ATC空中交通管制應(yīng)答機(jī)

1、第七章第七章 空中交通管制應(yīng)答機(jī)空中交通管制應(yīng)答機(jī) 7.1 空中交通管制雷達(dá)系統(tǒng)的基本工作原理7.2 常規(guī)應(yīng)答機(jī)的基本工作原理7.3 S模式系統(tǒng)用途空中交通管制應(yīng)答機(jī)（ATC TRANSPONDER）是空中交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)（ATCRBS）的機(jī)載設(shè)備，它的功用是與地面二次雷達(dá)相配合，向地面管制中心報告飛機(jī)的識別代碼和飛機(jī)的氣壓高度。 一、空中交通管制的概念一、空中交通管制的概念空中交通管制：機(jī)場終端區(qū)空域的空中交通管制與航路（走廊）的空中交通管制。機(jī)場終端區(qū)的空中交通管制范圍：通常為以機(jī)場為中心的大約 150 km范圍中的空中交通管制。目的：有秩序地組織和實施空中交通，保持飛機(jī)之間的安全間隔

2、，防止飛機(jī)相撞，同時提高終端區(qū)空域的利用效率。二、空中交通管制的目的和任務(wù)：（1）保證一切飛機(jī)的飛行活動，隨時受地面指揮調(diào)度的管制，嚴(yán)格按計劃（航線和高度）飛行。（2）有效地利用空間，保證空中交通有秩序地進(jìn)行。（3）保證準(zhǔn)確與安全的導(dǎo)航勤務(wù)，防止飛機(jī)在空中 相撞或與地面障礙物相撞。（4）提供有助于保障飛行安全的有效信息和情報，識別進(jìn)入航管區(qū)域飛機(jī)的有關(guān)參數(shù)據(jù)和代號，以便及時采取必要措施。三、空中交通管制系統(tǒng)： 廣義講，它包括地面的各種監(jiān)視雷達(dá)和飛機(jī)上的應(yīng)答機(jī)，以及有關(guān)的通信、導(dǎo)航設(shè)備，而對從事航空電子人員來說，“空中交通管制“這個術(shù)語僅狹義地單指飛機(jī)上的“空中交通管制應(yīng)答機(jī)”四、四、 空中交通

3、管制雷達(dá)系統(tǒng)空中交通管制雷達(dá)系統(tǒng)中交通管制雷達(dá)系統(tǒng)包括：l一次監(jiān)視雷達(dá)(PSR)和空中交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)（ATCRBS）航管二次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng).l通常，把地面二次監(jiān)視雷達(dá)簡稱為二次雷達(dá)，而把機(jī)載應(yīng)答機(jī)稱為應(yīng)答機(jī)。一次監(jiān)視雷達(dá)PSR工作方式：一次監(jiān)視雷達(dá)（PSR）是依靠目標(biāo)對雷達(dá)天線所輻射的射頻脈沖能量的反射而探測目標(biāo)的。一次監(jiān)視雷達(dá)的天線以一定速率在360范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)掃掠，把雷達(dá)發(fā)射信號形成方向性很強(qiáng)的波束輻射出去。提供信息：距離、方位一次雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)：可在雷達(dá)熒光屏顯示器上用光點(diǎn)提供飛機(jī)的方位和距離，不管飛機(jī)上是否裝有應(yīng)答機(jī)，都能正確地顯示，故仍為空中交通管制不可缺少的設(shè)備。缺點(diǎn)：不能識別飛機(jī)的

4、代號和高度，且反射回波較弱，易受固定目標(biāo)的干擾。二次雷達(dá)SSR美國稱其為空中交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)，簡稱航管雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)（ATCRBS）工作方式：由地面二次雷達(dá)詢問器與機(jī)載應(yīng)答器配合，采用問答方式工作。兩次有源輻射：二次雷達(dá)系統(tǒng)必須經(jīng)過兩次有源輻射（詢問與應(yīng)答各一次），才能實現(xiàn)其功能。提供信息：飛機(jī)識別碼、氣壓高度和一些緊急告警信息，如飛機(jī)發(fā)生緊急故障、無線電通訊失效或飛機(jī)被劫持等。工作頻率：二次監(jiān)視雷達(dá)的發(fā)射信號頻率與接收頻率不等，其詢問發(fā)射頻率為1030MHz，接收頻率則為1090MHz。這就是通常所說的L波段。SSR（實例）地面二次雷達(dá)與一次雷達(dá)系統(tǒng)地面二次雷達(dá)與一次雷達(dá)系統(tǒng) 在同時裝備有

5、二次雷達(dá)與一次雷達(dá)的空中交通管制系統(tǒng)中，通?？偸鞘苟卫走_(dá)與一次監(jiān)視雷達(dá)協(xié)同工作的。二次雷達(dá)的條形天線安裝在一次雷達(dá)天線上方，二者同步掃掠，見圖71。二次雷達(dá)與一次雷達(dá)共用定時電路與顯示終端，以實現(xiàn)同步工作。雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)簡化方塊圖雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)簡化方塊圖 虛線表示航路管制區(qū)，雙線表示航路和走廊，中央雙圖形表示，機(jī)場跑道位置年和方向，航路上小點(diǎn)代表導(dǎo)航臺的位置，其他小點(diǎn)為地標(biāo)。 一種實際航管雷達(dá)顯示器二次雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)（1）不受目標(biāo)有效反射面積的限制，回答脈沖比一次雷達(dá)回波強(qiáng)很多。（2）詢問和回答信號的格式和頻率是不同的，消除了地面雜波和氣象反射的干擾；（3）能夠用事先編排好的代號為多達(dá)4000多架飛

