呼叫。首先在MFDSC遇險安全呼