GMDSS通信設備與業(yè)務市公開課一等獎省賽課獲獎課件

GMDSS通信設備與業(yè)務第四章船用VHF通信設備

航海學院通信教研室GMDSS通信設備與業(yè)務第1頁本章內容4．1船用VHF通信概述4．2船用VHF收發(fā)設備4．3VHF-DSC終端設備及VHF--EPIRBGMDSS通信設備與業(yè)務第2頁JRCVHF-DSC無線電臺GMDSS通信設備與業(yè)務第3頁GMDSS通信設備與業(yè)務第4頁Sailor船用VHF及Skanti船用VHFGMDSS通信設備與業(yè)務第5頁日本ICOM-45船用VHF日本ICOM-59船用VHFGMDSS通信設備與業(yè)務第6頁GMDSS通信設備與業(yè)務第7頁船用VHF通信設備1）2)工作在156～174MHz頻率范圍，主要用于近距離通信，是GMDSS中A1海區(qū)主要通信設備。既是現(xiàn)場通信主要伎倆，也是駕駛臺與駕駛臺之間通信唯一伎倆。GMDSS通信設備與業(yè)務第8頁3.符合GMDSS要求VHF設備，應同時含有沒有線電話通信功效和DSC通信功效。

ACVHF收發(fā)機

DSC終端DSC值守機

電源

話筒打印機DC船用VHF設備基本組成GMDSS通信設備與業(yè)務第9頁4.VHF-DSC值守機：5.電源：一個單通道接收機，可使用獨立接收天線，也可與VHF收發(fā)機共用同一天線。外接電源能夠是110V或220V交流電，也可使用直流24V供電。GMDSS通信設備與業(yè)務第10頁4.1.1VHF通信基本原理1.采取調頻（FM）體制。

2.調頻波為等幅變頻波。

所謂調頻是用已調信號頻率改變來攜帶信息調制方式。調頻波旁頻分量，理論上為無窮多個，故其理論帶寬為無窮大。所以，在工程上必須依據(jù)需要進行取舍。GMDSS通信設備與業(yè)務第11頁

3.調頻方法1）直接調頻法：2）間接調頻法：直接用調制信號去控制振蕩器工作狀態(tài)，改變其振蕩頻率，以產(chǎn)生調頻信號。實際應用中，廣泛采取變容管晶體振蕩器來實現(xiàn)直接調頻。利用調相電路經(jīng)適當轉換而取得調頻波。所謂調相，是指載波瞬時相位受調制信號控制而改變。GMDSS通信設備與業(yè)務第12頁4.“預加重”和“去加重”技術1）鑒頻：2）噪聲與“預加重”和去加重”技術：

接收機中，對調頻信號解調過程稱為鑒頻，對應部件稱為鑒頻器。鑒頻器輸出噪聲隨頻率升高而增大，造成解調后音頻信號中高音頻區(qū)信噪比下降，影響接收效果。為此，在VHF設備中，廣泛采取了“預加重”和“去加重”技術。GMDSS通信設備與業(yè)務第13頁3）“預加重”—4）“去加重”—5）優(yōu)點—在發(fā)射機中人為地預先加重高音頻，將高音頻電壓提升，使解調后音頻信號取得較為均勻信噪比，從而提升其抗干擾性能。在接收機中將發(fā)射時因預加重而提升高音頻電壓對應地減弱。此技術簡單易行，既提升了VHF通信抗干擾性能，又不會造成信號失真。GMDSS通信設備與業(yè)務第14頁4.1.2VHF通信特點1．傳輸距離較近，通信范圍受限。1）2）3）4）5）信號主要以空間波形式直線傳輸。地球表面曲率效應，致使傳輸距離取決于收、發(fā)天線架設高度。通信距離極限值小于100nmile，正常值約為25nmile。比較適合建立以岸臺為中心近距離蜂窩式通信網(wǎng)。普通要求，岸臺發(fā)射機額定功率不應超出50W。船臺發(fā)射機額定功率不應超出25W。普通在6～25w之間，并應能減小到≤1w。GMDSS通信設備與業(yè)務第15頁2．信號波長短，設備天線尺寸小：