6、機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的識別和特殊的位置識別。（4）能夠提供準(zhǔn)確的飛機(jī)即時飛行高度。（5）在收到旁瓣抑制（SLS）信號時，抑制應(yīng)答機(jī)的回答，避免熒光屏上出現(xiàn)假信號。二二次雷達(dá)的詢問信號次雷達(dá)的詢問信號 地面二次雷達(dá)發(fā)射的是射頻脈沖信號。這種信號由間隔不同的脈沖對信號組成。脈沖信號的脈沖編碼方式稱為詢問模式。A模式的詢問用來識別空中飛機(jī)的代號。B模式用來識別民航飛機(jī)的代號（現(xiàn)尚未分配）C模式的詢問用來識別飛機(jī)的高度。D模式尚未分配。ATCRBSATCRBS的詢問信號的詢問信號（模式）圖中畫出了一對脈沖P1與P3，實際上在P1脈沖之后還有一個幅度較小的P2脈沖，它的作用將在旁瓣抑制一段中說明。模式A的脈沖間隔

7、為8s ，C模式為21s，各模式脈沖的脈沖寬度為0.8s。7.1.5 7.1.5 機(jī)載應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答信號機(jī)載應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答信號識別碼與高度碼識別碼與高度碼機(jī)載應(yīng)答機(jī)在收到地面二次雷達(dá)的有效詢問信號后，將根據(jù)詢問模式產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答發(fā)射信號。當(dāng)?shù)孛娑卫走_(dá)所發(fā)射的是A模式的識別詢問時，應(yīng)答機(jī)產(chǎn)生識別碼應(yīng)答信號；對于C模式高度詢問，則回答飛機(jī)的實時氣壓高度編碼信息。有效詢問信號，(1)指在規(guī)定范圍中地面二次雷達(dá)的主瓣詢問信號，(2)詢問模式與應(yīng)答機(jī)置定模式相符合，即應(yīng)答機(jī)只對事先約定的識別詢問模式產(chǎn)生識別應(yīng)答信號。 P179 圖7-8高度詢問模式C，在應(yīng)答機(jī)控制盒上的高度報告開關(guān)（ALT）置于接通位的情

8、況下，應(yīng)答機(jī)是自動應(yīng)答的。P179 圖7-8一、應(yīng)答信號的格式一、應(yīng)答信號的格式頻率、脈沖寬度和間隔：應(yīng)答機(jī)產(chǎn)生的識別應(yīng)答信號或高度應(yīng)答信號的頻率與脈沖寬度是相同的：都是1090 MHz，脈沖寬度為0.45us的脈沖編碼信號。應(yīng)答脈沖的寬度為0.45s，間隔為1.45s的整數(shù)倍。如圖75所示但識別應(yīng)答信號與高度應(yīng)答信號所采用的編碼方式和內(nèi)容是不同的。應(yīng)答信號的格式如圖75所示。應(yīng)答信號由信息脈沖和兩個幀脈沖等組成。信息脈沖共有12個，分為A、B、C、D四組，每組三個脈沖。分別為A1、A2、A4，B1、B2、B4，C1、C2、C4，D1、D2、D4。這12個脈沖在應(yīng)答脈沖序列中的排列順序為C1、

9、 A1、 C2、 A2、 C4、 A4、B1、D1、B2、D2、B4、D4。幀脈沖F1、F2為應(yīng)答信號的標(biāo)志脈沖，不表示信息內(nèi)容，用以容納信息脈沖。不論應(yīng)答內(nèi)容如何，幀脈沖F1、F2總是存在的。SPI脈沖在幀脈沖F2之后的4.35s處，可能會出現(xiàn)一個特別位置識別脈沖SPI脈沖。它是在飛行員按下應(yīng)答機(jī)控制合面板上的識別（IDENT）按鈕后出現(xiàn)在應(yīng)答脈沖序列中的。 P179 圖7-8當(dāng)對A模式詢問作回答時，駕駛員根據(jù)地面要求短時按下此按鈕，則導(dǎo)致應(yīng)答機(jī)在回答編碼中加發(fā)這個識別脈沖1530秒，因而使地面航管中心熒光屏上該飛機(jī)標(biāo)志顯示特別亮（或顯示目標(biāo)中心向外擴(kuò)散的同心圓環(huán)），給調(diào)度指揮人員獲得該飛機(jī)

10、當(dāng)時的位置和特別顯示。二、識別詢問與識別應(yīng)答碼二、識別詢問與識別應(yīng)答碼對于有效的識別詢問（模式A的詢問），應(yīng)答機(jī)自動地應(yīng)答飛機(jī)的識別碼。識別碼是空中交通管制中用于表明飛機(jī)身份的代碼，由空中交通管制部門指定。 識別碼為四位八進(jìn)制碼。飛行員可利用應(yīng)答機(jī)控制盒面板上的識別碼設(shè)定旋鈕來設(shè)定識別碼。12個信息脈沖的編碼狀態(tài),每個脈沖都有1和0兩種狀態(tài),12個信息脈沖共有212 =84=4096個識別代碼.把12個信息脈沖分成A,B,C,D四組,每組表示四位識別碼中的一位.A組表示第一位,B組表示第二位,C組表示第三位,D組表示第四位.四組脈沖從高到低的順序是ABCD.l這一順序與脈沖在實際脈沖串中的位置

