第三節(jié)船用SSB通信設(shè)備

1、第三節(jié) MF/HF船用SSB通信設(shè)備3.1 SSB通信的基本原理一、頻譜及帶寬1.頻譜1)表示信號(hào)的方法數(shù)學(xué)表達(dá)式波形圖頻譜圖2)頻譜定義:指組成信號(hào)的各種正弦信號(hào),按頻率不同所存在的分布、排列情況。3)頻譜圖:橫坐標(biāo)-頻率縱坐標(biāo)-各正弦分量的幅度關(guān)系2.信號(hào)帶寬1)定義: B=Fmax-Fmin2)正弦單音信號(hào)只有一條譜線(xiàn);而脈沖信號(hào)則有無(wú)限多個(gè)譜線(xiàn),占有無(wú)限大的帶寬。3)工程上將譜線(xiàn)幅度下降到基波幅度1/10以下的所有諧波分量,忽略不計(jì)。故語(yǔ)音通信均存在程度不同的失真。3.系統(tǒng)帶寬1)通信系統(tǒng)的基本組成2)系統(tǒng)帶寬(1)定義:在不失真地傳遞信號(hào)的前提下,通信系統(tǒng)所必須擁有的足夠帶寬。(2)

2、系統(tǒng)帶寬越大,單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘恳苍酱?。信源部分發(fā)信設(shè)備傳輸介質(zhì)接收設(shè)備收信終端(3)系統(tǒng)帶寬主要取決于調(diào)制方式和調(diào)制信號(hào)的帶寬。(4)在通信中要保證信號(hào)盡可能不失真,要求系統(tǒng)帶寬大于或等于信號(hào)的帶寬。二、調(diào)制方式1.按載頻的參數(shù)隨調(diào)制信號(hào)變化的不同1)調(diào)幅(AM)發(fā)射載波雙邊帶(AM)抑制載波雙邊帶(AM-SC)SSB傳輸殘留邊帶傳輸(VSB)2)調(diào)頻(FM)3)調(diào)相(PM)2.按調(diào)制信號(hào)的不同1)模擬信號(hào)調(diào)制2)數(shù)字信號(hào)調(diào)制三、調(diào)幅信號(hào)與SSB信號(hào)比較1.調(diào)幅信號(hào)1)頻譜2)帶寬 B=2 Fmax3)特點(diǎn):_2.SSB信號(hào)1)頻譜2)帶寬: B=Fmax-Fmin3)特點(diǎn):(1)已調(diào)波

3、為調(diào)頻調(diào)相波(2)已調(diào)波只包含一個(gè)邊帶分量(3)調(diào)制的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是頻率線(xiàn)性搬移過(guò)程。四、SSB通信的特點(diǎn)1. 占用頻帶窄。 典型的SSB信號(hào)帶寬約為 2700Hz。2. 發(fā)射功率有效利用率高。3. 抗選擇性衰落能力強(qiáng)。4. 抗干擾性能好。五、船用SSB通信的工作種類(lèi)1.工作種類(lèi)的表示: 三個(gè)字符1)第一個(gè)符號(hào): 表示載波的調(diào)制方式 A雙邊帶 H單邊帶全載波 R單邊帶減載波 J單邊帶抑制載波 F調(diào)頻 G調(diào)相2)第二個(gè)符號(hào)(數(shù)字): 表示調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)1不用調(diào)制副載波,但包含數(shù)字信息的單信道2利用調(diào)制副載波,且包含數(shù)字信息的單信道3包含模擬信息的單信道3)第三個(gè)符號(hào):表示所發(fā)信息的類(lèi)型A人工接收?qǐng)?bào)