3．含有較強抗干擾能力：

船用VHF工作在156～174MHz范圍，波長小于2m，故天線尺寸也小，船臺易于架設在桅桿或煙囪頂上，岸臺易于采取方向性很強定向天線。因為調頻接收機中，輸出信噪比與調制指數(shù)mf相關。mf加大，輸出信噪比也增大。

mf=△fmax/Fmax

mf＞1時,寬帶調頻.B=2(mf+1)Fmax=2(△fmax+Fmax)mf≤1時,窄帶調頻.B=2FmaxGMDSS通信設備與業(yè)務第16頁4．因為VHF調頻接收機存在門限效應接收機中必須引入靜噪電路5．信號占用頻帶寬Bfm=2(mf+1)Fmax=2(△fmax+Fmax)》Bam

門限效應：

是指當Si/Ni低于門限時，其So/No顯著下降，使揚聲器中出現(xiàn)S/N惡化現(xiàn)象。為保持工作環(huán)境安寧，當Si/Ni低于門限時，應切斷揚聲器輸出；而當Si/Ni高于門限時，再恢復揚聲器輸出。這就是靜噪電路作用，該電路放在解調之后。這是調頻制缺點所在，采取調頻傳輸即使提升了通信質量，但卻降低了頻率資源利用率。GMDSS通信設備與業(yè)務第17頁4.1.3VHF通信工作種類和方式1．工作種類1）2）

CCIR提議：調頻（調相）單路無線電話，用F3E（G3E）表示。利用副載波調制單路調頻（調相）自動接收報，用F2B（G2B）表示。 在VHF波段進行DSC或NBDP通信時，要求終端設備輸出和輸入信號，應是以1700Hz為副載波、頻移為±400Hz、調制速率為1200波特移頻鍵控信號。

碼元寬度=1000/1200=0.833sGMDSS通信設備與業(yè)務第18頁2．工作方式

有、和三種。1）單工方式①②單工雙工半雙工按CCIR提議，水上VHF通信中船舶間通信只能使用同頻單工方式。 船用設備單工操作由話筒上PTT開關控制。發(fā)則不收，收則不發(fā)。2）雙工方式通信時雙方必須分別使用兩個不一樣頻率同時進行發(fā)射和接收。GMDSS通信設備與業(yè)務第19頁導線，去接收機導線，去發(fā)射機導體彈簧常閉觸電常開觸電絕緣體按鈕PPT示意圖GMDSS通信設備與業(yè)務第20頁3）半雙工方式①②③④按要求，在水上VHF通信中船臺與岸臺間并經(jīng)過岸臺轉接到公眾通信網(wǎng)用戶通信，只能使用雙工方式。 為節(jié)能和降低無須要電磁輻射，通信中船臺依然采取受控發(fā)射，但卻一直處于接收狀態(tài)。所以，此種方式也被稱為半雙工或準雙工工作方式。船岸間為港口工作或船舶動態(tài)業(yè)務進行通信，能夠使用同頻單工方式，也可使用異頻準雙工方式。 岸臺采取船臺設備時，則只能使用同頻單工方式與船臺通信。GMDSS通信設備與業(yè)務第21頁4.1.4VHF頻道劃分和使用①CCIR指配船岸頻率：水上VHF頻率156---174MHz 船臺發(fā)射頻段： 岸臺發(fā)射頻段：②收發(fā)頻率間隔：③頻道劃分：④CH16：156.025～157.425MHz156.050～162.025MHz4.6MHz，相鄰信道間隔為25kHz。

共劃分出57個頻道，頻道號為1～28和60～88，其中單工頻道20個，雙工頻道35個，保護頻道2個。88以上為私人頻道。如美國各港口設置USA信道等。 （156.8MHz）指定為VHF無線電話國際遇險與安全通信頻道；GMDSS通信設備與業(yè)務第22頁⑤CH70：⑥保護頻道：⑦CH06：⑧CH13：⑨CH87和CH88： （156.525MHz）指定為VHFDSC國際遇險與安全呼叫頻道；CH75和CH76為CH16保護頻道；156.800±0.025