11、順序不同.每組脈沖都可以有三個信息脈沖,用三個信息脈沖表示八進(jìn)制數(shù).例如,控制盒上所設(shè)定的識別代碼為7162,A組碼為A1A2A4=111,B組碼為1, B1B2B4=100, C組碼為6, C1C2C4=011, D組碼為2, D1D2D4=010.代碼脈沖串為:A1C2A2C4A4B1D2.應(yīng)答碼中的一些碼組7500、7600、7700等為空管部門指定的危急緊急代碼7500_表示飛機(jī)被劫持7600_表示無線電通訊失效7700_表示飛機(jī)發(fā)生緊急故障.機(jī)載應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答信號機(jī)載應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答信號 識別碼：212 =84=4096A4A2A1B4B2B1C4C2C1D4D2D1（00007777）高

12、度碼： （-1000126700ft，每100ft）D1D2D4A1A2A4B1B2B4C1C2C4三、高度詢問與高度應(yīng)答碼三、高度詢問與高度應(yīng)答碼當(dāng)應(yīng)答機(jī)回答模式C 的詢問時，它的應(yīng)答脈沖串表示飛機(jī)的氣壓高度信息。氣壓高度信息是由大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)提供的，由高度編碼電路編碼。雖然高度碼也是包含在框架脈沖之間的信息脈沖組合，但其編碼規(guī)則與上述飛機(jī)識別代碼不同。 在代表飛機(jī)高度信息時，四組信息脈沖也是分成 A、B、C、D四組的，但四組脈沖的組成順序和編碼方式與識別代碼不同。根據(jù)民用飛機(jī)的飛行高度，國際民航組織規(guī)定的高度編碼范圍是-1000至126700ft。規(guī)定高度編碼的增量為100ft。這樣，只需

13、1278組高度編碼，即只需利用4096種編碼中的一小部分。為此，規(guī)定不用脈沖D1；C1和C4脈沖不能同時為1，但C組脈沖必須有一個為1。這樣，D組脈沖有2個，可編4個碼組；A組與B組各3個，可各編8個碼組，C組則可編 5個碼組，總共可得到4*8*8*5=1280組高度碼，可滿足上述高度范圍編碼的要求。實際上，民航所使用的高度范圍從-1000到 62700 ft 就足夠了，所以高度編碼中的D2脈沖實際上也總是為零的。高度編碼中的 D、A、B組所采用的碼制為格雷碼，碼組的增量為500ft；C組所采用的碼制為為“五周期循環(huán)碼”，可編成5個碼組，增量為100 ft 。旁瓣抑制（旁瓣抑制（SLSSLS）

14、目的：機(jī)載應(yīng)答機(jī)只有在飛機(jī)被二次雷達(dá)天線主瓣照射時產(chǎn)生應(yīng)答信號,接收到天線旁瓣信號時，不應(yīng)答.以免在顯示器上出現(xiàn)多個目標(biāo)的錯誤顯示.實現(xiàn)方法：采用三脈沖旁瓣抑制系統(tǒng).（1）地面二次雷達(dá)所產(chǎn)生的詢問信號有三個射頻脈沖組成, 其中P1與P3脈沖由方向性的天線輻射,旁瓣抑制脈沖P2則由無方向性的天線輻射。 （2）控制P1,P3脈沖與P2脈沖的輻射功率比例,使得在方向性天線主瓣范圍內(nèi)的飛機(jī)所接收到的P1、P3 脈沖幅度高于P2脈沖。（3）在機(jī)載應(yīng)答機(jī)接收電路中設(shè)置有旁瓣抑制電路。電路對P1 脈沖和P2脈沖的幅度進(jìn)行比較。如果P1脈沖高于P2脈沖的幅度9dB, 即表明飛機(jī)處于二次雷達(dá)天線的主波瓣法線方向

15、上，產(chǎn)生應(yīng)答信號； P2脈沖大于P1脈沖，則表明P1脈沖是旁瓣照射產(chǎn)生的，不產(chǎn)生應(yīng)答信號；應(yīng)答機(jī)在模糊區(qū)的應(yīng)答概率隨P1脈沖的增大而增大。7.2 7.2 常規(guī)應(yīng)答機(jī)的基本工作原理常規(guī)應(yīng)答機(jī)的基本工作原理 機(jī)載應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)7.2.1 7.2.1 機(jī)載應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)機(jī)載應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)機(jī)載應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)由應(yīng)答機(jī)、控制盒及天線三個組件組成的。民用飛機(jī)通常裝備兩套相同的應(yīng)答機(jī)，以保證對詢問信號的可靠應(yīng)答。二套應(yīng)答機(jī)共用一個控制盒，由控制盒上的系統(tǒng)選擇電門決定由哪一套應(yīng)答機(jī)產(chǎn)生應(yīng)答信號。一、應(yīng)答機(jī)一、應(yīng)答機(jī)應(yīng)答機(jī)安裝在電子艙內(nèi)。應(yīng)答機(jī)面板上通常設(shè)置有故障指示器及自檢按鈕。故障指示器是用以表明收發(fā)組或天線系統(tǒng)是否存在或發(fā)

16、生過故障。其中的天線故障顯示器（ANT）在排除故障后，可按壓復(fù)位按鈕（RESET）使故障指示器復(fù)位。自檢按鈕（SELF TEST）用以在電子艙內(nèi)對應(yīng)答機(jī)進(jìn)行自檢。自檢正常時，控制盒上的綠色信號燈亮。應(yīng)答機(jī)在應(yīng)答高度詢問時的飛機(jī)高度信息，是由大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)提供的。兩套大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)均可向正在工作的應(yīng)答機(jī)提供數(shù)字式的氣壓高度信息。二、天線二、天線應(yīng)答機(jī)的天線為L波段的短刀型天線。飛機(jī)上裝有兩部應(yīng)答機(jī)天線。通過控制盒的系統(tǒng)選擇開關(guān)街道所選定的應(yīng)答辯機(jī)上。在有的飛機(jī)上，兩部天線是分別供兩部應(yīng)答機(jī)使用的。天線安裝在機(jī)身下部中心線的前段。應(yīng)答機(jī)天線為無方向性天線，它在水平面內(nèi)的方向性圖為對稱的圓。應(yīng)答機(jī)天