4、B自動(dòng)接收?qǐng)?bào)C傳真D數(shù)據(jù)傳輸E電話(huà)F電視2.船用SSB工作種類(lèi)1)J3E抑制載波單邊帶2)R3E減載波單邊帶3)H3E全載波單邊帶4)F1B或J2B單邊帶電傳F1B:直接用1785Hz和1615Hz兩個(gè)正弦波來(lái)傳遞數(shù)碼符號(hào),無(wú)副載波調(diào)制J2B:將1785Hz和1615Hz看成是副載波為1700Hz,頻移為85Hz的調(diào)制信號(hào)3.2 SSB發(fā)射機(jī)的基本組成一、基本組成框圖及各部分的作用1.基本組成框圖2.各部分的作用1)激勵(lì)器將經(jīng)處理后的音頻信號(hào)變換成射頻SSB信號(hào)。2)功放與合成對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行功率放激勵(lì)器功放與合成自動(dòng)天調(diào)控制微機(jī)電源 大以保證輻射出高能射頻波。3)自動(dòng)天調(diào)阻抗變換網(wǎng)絡(luò),完成功放

5、輸出與天線(xiàn)間匹配和調(diào)諧,以使發(fā)射天線(xiàn)獲得最大的輸出功率。4)控制微機(jī)完成對(duì)整機(jī)各部分的控制,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的通信功能及對(duì)設(shè)備的操作。5)電源為整機(jī)提供各種工作電壓。按要求使用的外接電源可以是AC110V或220V左右,也可以是DC+24V。二、組成原則1.廣泛采用濾波法獲取SSB信號(hào)1)利用非線(xiàn)性變換原理,獲得載波被抑制的雙邊帶信號(hào)。2)邊帶濾波器帶通濾波器,根據(jù)需要選取其中一個(gè)邊帶信號(hào)。2.SSB信號(hào)必須在低電平處形成3.采用三次搬頻的“高中頻”方案1)高中頻方案:指第三次搬頻的輸入頻率高于發(fā)射機(jī)最高工作頻率的方案。2)采用高中頻方案,可有效抑制中頻干擾4.各級(jí)放大器線(xiàn)性必須得到保證5.載頻必須獨(dú)

6、立注入,便于形成R3E和H3E信號(hào)類(lèi)型三、發(fā)射機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)1.峰包功率PEP1)SSB發(fā)射機(jī)以峰包功率標(biāo)稱(chēng)其額定輸出功率2)PEP是指發(fā)射機(jī)輸入等幅雙音信號(hào)時(shí),在規(guī)定的互調(diào)失真小于一定電平下,SSB信號(hào)包絡(luò)峰值處高頻一周內(nèi)的平均功率3)PEP不能直接測(cè)得,通常測(cè)其平均功率,再依相應(yīng)公式求得2.互調(diào)失真 發(fā)射機(jī)工作于額定功率輸出情況下,由其調(diào)制器、放大器及末級(jí)功放的非線(xiàn)性引起的新的諧波的失真,稱(chēng)為互調(diào)失真。以三階互調(diào)影響最大。3.無(wú)用邊帶抑制 對(duì)無(wú)用邊帶的抑制能力,取決于邊帶濾波器的性能。4.載波抑制(又稱(chēng)載漏抑制) 在載波位置上殘留的載波電壓幅度與SSB信號(hào)峰包電壓幅度之比值。3.3 SSB

7、發(fā)射機(jī)主要功能單元一、激勵(lì)器 激勵(lì)器單元是SSB發(fā)射機(jī)主要單元電路之一。其作用是形成滿(mǎn)足發(fā)射需要的基本射頻信號(hào)。這一單元主要由邊帶調(diào)制器、混頻器、濾波器、放大器、鍵控電路及工作種類(lèi)選擇電路等構(gòu)成。1. 組成框圖邊帶調(diào)制器邊帶濾波邊帶放大第一混頻帶通濾波第一中放第二混頻低通濾波第二中放FRFto PA2. 調(diào)制器與混頻器 工作原理相同,都是通過(guò)非線(xiàn)性作用產(chǎn)生各次諧波分量、差頻分量及和頻分量，再根據(jù)需要用相應(yīng)濾波器選取所需頻率分量來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻。 常見(jiàn)的非線(xiàn)性元件有：二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管和集成電路等。3. 濾波器 1) 邊帶濾波器為帶通濾波器,廣泛采用單片晶體濾波器。 2）低通濾波器為L(zhǎng)C濾波器。