用于國際航行船舶間導航和避讓操作；

兩個單工頻道用于提供海上作業(yè)船舶自動識別和監(jiān)視系統(tǒng)（AIS）工作頻道。

用于國內航行船舶間導航和避讓操作，也可用于從事協(xié)調搜救作業(yè)船舶電臺和飛機電臺之間通信；GMDSS通信設備與業(yè)務第23頁4.2船用VHF收發(fā)設備①VHF通信系統(tǒng)組成及作用：②船、岸VHF電臺特點： 水上移動業(yè)務VHF通信系統(tǒng)由岸臺和船臺組成，可用來實現(xiàn)船岸間或船舶間近距離通信，也可經(jīng)過岸臺轉接實現(xiàn)船臺與陸地公眾網(wǎng)用戶間通信。 受安裝環(huán)境和發(fā)射功率限制，VHF設備可分為船用和岸用兩種。普通船臺設備為收發(fā)一體，岸臺設備可收、發(fā)分開。GMDSS通信設備與業(yè)務第24頁4.2.1船用VHF收發(fā)設備組成1．組成方框圖雙工器接發(fā)收射機機控制單元面板單元顯示器話筒DSC終端揚聲器GMDSS通信設備與業(yè)務第25頁2．各組成部分主要作用1）雙工器作用：位置： 為使雙工工作時收發(fā)機仍能使用同一天線，必須利用雙工器對收、發(fā)信號進行隔離，以確保通信時接收機不受本臺發(fā)射信號干擾或損壞。 雙工器連接在天線、發(fā)射機和雙工工作接收機之間。GMDSS通信設備與業(yè)務第26頁2）控制單元

3）發(fā)射機單元

主要由CPU組成。分別與面板單元、DSC單元、雙工器和收發(fā)機相連，完成對整機操作及通信控制。 其作用是對話音信號進行處理和調制，向天線輸送大功率調頻波，實現(xiàn)無線電波發(fā)射。GMDSS通信設備與業(yè)務第27頁4）接收機單元①②5）面板單元

其作用是未來自天線已調高頻波進行頻率變換、信號放大及解調，最終將其還原為原始音頻信號，以實現(xiàn)信息接收。 解調后話音信號經(jīng)靜噪電路和去加重處理后，送入低頻功率放大器進行功率放大，以推進耳機、揚聲器等相關終端設備工作。 主要由單片機和音頻處理電路組成，與顯示器、揚聲器以及送受話器等外設組成對整機操作控制。GMDSS通信設備與業(yè)務第28頁3．工作原理和信號流程1）單工工作（1）發(fā)射 收發(fā)采取同頻同天線，需將天線輪番接入收、發(fā)機。普通經(jīng)過送受話器上PTT按壓開關控制天線繼電器來實現(xiàn)。 按下PTT開關，發(fā)射機工作，同時天線連到發(fā)射機；話音信號經(jīng)送話器轉變?yōu)橐纛l電信號，經(jīng)面板單元、控制單元送至發(fā)射機單元，由其進行調頻、放大和預加重等技術處理后再經(jīng)天線發(fā)射出去。而此時接收機暫停工作。GMDSS通信設備與業(yè)務第29頁（2）接收 需釋放PTT開關，發(fā)射機關閉，天線轉接到接收機，接收機開始工作，天線將射頻電磁波轉換為電信號送入接收機，經(jīng)變頻、放大、解調、去加重等技術處理后還原成音頻信號，再經(jīng)低頻功率放大后送入送受話器或揚聲器而變成聲音。GMDSS通信設備與業(yè)務第30頁2）雙工工作時，收發(fā)機同時工作。（1）（2） 如采取獨立收、發(fā)天線，則不需雙工器，收、發(fā)機分別在不一樣頻率上工作即可。 收、發(fā)機采取同一天線，則必須使用雙工器才能確保其正常工作。雙工器內含有兩個分別對不一樣頻率諧振濾波電路，相當于兩個不一樣信號通道。接收通道對接收信號呈短路狀態(tài)，允許其經(jīng)過；而對發(fā)射信號則呈開路狀態(tài)，阻止其經(jīng)過。反之，發(fā)射通道只對發(fā)射信號呈短路狀態(tài)，允許其經(jīng)過；而對接收信號則呈開路狀態(tài)，阻止其經(jīng)過。這么，就有效地防止了本臺發(fā)射信號經(jīng)過天線進入本臺接收機。GMDSS通信設備與業(yè)務第31頁4.2.2VHF設備主要性能指標發(fā)射功率

①衡量方式：

②載波功率2.頻率偏差 定義：通慣用載波功率來衡量。 是指在無調制時，發(fā)射機在工作頻率上一個射頻周期中供給標準負載平均功率。 調頻波瞬時頻率最大值或最小值與中心頻率（載頻）間差值。 通常在正常工作條件下所限定頻率偏差稱為最大頻偏。而船用VHF設備無線電話通信所允許最大頻偏為±5kHz。GMDSS通信設備與業(yè)務第32頁3.音頻帶寬：4.發(fā)射機輻射帶寬：