17、線與測距機(jī)天線是相同的，可以互換。三、控制盒三、控制盒機(jī)載應(yīng)答機(jī)使用一部控制盒來控制兩部應(yīng)答機(jī)的工作。在現(xiàn)代飛機(jī)上，應(yīng)答機(jī)控制盒還同時用于控制防撞系統(tǒng)（TCAS）的工作。7.2.2 7.2.2 應(yīng)答機(jī)的性能與技術(shù)參數(shù)應(yīng)答機(jī)的性能與技術(shù)參數(shù)一方面要求應(yīng)答機(jī)能對有效的詢問信號進(jìn)行正常的應(yīng)答，產(chǎn)生參數(shù)符合要求的應(yīng)答脈沖信號；另一方面，還要求應(yīng)答機(jī)能夠抑制旁瓣觸發(fā)，抑制各種噪聲和干擾信號的觸發(fā)，以盡可能避免產(chǎn)生虛假應(yīng)答。一、對接收電路的基本要求一、對接收電路的基本要求應(yīng)答機(jī)的接收譯碼電路應(yīng)能滿足頻率、詢問模式、脈沖寬度、幅度等方面的要求。 1、頻率l接收機(jī)的中心頻率為1030 MHz。2、接收機(jī)靈敏度

18、l典型應(yīng)答機(jī)接收機(jī)的靈敏度為-76 dBmW，一般為-69至-77dBmW。3、脈沖寬度鑒別l接收機(jī)應(yīng)能鑒別詢問脈沖的寬度，濾除小于0.4s的窄脈沖和大于 1.5 s的寬脈沖，以避免被噪聲及L波段的其他信號所觸發(fā)。 4、旁瓣抑制與應(yīng)答抑制l接收機(jī)應(yīng)能鑒別脈沖的相對幅度，以抑制旁瓣詢問。此外，當(dāng)接收機(jī)判明一個正常詢問后，還將接收機(jī)抑制約28s，并抑制測距機(jī)及TCAS的詢問，反之亦然。二、發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)二、發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)l、發(fā)射頻率l應(yīng)答機(jī)發(fā)射（應(yīng)答）信號的頻率為 1090 3 MHz。2、發(fā)射功率l典型應(yīng)答機(jī)的發(fā)射功率為 700 W。3、應(yīng)答脈沖寬度l應(yīng)答脈沖寬度為 0.45s；脈沖

19、間隔為1.45s的整數(shù)倍。4、應(yīng)答率與自動過載控制功能l應(yīng)答率不應(yīng)超過每秒1200次。 7.2.3 7.2.3 應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)的工作概況應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)的工作概況 應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)的工作由應(yīng)答機(jī)控制盒上的開關(guān)控制。 一、系統(tǒng)選擇與模式選擇一、系統(tǒng)選擇與模式選擇系統(tǒng)選擇開關(guān)（ATC）用于選擇第一部或第二部應(yīng)答機(jī)來產(chǎn)生射頻應(yīng)答信號。 有的應(yīng)答機(jī)控制盒上的系統(tǒng)選擇開關(guān)（或模式控制開關(guān)）設(shè)有“準(zhǔn)備”（STBY）位。當(dāng)開關(guān)置于準(zhǔn)備位置時，兩部應(yīng)答機(jī)均不能發(fā)射應(yīng)答信號。當(dāng)選擇一部應(yīng)答機(jī)工作時，另一部處于準(zhǔn)備狀態(tài)。不論系統(tǒng)選擇開關(guān)放在什么位置，兩部應(yīng)答機(jī)的電源均是接通的，均可接收詢問脈沖。 二、二、識別碼置定旋鈕和識別碼顯

20、示窗識別碼置定旋鈕和識別碼顯示窗l(fā) 飛機(jī)的四位識別碼是由控制盒上的同心旋鈕調(diào)定的。l識別碼顯示窗用于顯示所設(shè)定的識別碼。三、高度報告高度報告l高度報告控制開關(guān)用以選擇第一套或第二套大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)來作為高度報告信息源。四、識別按鈕四、識別按鈕l按壓一次識別鈕（IDNT），不論在按壓后是否松開按鈕，可使SPI脈沖保持約18秒。五、系統(tǒng)監(jiān)測五、系統(tǒng)監(jiān)測l應(yīng)答機(jī)內(nèi)設(shè)置的故障監(jiān)測電路可以監(jiān)測應(yīng)答機(jī)輸出信號功率、頻率等主要參數(shù)，也能監(jiān)測信號的接收譯碼過程及時鐘頻率等是否正常。l如果監(jiān)測電路檢測到不正常的工作狀況，即可給出故障指示。此時，控制盒上和應(yīng)答機(jī)面板上的琥珀色故障燈ATC FAIL 亮。l監(jiān)測電路還