8、 3）常見(jiàn)的濾波器有：高通、低通、帶通三種。另有帶阻濾波器，不常見(jiàn)。 4. 放大器 1) 邊帶放大器： 放大邊帶信號(hào),提高其 電壓幅值。 2）中頻放大器：分為兩級(jí)，由線(xiàn)性放大 器構(gòu)成，主要完成對(duì)中頻信號(hào)的放大， 其性能的好壞，直接影響發(fā)射機(jī)的失 真程度。5. 鍵控電路: 控制發(fā)射機(jī)是否工作,稱(chēng)為發(fā)射機(jī)的鍵控。 1）船用組合電臺(tái)集收、發(fā)于一體，工 作方式為單工或準(zhǔn)雙工。故其收發(fā) 不能同時(shí)進(jìn)行。 2）控制部位：激勵(lì)器電路的工作電壓、 功放電路中的工作電壓。 3）控制結(jié)果：鍵控信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，發(fā)射 機(jī)工作；其消失時(shí)，發(fā)射機(jī)停止發(fā) 射。6. 工作種類(lèi)的控制 1）由面板功能鍵實(shí)現(xiàn)，選擇所需的發(fā) 射類(lèi)型。其實(shí)

9、質(zhì)是連通設(shè)備內(nèi)部的 相關(guān)電路。 2）不同的工作種類(lèi)是通過(guò)載頻重置實(shí) 現(xiàn)的。二、功放電路1. 功放級(jí)為高頻寬帶放大器,其基本組成為:2. 末級(jí)功放是主要的功率放大級(jí),由多個(gè)功放管構(gòu)成多路放大器。3. 功率分配與合成網(wǎng)絡(luò) 1)功率分配與合成網(wǎng)絡(luò),均是由寬帶傳輸前置放大器功率分配網(wǎng)絡(luò)末級(jí)功放功率合成網(wǎng)絡(luò)FR ExTo ATU 線(xiàn)變壓器構(gòu)成的混合網(wǎng)絡(luò)。其最大特點(diǎn) 是，使各功率源相互隔離，任意一路損 壞，均不會(huì)影響其他分路的正常工作。 2）傳輸線(xiàn)變壓器是將兩根等長(zhǎng)的高頻損 耗小的平行雙線(xiàn)絞緊后，并繞在高導(dǎo) 磁率、低損耗的高頻鐵氧體磁環(huán)上而 形成的類(lèi)變壓器構(gòu)件。其特點(diǎn)是通帶 寬，且頻率越高能量傳輸效果越好

10、。 主要起耦合作用。4. 功放的保護(hù)措施 1)風(fēng)扇、散熱片等降溫措施 2）繼電器過(guò)荷保護(hù) 3）自動(dòng)功率衰減 4）失諧時(shí)禁止發(fā)射三、自動(dòng)天調(diào)單元1. 作用 1) 實(shí)現(xiàn)功放輸出與天線(xiàn)間的調(diào)諧和匹 配, 使天線(xiàn)能獲得最大功率。 2) 保證功放級(jí)工作在安全狀態(tài)，以免 燒壞功放管。2. 自動(dòng)天調(diào)原理及要求 1) 自動(dòng)天調(diào)由檢測(cè)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和調(diào) 諧網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 2）GMDSS要求SSB發(fā)射機(jī)的天調(diào)單元 自成一個(gè)獨(dú)立單元，且具有自動(dòng)調(diào)諧 功能。 3）天調(diào)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了電臺(tái)的集中控制與遙控，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了掃頻發(fā)射。3.4 SSB接收機(jī)的基本組成一、基本組成1. 接收機(jī)的基本功能 1) 選擇信號(hào) 2) 放大信號(hào)

11、3) 變換信號(hào)2. 基本組成框圖輸入電路高放電路變頻電路檢波電路低放電路終端設(shè)備AGC 電路頻率合成器3. 各部分的作用 1) 輸入電路選擇信號(hào)、傳遞信號(hào)、 保護(hù)接收機(jī)前端電路。 2) 高放電路對(duì)RF進(jìn)行適當(dāng)放大。 3) 變頻電路混頻、放大及濾波。 4) 檢波電路將RF還原成AF信號(hào)。 5) 低放電路對(duì)AF信號(hào)進(jìn)行功率放 大以推動(dòng)終端設(shè)備工作。 6) 終端設(shè)備包括話(huà)筒、DSC終端、 NBDP終端，完成對(duì)信號(hào)的最終復(fù)原 7) AGC電路使終端設(shè)備維持穩(wěn)定 的輸出電平。 8) 頻率合成器為混頻和檢波提供穩(wěn)定的本振頻率。（組合電臺(tái)中，頻合器為收發(fā)共用）二、接收機(jī)的干擾（噪聲）1. 干擾也稱(chēng)噪聲,是指

12、在接收機(jī)輸出終端上呈現(xiàn)的任何我們所不需要的無(wú)用信號(hào)。按其來(lái)源可分為內(nèi)部噪聲和外部干擾兩種類(lèi)型。 1）內(nèi)部噪聲由機(jī)內(nèi)的元器件產(chǎn)生的無(wú)用信號(hào)，主要取決于第一級(jí)放大器（高放）的性能。有熱噪聲和散彈噪聲兩種。 2）外部干擾來(lái)自機(jī)外的無(wú)用信號(hào)。 主要有四種： (1) 工業(yè)干擾由電氣設(shè)備中電流或電壓急劇變化引起。屬脈沖干擾，對(duì)MF波段影響較大。 (2) 天電干擾由大氣層中的各種電騷動(dòng)引起。以雷電為主，集中影響20MHz以下波段。 (3) 宇宙干擾來(lái)自宇宙空間各天體產(chǎn)生的電磁輻射。集中在3060MHz。 (4) 電臺(tái)干擾來(lái)自其他無(wú)線(xiàn)電發(fā)射臺(tái)。因短波波段電臺(tái)多，信道擁擠，故影響較大。2. 噪聲的表示 1) 信

13、噪比(S/N)信號(hào)與噪聲的比值。 通常用功率比來(lái)表示。 S/N=PS / PN 特點(diǎn)：可說(shuō)明信號(hào)的質(zhì)量好壞，但不能 反映出設(shè)備對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。 2) 噪聲系數(shù)(NF)指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的輸入端 接上一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源時(shí),其輸入端信噪 比Si / Ni 與輸出端信噪比So / No的比值。 即Si / NiSo / NoNF= 特點(diǎn)： 1) 理想情況下，NF=1。但實(shí)際上總 是NF1，這說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)有損耗。 2) 既能說(shuō)明信號(hào)質(zhì)量的好壞，又能 反映出設(shè)備對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。三、主要技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)是用來(lái)評(píng)價(jià)一臺(tái)接收機(jī)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。1. 靈敏度指在滿(mǎn)足一定輸出信噪比，并使終端設(shè)備能獲得有效工作的信號(hào)功率的前提下

14、，接收天線(xiàn)上所必須感應(yīng)的最小信號(hào)強(qiáng)度。 1) 是衡量接收機(jī)接收微弱信號(hào)能力的指 標(biāo)。 2) 內(nèi)部噪聲是影響靈敏度提高的因素。 3) 一般要求SSB接收機(jī)的信噪比應(yīng)能達(dá) 到3:110:1量級(jí)。2. 選擇性指接收機(jī)選擇有用信號(hào)、抑制干擾的能力。 1)單信號(hào)選擇性(又稱(chēng)小信號(hào)選擇性) 指對(duì)特定頻率干擾信號(hào)的抑制能力。 (1)中頻抑制比-對(duì)中頻干擾的抑制能力。 (2)像頻抑制比-對(duì)像頻干擾的抑制能力。像頻干擾是指與接收信號(hào)fs相對(duì)于本振 信號(hào)fL呈對(duì)稱(chēng)關(guān)系的干擾信號(hào)fm。 即 fL-fs=fi fm-fL=fi (3) 鄰道選擇性抑制鄰道電臺(tái)信號(hào)干擾的能力。a.鄰道選擇性的好壞，主要取決于中放濾波效果