21、可以監(jiān)測天線、電纜系統(tǒng)是否正常。 六、系統(tǒng)自檢六、系統(tǒng)自檢TESTTESTl 在沒有收到有效的詢問信號時，應(yīng)答機(jī)是不產(chǎn)生應(yīng)答信號的。l在控制盒上選擇TEST，利用應(yīng)答機(jī)內(nèi)的自檢電路，可以模擬接收詢問信號，以使接收機(jī)譯碼和編碼發(fā)射電路工作，從而通過監(jiān)測電路檢查系統(tǒng)的工作情況。ATC系統(tǒng)的組成7.2.4 7.2.4 應(yīng)答機(jī)的基本工作原理應(yīng)答機(jī)的基本工作原理 由天線所接收的1030 MHz詢問脈沖信號，經(jīng)由環(huán)流器加至接收機(jī)輸入端的前置濾波器。前置濾波器是一個帶寬約為 25 MHz的帶通濾波器，能夠有效地濾除鏡象干擾及L波段的其他雜波。詢問脈沖信號在接收機(jī)中經(jīng)過變頻、放大和檢波后，得到視頻脈沖信號。清

22、窄防寬電路的作用是消除寬度在0.4s以下和1.5s以上的各種雜散脈沖，以避免應(yīng)答機(jī)被隨機(jī)噪聲所觸發(fā)。通過上述電路的視頻脈沖加至譯碼電路（解碼器）。譯碼電路按照控制盒所選擇的模式，鑒別P1脈沖與P3脈沖之間的時間間隔。如果詢問模式與所置定的詢問模式相符，則譯碼成功，就產(chǎn)生一個模式啟動脈沖加到編碼電路去啟動編碼發(fā)射電路。 如果詢問模式為高度詢問模式，則在應(yīng)答機(jī)控制盒上選擇高度應(yīng)答方式時，譯碼電路即可輸出模式C啟動控制信號，以觸發(fā)編碼器和發(fā)射機(jī)產(chǎn)生高度應(yīng)答信號。在編碼器產(chǎn)生編碼脈沖串期間，將觸發(fā)抑制電路工作。抑制電路所產(chǎn)生的內(nèi)抑制脈沖使接收機(jī)抑制約28s，以防止譯碼器在應(yīng)答編碼期間再次產(chǎn)生編碼觸發(fā)信

23、號。與此同時，抑制電路還產(chǎn)生外抑制信號加至測距機(jī)和TCAS，以防止在應(yīng)答機(jī)發(fā)射應(yīng)答脈沖期間測距機(jī)或TCAS也發(fā)射射頻信號，產(chǎn)生相互干擾。 7.2.5 7.2.5 接收電路接收電路 應(yīng)答機(jī)接收機(jī)應(yīng)答機(jī)接收機(jī)接收機(jī)為L波段的超外差式接收機(jī) 接收機(jī)的基本任務(wù)是把1030 MHz的射頻脈沖信號轉(zhuǎn)換成足夠幅度的視頻脈沖信號，加到視頻處理器去進(jìn)行處理。 接收機(jī)是由前置濾波器（預(yù)選器），混頻器、本機(jī)振蕩器、中放、檢波、視放等電路組成。一、一、 接收機(jī)接收機(jī)接收機(jī)高頻部分把天線所接收的1030 MHz詢問信號變換成60 MHz的中頻信號，以輸入中放進(jìn)行有效的放大。AOC電路用于自動地調(diào)節(jié)接收機(jī)的增益，防止發(fā)射

24、機(jī)過載。（防止發(fā)射機(jī)過熱而損壞，避免過于密集的應(yīng)答信號引起干擾）AOC電路的一個輸入為編碼波門，即應(yīng)答次數(shù)；另一個輸入為編碼器所輸出的應(yīng)答脈沖數(shù)。當(dāng)應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答次數(shù)超過每秒1200次，或總的應(yīng)答脈沖數(shù)超過一定值時，AOC電路便使中放增益降低，較低電平的詢問信號便不再能觸發(fā)應(yīng)答機(jī)應(yīng)答，從而將發(fā)射機(jī)的工作負(fù)載自動地控制在一定的程度，達(dá)到防止發(fā)射機(jī)過載的目的。 二、二、 視頻處理器視頻處理器視頻處理器的基本任務(wù)之一是鑒別詢問信號是來自二次雷達(dá)天線主瓣還是旁瓣，以實現(xiàn)對旁瓣詢問的抑制。7.2.6 7.2.6 譯碼電路的基本工作原理譯碼電路的基本工作原理一、譯碼電路的功用與組成一、譯碼電路的功用與組成l

25、譯碼(解碼)電路的功用：根據(jù)視頻處理器輸出的觸發(fā)脈沖，鑒別詢問的模式，以觸發(fā)編碼器按照控制盒所置定的飛機(jī)代碼和工作模式，或者按照來自大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)的編碼電路高度信息，產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答脈沖串。 l譯碼電路的組成：由譯碼移位寄存器、SLS譯碼器、A、C模式譯碼器及抑制門電路等組成的。除此以外，電路還包括時鐘產(chǎn)生器、定時器等電路組成。二、譯碼原理二、譯碼原理譯碼（解碼）的電路的功用是判明詢問模式。 在譯碼期間，移位寄存器在譯碼時鐘的控制下使輸入的P1觸發(fā)脈沖串行移位。通常，譯碼時鐘頻率為 3 MHz。 對A譯碼門而言，與非門的一個輸入端所加的是由移位寄存器提供的8s延時脈沖。如果接收機(jī)所接收的為A模式

26、詢問信號，則該詢問信號中滯后于P1脈沖8s的P3脈沖必然與P1延時 8s脈沖同時作用于A譯碼與非門。這樣，該與非門在P3脈沖到來時刻輸出為負(fù)脈沖A模式譯碼成功。 模式譯碼門產(chǎn)生的模式A觸發(fā)信號或模式B觸發(fā)信號加到AB譯碼器的置位端，使AB譯碼器置位。AB譯碼器的置位表示應(yīng)答機(jī)收到了與預(yù)置模式一致的有效識別詢問信號。高度詢問模式譯碼電路與識別詢問模式譯碼電路相同，是由模式C譯碼門和模式C譯碼器組成的。所不同的只是由移位寄存器加到模式 C譯碼門的是 21s的延遲觸發(fā)脈沖。 7.2.7 7.2.7 編碼器的基本工作原理編碼器的基本工作原理一、編碼器的功用與組成一、編碼器的功用與組成編碼器的基本任務(wù)是

27、在譯碼器判明詢問模式有效后，形成識別代碼脈沖串或高度代碼脈沖串，以輸往調(diào)制器控制發(fā)射機(jī)產(chǎn)生射頻脈沖編碼信號。所產(chǎn)生的識別代碼脈沖串決定于控制盒所置定的識別代碼；所產(chǎn)生的高度代碼脈沖串則決定于由大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)輸入的高度信息?，F(xiàn)代應(yīng)答機(jī)的編碼電路是以移位寄存器為核心，與應(yīng)答門、控制矩陣、時鐘產(chǎn)生器、預(yù)選控制器等組成的，見圖712所示的典型編碼電路方塊圖。 編碼器電路移位寄存器:把并行的輸入數(shù)據(jù)(A模式的飛機(jī)代碼和C模式的高度編碼),經(jīng)過移位作用,按順序輸出串行數(shù)據(jù),即回答編碼數(shù)據(jù).控制矩陣:用以選擇移位寄存器的輸入信息。所選擇的識別代碼或高度信息通過應(yīng)答門加到移位寄存器的輸入端。選擇矩陣由模式C譯

28、碼器的輸出控制。當(dāng)詢問信號為模式C時，模式C譯碼器的輸出加到控制矩陣，使控制矩陣選擇來自大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)的高度編碼信息；當(dāng)詢問信號為模式A時，模式C譯碼器的無輸出，控制矩陣此時所選擇的為來自控制盒的識別碼。所形成的應(yīng)答脈沖串加至發(fā)射電路中的調(diào)制器，控制發(fā)射機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的射頻脈沖信號。應(yīng)答門使控制矩陣選用來自控制盒的飛機(jī)代碼信息或來自大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)的高度編碼信息，并同時使移位寄存器改用編碼時鐘。調(diào)制選通門將相應(yīng)的脈沖編碼串輸送到調(diào)制器去。與此同時，內(nèi)部抑制電路把抑制波門加到視頻處理器去，抑制輸出約28s；外抑制波門則輸送到機(jī)上其他L波段設(shè)備。如果為旁瓣詢問信號，則旁瓣抑制譯碼器將產(chǎn)生SLS觸發(fā)脈沖，

29、使譯碼電路抑制28s。飛機(jī)代碼信息或來自大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)的高度編碼信息，加到移位寄存器的輸入端后，在編碼時鐘的作用下，由移位寄存器的輸出端串行輸出。編碼時鐘脈沖頻率確定的依據(jù)和數(shù)值編碼時鐘頻率為690KHz690KHz的信號的周期為1.45s, 它使移位寄存器以1.45s的步長將輸入信息移位至寄存器的輸出端,從而形成的編碼脈沖穿相鄰脈沖之間的間隔為1.45s.用690KHz編碼脈沖時鐘信號去觸發(fā)一個振蕩寬度為0.45s的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,可獲得寬度為0.45s的周期性脈沖串,所形成的寬度控制脈沖,加到調(diào)制門U7的輸入端,使U7輸出寬度為0.45s的編碼脈沖串.7.2.8 7.2.8 發(fā)射電路發(fā)射電路

30、n應(yīng)答機(jī)的發(fā)射電路由調(diào)制器、脈沖功率振蕩器及 1800 V高壓電源等電路組成，見圖713。n發(fā)射電路的任務(wù)是按照編碼器形成的應(yīng)答脈沖串產(chǎn)生功率為700 W的射頻脈沖編碼信號，經(jīng)由環(huán)流器輸往天線輻射.射頻脈沖的頻率為1090 MHz，射頻脈沖的寬度為0.45s。一、調(diào)制器一、調(diào)制器調(diào)制器實際上是一個脈沖放大器，它的任務(wù)是形成幅度約為95 V的具有足夠功率的調(diào)制脈沖，以控制振蕩器產(chǎn)生振蕩。 二、二、脈沖功率振蕩器脈沖功率振蕩器金屬陶瓷三極管是一種適用于L波段難得真空三極管，可以直接產(chǎn)生L波段的射頻信號，功率可達(dá)數(shù)百瓦，信號交連（實例）ATCRBS的缺點(diǎn)異步應(yīng)答干擾 在雷達(dá)探測范圍內(nèi)的所有飛機(jī)都會產(chǎn)

31、生應(yīng)答信號，地面接收機(jī)可能收到并非所需的應(yīng)答。同步串?dāng)_ 當(dāng)兩架飛機(jī)離地面站有相同的距離時，其應(yīng)答信號會同時被地面接收機(jī)接收到，而產(chǎn)生相互干擾。7.3 S7.3 S模式系統(tǒng)模式系統(tǒng)7.3.1離散尋址信標(biāo)系統(tǒng)的基本原理離散尋址信標(biāo)系統(tǒng)的基本原理l離散尋址信標(biāo)系統(tǒng)（DABS）即S模式系統(tǒng)。系統(tǒng)的基本思想，是以選擇性的“點(diǎn)名”詢問-應(yīng)答方式，取代ATCRBS的廣播式詢問-應(yīng)答方式，從而從根本上消除ATCRBS的相互串?dāng)_等缺陷。l賦予每一架飛機(jī)一個唯一的24 位地址碼。地面雷達(dá)以數(shù)字式的詢問信號，詢問所指定地址碼的飛機(jī)。S模式 用24位表示飛機(jī)的識別碼，即 224=4096*4096約為16,000,0