15、的好壞。b. 衡量濾波效果的好壞，用矩形系數(shù)指標(biāo)。 Kr=f 0.1/f 0.71 理想情況Kr=1c. GMDSS要求接收機(jī)中放濾波器的矩形系數(shù)應(yīng)為24。2)多信號(hào)選擇性(又稱(chēng)大信號(hào)選擇性) 指對(duì)由強(qiáng)干擾引起的多種頻率干擾的抑制能力。(1)阻塞由于非線(xiàn)性作用，強(qiáng)干擾使有用信號(hào)的輸出明顯下降，甚至完全收不到有用信號(hào)的現(xiàn)象。(2)互調(diào)由于非線(xiàn)性作用，兩個(gè)或多個(gè)干擾信號(hào)產(chǎn)生相互間的組合頻率，這些頻率落入有用信號(hào)的通帶內(nèi)而形成的干擾。(3)交調(diào)由高放和混頻的非線(xiàn)性產(chǎn)生。特點(diǎn)：干擾信號(hào)與有用信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)消失。(4)倒易混頻強(qiáng)干擾與弱本振相混。3.5 SSB接收機(jī)主要電路一、輸入電路1. 一般指由

16、天線(xiàn)到高放級(jí)之間的電路，包括選頻電路和保護(hù)電路，其作用是選擇有用信號(hào)、抑制無(wú)用信號(hào)并保護(hù)接收機(jī)前端放大器。2.選頻電路分為調(diào)諧式和固定不調(diào)諧式兩種。其對(duì)中頻干擾和像頻干擾具有良好的抑制作用，但對(duì)鄰道干擾卻無(wú)能為力。3. 保護(hù)電路可有多種保護(hù)措施，供設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)需要靈活選用。 1）利用白熾燈分壓限流。 燈絲阻值特性：冷態(tài)阻值小，熱態(tài)增大。 2）利用正反向并聯(lián)二極管雙向限幅。 3）陷波器（又稱(chēng)雷達(dá)濾波器）保護(hù) 接入相當(dāng)于低通濾波器的型濾波器，主要濾除雷達(dá)干擾等高頻信號(hào)。 4）電子繼電器保護(hù) 5）氖燈分流 信號(hào)電壓低于起輝電壓時(shí)，氖燈不起輝，電阻大，分流作用??；當(dāng)信號(hào)電壓大于起輝電壓時(shí)，氖燈內(nèi)發(fā)生氣體

17、電離并起輝，內(nèi)阻變小，分流作用增強(qiáng)。 6）選用動(dòng)態(tài)范圍大、耐壓能力強(qiáng)的場(chǎng)效應(yīng)管作為高放和混頻管。二、高放電路 由一級(jí)寬帶放大器構(gòu)成，主要是將微弱的RF信號(hào)進(jìn)行放大，以滿(mǎn)足混頻的需要。若信號(hào)太弱，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的混頻失真，使整機(jī)接收效果下降。三、變頻電路 變頻部分采用超外差設(shè)計(jì)，基本框圖如下：第一混頻第一中放一中放濾波第二混頻邊帶濾波器第二中放二中頻濾波AGC電路頻合器去檢波送高放1. 超外差：通過(guò)混頻將各種RF信號(hào)變換成固定的中頻，然后再對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理。2. 組成方案：兩次混頻的高中頻方案 1）只采用兩次混頻，是考慮盡量減小 混頻失真的影響。 2）高中頻方案：指選用的第一中頻高于接收機(jī)的最