32、00種編碼， 可以為世界上每一架飛機(jī)提供一個唯一的識別碼（地址碼）?？蓡为?dú)詢問某架飛機(jī)，并得到其一對一的應(yīng)答信號。7.3.2 7.3.2 離散尋址信標(biāo)系統(tǒng)的詢問信離散尋址信標(biāo)系統(tǒng)的詢問信號離散尋址信標(biāo)系統(tǒng)可以產(chǎn)生多種不同類型的詢問信號，以滿足不同的需要。以下說明ATCRBSS模式全呼叫、S模式只呼叫等幾種主要的詢問信號的格式與調(diào)制方式。一、一、ATCRBSS模式全呼叫模式全呼叫ATCRBSS模式全呼叫詢問用于詢問管制空域中裝備常規(guī)的A、C模式應(yīng)答機(jī)和裝備S模式的新型飛機(jī)。1、ATCRBSS模式全呼叫模式全呼叫它是由P1、P3和P4脈沖組成的。P1、P3和P4脈沖由方向性天線發(fā)射。同樣，為了實現(xiàn)

33、旁瓣抑制，仍由全向天線發(fā)射一個P2脈沖。P1和P3脈沖的幅度相等，寬度與ATCRBS相同，為0.8s。其脈沖間隔為8s或21s，分別表示A模式和C模式。在P3脈沖之后的P4脈沖的寬度為1.6s ，距P3脈沖2s。其幅度與P1和P3脈沖相等。不同類型的應(yīng)答機(jī)對ATCRBSS模式全呼叫詢問信號均可作出應(yīng)答。A、C模式應(yīng)答機(jī)在接收到上述ATCRBS只呼叫詢問信號后，可根據(jù)P1和P3脈沖的間隔為8s或 21s，而作出識別應(yīng)答或高度應(yīng)答。P4脈沖對A、C模式應(yīng)答機(jī)是不起作用的。 S模式應(yīng)答機(jī)在接收到這一ATCRBSS模式全呼叫詢問信號后，可根據(jù)P4脈沖的寬度為1.6s而作出應(yīng)答。S模式的詢問格式2、僅僅

34、ATCRBS呼叫呼叫（PAM）在需要詢問常規(guī)的A、C應(yīng)答機(jī)而不希望S模式應(yīng)答機(jī)應(yīng)答時，二次雷達(dá)所發(fā)射的是ATCRBS只呼叫詢問信號。僅ATCRBS呼叫詢問信號與上述ATCRBSS模式全呼叫詢問信號十分相似，只是其中的P4脈沖的寬度改為0.8s。 A、C模式應(yīng)答機(jī)在接收到上述ATCRBS只呼叫詢問信號后，根據(jù)P1和P3脈沖的間隔為8s或21s，而做出識別應(yīng)答或高度應(yīng)答。此時，A、C模式應(yīng)答機(jī)對P4脈沖不予理睬。S模式應(yīng)答機(jī)在接收到這一ATCRBS只呼叫詢問信號后，由于P4脈沖的寬度為0.8s，所以不會做出應(yīng)答。S模式的詢問格式3、 S模式詢問信號 （DPSK） DABS二次雷達(dá)在詢問S模式應(yīng)答機(jī)

35、時，所發(fā)射的是數(shù)字式的詢問信號，俗稱S模式數(shù)據(jù)塊。（一）S模式詢問信號的結(jié)構(gòu)S模式詢問信號由P1、P2脈沖和P6數(shù)據(jù)塊組成。P1、P2脈沖的幅度相等，間隔為 2s。 數(shù)據(jù)塊P6可包含56位或112位信息。P6數(shù)據(jù)字組的前24位為所指定飛機(jī)的地址碼。P6數(shù)據(jù)字信息可以多達(dá)112位，因此除了用作飛機(jī)代碼、高度詢問外，還可以進(jìn)行其他內(nèi)容的廣泛的信息交換。（二）應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答S模式應(yīng)答機(jī)在對所接收的詢問信號解碼后，若其地址碼與本飛機(jī)的地址碼相符，即可根據(jù)詢問內(nèi)容做出相應(yīng)的應(yīng)答。其它飛機(jī)的地址碼與此不同，所以是不會應(yīng)答的。A、C模式應(yīng)答機(jī)是不會對上述S模式詢問信號做出應(yīng)答的。結(jié)論:由此可見，對于上述S模式

36、詢問信號，只有地址碼相符的那一架飛機(jī)會根據(jù)詢問內(nèi)容做出相應(yīng)的應(yīng)答。其它的S模式應(yīng)答機(jī)和A、C模式應(yīng)答機(jī)均不會應(yīng)答，這就從根本上消除了現(xiàn)行 ATCRBS相互串?dāng)_的缺點(diǎn)。（三）旁瓣抑制除由方向性天線發(fā)射上述P1、P2脈沖和P6數(shù)據(jù)塊外，S模式DABS雷達(dá)還由全向天線發(fā)射旁瓣抑制脈沖P5 。P5脈沖的電平高于P1、P2脈沖和P6數(shù)據(jù)塊的旁瓣，但比主瓣電平低9dB。因此，在詢問時，如果S模式應(yīng)答機(jī)所接收到的P5脈沖的電平超過數(shù)據(jù)塊的幅度，應(yīng)答機(jī)就不會對差分相移鍵控信號解碼，從而實現(xiàn)對旁瓣詢問信號的抑制。 （四）差分相移鍵控調(diào)制 S模式數(shù)據(jù)字組采用差分相移鍵控（DPSK）調(diào)制。 這種調(diào)制方法是用碼位中載

37、波信號的不同相位差值來表示二進(jìn)制信息“l(fā)”和“0”的。如果在一個數(shù)據(jù)位的載波相位翻轉(zhuǎn)位置前后載波的相位翻轉(zhuǎn)了180，則該數(shù)據(jù)位就是二進(jìn)制數(shù)“l(fā)”；如載波相位在相位翻轉(zhuǎn)位置處不發(fā)生相位變化（相位差為零），則該數(shù)據(jù)位就是二進(jìn)制數(shù)“0”，見圖 716（b）。7.3.3 7.3.3 S S模式應(yīng)答信號格式模式應(yīng)答信號格式 應(yīng)答信號有兩對前導(dǎo)脈沖，兩對脈沖相距3s，每對脈沖的兩個脈沖之間的間隔 為1s。前導(dǎo)脈沖的寬度均為0.5s。應(yīng)答數(shù)據(jù)字組也是由 56位或112位數(shù)據(jù)組成的。數(shù)據(jù)字組的始端距第一個前導(dǎo)脈沖8s。和詢問數(shù)據(jù)字組不同的是，應(yīng)答數(shù)據(jù)字組采用脈沖位置調(diào)制（PPM）方式 二、脈沖位置調(diào)制所謂脈沖

38、位置調(diào)制，就是通過碼位中脈沖的位置來表示二進(jìn)制數(shù)。具體的表示方法是把一每個碼位的ls時間分成前后兩個0.5s，如果脈沖位于碼位的前半部分，則為二進(jìn)制數(shù)“l(fā)”；如果位于碼位的后0.5s，則表示二進(jìn)制數(shù)“0”，如圖719下部所示。該圖用脈沖位置調(diào)制方式所表示的二進(jìn)制信息為101011。7.4 S模式應(yīng)答機(jī)的基本工作原理一、電路組成 S模式應(yīng)答機(jī)由接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、處理器和輸入/輸出等電路組成。工作概況接收部分 這種應(yīng)答機(jī)是和現(xiàn)行的 ATCRBS是兼容的，因此，它的接收機(jī)應(yīng)既能接收A、C模式的詢問信號，又能接收S模式的詢問信號。 接收機(jī)部分由雙通道的接收機(jī)、視頻處理器和DPSK解調(diào)器組成。（1）接收A

39、、C模式詢問：由接收機(jī)和視頻處理通道進(jìn)行處理，然后加至信號和信息處理器進(jìn)行處理。（2）接收S模式詢問：則只經(jīng)接收機(jī)選擇電路輸入DPSK解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)，然后再由信號和信息處理器進(jìn)行處理。 一、接收電路的基本工作原理一、接收電路的基本工作原理S模式應(yīng)答機(jī)的接收電路組成見圖719。上下天線所接收的詢問信號，通過各自的低通濾波器以選取1030 MHz的詢問信號，濾除高于這一頻率的L波段信號。1030 MHz的詢問信號通過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)后，進(jìn)入接收機(jī)中的二極前置濾波器進(jìn)行濾波。然后，由L波段前置放大器放大后，再由另一個二級前置濾波器進(jìn)一步濾波。由1090 MHz振蕩器輸入的本機(jī)振蕩信號，由本機(jī)振蕩功率分配

40、器分為相等的兩路，分別加至上、下接收通道的混頻器?；祛l器形成的60 MHz第一中頻信號經(jīng)中頻前置放大器、中頻預(yù)選器放大和帶通濾波后，加至對數(shù)中頻放大器。第一中頻信號經(jīng)對數(shù)中頻放大器放大、檢波后，形成視頻脈沖輸出。上、下對數(shù)放大器輸出的A、C模式視頻脈沖，加到上、下兩個接收通道的視頻處理器進(jìn)行視頻處理。而上、下通道所接收的S模式信號，則由天線比較電路選取較強(qiáng)的一路輸往DPSK解調(diào)器以實現(xiàn)對DPSK信號的解調(diào)。所解調(diào)出的數(shù)字式數(shù)據(jù)，輸往信息處理器進(jìn)行處理。在發(fā)射期間，應(yīng)答框架脈沖將接收電路的兩路射頻前置放大器的輸入端短路，從而在發(fā)射期間保護(hù)接收通道。 在應(yīng)答機(jī)發(fā)射應(yīng)答信號之前，應(yīng)答框架脈沖產(chǎn)生抑制波門輸出，以防止其他的L波段設(shè)備在此期間也產(chǎn)生頻率相近的發(fā)射信號。天線比較電路的功用為：l（1）通過對上下天線信號的比較，選取較強(qiáng)的一路輸往DPSK解調(diào)器；l（2）控制天線選擇開關(guān)選用最為有利的一部天線發(fā)射應(yīng)答信號。l天線比較電路對所接收的詢問信號進(jìn)行比較。若上、下天線所接收的詢問信號的時間差在0.125s之內(nèi)，應(yīng)答機(jī)即認(rèn)為兩路信號是同時接收的，于是通過對兩路信號的比較而選取較強(qiáng)的一路；若兩路詢問