18、高工作頻率。采用此方案主要為抑制中頻干擾和像頻干擾。3. 增益分配原則：前低后高 一般接收機(jī)整機(jī)增益在100140dB，而高放和低放級(jí)一般均在20dB左右，中放則在60100dB左右。故接收機(jī)的整機(jī)放大能力和靈敏度主要體現(xiàn)在中放級(jí)上。 增益：指放大器輸出功率與輸入功率比值的對(duì)數(shù)，用來(lái)表示功率放大的程度，也指電壓或電流的放大倍數(shù)。 dB：即分貝，是計(jì)量聲音強(qiáng)度或電功率相對(duì)大小的單位。分貝數(shù)值等于音強(qiáng)或功率比值的常用對(duì)數(shù)乘以10。4. 整機(jī)的選擇性如何，很大程度上取決于兩級(jí)中放濾波器的性能。5. 邊帶濾波器（又稱(chēng)中頻帶寬選擇電路） 1）邊帶濾波器接在末級(jí)混頻器的后面，由幾個(gè)不同通帶的帶通濾波器組成

19、，用于對(duì)不同類(lèi)型的信號(hào)進(jìn)行濾波選擇。 2）通信中常選的幾種邊帶濾波器帶寬 J3E和R3E3KHz DSC和NBDP（F1B）1KHz H3E及調(diào)幅話(huà)6KHz四、檢波電路和低放電路 檢波電路的作用是還原調(diào)制信號(hào)。對(duì) 調(diào)幅信號(hào)檢波，多采用二極管幅度檢波法；而對(duì)SSB信號(hào)檢波則采用同步檢波，也稱(chēng)乘積檢波，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)非線(xiàn)性作用后由濾波器選取信號(hào)。 低放電路主要是對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大，以推動(dòng)揚(yáng)聲器或耳機(jī)工作，或經(jīng)匹配輸出后，將信號(hào)送往DSC或NBDP終端。五、AGC電路1. AGC電路是個(gè)負(fù)反饋控制環(huán)路，其作用是當(dāng)輸入信號(hào)大小變化時(shí)，能使各放大級(jí)的增益及時(shí)得到相應(yīng)調(diào)整，以保證輸出穩(wěn)定。2. AGC電路由

20、控制電路和受控級(jí)構(gòu)成。AGC電壓一般由二中放的輸出信號(hào)提取。3. SSB AGC控制原理框圖：分壓網(wǎng)絡(luò)分辨電路時(shí)間常數(shù)AGC放大AGC檢波高放一中放二中放1）特點(diǎn)：SSB AGC電壓由邊帶信號(hào)提取，而邊帶信號(hào)不會(huì)連續(xù)存在。但若放大級(jí)不能及時(shí)而連續(xù)地受控，回導(dǎo)致增益突升而出現(xiàn)噪聲騰起。2）對(duì)SSB AGC的要求 （1）AGC電壓的建立要快，其充電時(shí)間常數(shù)一般在0.0010.01s。 （2） AGC電壓一旦建立，必須能自動(dòng)維持一定的時(shí)間，以保證在講話(huà)的間歇期各放大級(jí)仍連續(xù)受控。故其放電時(shí)間常數(shù)較大，一般要求在2030s。 （3）必須具有分辨能力，可判斷何時(shí)是講話(huà)的間歇，何時(shí)為通信結(jié)束。以保證在通話(huà)結(jié)束后，AGC電壓能快速恢復(fù)到零狀態(tài)，以便使接收機(jī)能以最高增益重新回到正常值守狀態(tài)，以高靈敏度接收新的信號(hào)。一般規(guī)定通話(huà)的間歇時(shí)間為0.51.5s。超出此范圍，AGC電壓將快速放掉?？傊?，SSB AGC的特點(diǎn)，可歸納為“快充慢放”四字。存在時(shí)間維持時(shí)間恢復(fù)時(shí)間建立時(shí)間六、組合電臺(tái)日常維護(hù)1. 熟知設(shè)備外部供電情況。當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí) 應(yīng)能立即切斷外部電源。2. 使用中應(yīng)留心觀察發(fā)射指示燈及顯示窗口，隨時(shí)設(shè)備的工作狀態(tài)。3. 絕對(duì)禁止讓設(shè)備帶病工作。4. 通信結(jié)束，應(yīng)斷開(kāi)收、發(fā)天線(xiàn)并將其接地。5. 盡量避免在有