因為： 所以：5.靈敏度：調制音頻頻帶應限于3000Hz以下。指占總輻射能量99%信號頻譜寬度。 允許頻偏△fmax為±5kHz，最高調制頻率Fmax為3kHz，發(fā)射機最大輻射帶寬為：Bmax=2(Fmax+△fmax)=2(3kHz+5kHz)=16kHz船用VHF接收機靈敏度應優(yōu)于1μV。GMDSS通信設備與業(yè)務第33頁4.2.3VHF設備中特殊電路

包含： 和 。1.靜噪電路1）作用

在無信號或信號電平低于門限電平而引發(fā)接收機輸出信噪比急劇下降時，自動將低放閉鎖，使揚聲器不發(fā)聲，以保持平靜。當信號電平高于門限時，再自動解鎖，正常接收。靜噪電路雙值守電路GMDSS通信設備與業(yè)務第34頁2）技術要求（1）（2）（3）（4）

靜噪靈敏度要高。信號消失，馬上閉鎖；信號出現(xiàn)，馬上解鎖。 要預防誤動作。即在收到脈沖式強干擾時，不解鎖。 靜噪電路接入對其它電路不應有影響，不降低整機靈敏度。 靜噪電路可視情況接在鑒頻器之前或之后，并由面板開關控制。GMDSS通信設備與業(yè)務第35頁3）電路組成

鑒頻器靜噪開關低放直流放大噪聲檢波噪聲放大噪聲提取GMDSS通信設備與業(yè)務第36頁2．雙值守電路（1）雙值守：（2）原因：①② 所謂雙值守是指利用接收機同時守聽兩個或兩個以上通話頻道。 因為VHF通信業(yè)務原因，船臺經(jīng)常碰到需要同時守聽多個頻道情況。 SOLAS條約明確要求：設置VHF無線電話設備船舶電臺，在水上時應保持對CH16連續(xù)值守。

GMDSS通信設備與業(yè)務第37頁（2）雙值守實現(xiàn)：（3）在所值守多個頻道中，有優(yōu)先頻道和附加頻道之分：①②③ 在實際應用中，雙值守功效是經(jīng)過特定自動掃描程序來實現(xiàn)。 開啟雙值守程序后，一旦在優(yōu)先頻道上檢測到信號，則掃描程序立刻停頓掃描，鎖定接收。 優(yōu)先頻道無信號時，即使附加頻道有信號，但掃描駐留時間一到，仍須自動切換到優(yōu)先頻道。 從設備性能上講，優(yōu)先頻道和附加頻道應可選，如優(yōu)先頻道不允許選擇，則一定是CH16。GMDSS通信設備與業(yè)務第38頁（4）對雙值守功效和性能要求：①②③④⑤⑥雙值守功效可人工開啟或關閉。 即使已經(jīng)開啟雙值守功效，一旦拿下送受話器，雙值守功效將自動關閉；而掛上送受話器，雙值守功效又將自動恢復。 執(zhí)行雙值守功效時，發(fā)射被禁止。關閉此功效后，電臺自動轉到附加頻道上。 設備上應有獨立功效鍵，以確保能快速切換到優(yōu)先頻道上接收。執(zhí)行雙值守功效時，應能同時顯示所值守頻道號。如在某一頻道上收到信號，應能顯示對應頻道號。GMDSS通信設備與業(yè)務第39頁4.2.4船用VHF天線①尺寸：②原因：③位置： 船用VHF設備工作在156MHz～174MHz頻率范圍，其對應波長不足2米。船用VHF設備天線多采取0.5～1.5米鞭狀天線。 普通固定安裝在駕駛臺頂部、煙囪頂或大桅頂?shù)容^高位置，以確保能有足夠大通信距離。GMDSS通信設備與業(yè)務第40頁4.3VHF-DSC終端及VHFEPIRB4.3.1VHF-DSC作為VHF設備終端，其性能要求、基本組成、信息編碼技術和檢糾錯技術以及呼叫序列格式與本篇第3章中介紹MF/HFDSC設備基本相同。這里只把不一樣點歸納以下：1）2）3） 對于VHF-DSC設備性能，要求：若呼叫信道被占用，則除遇險呼叫外，本臺其它呼叫自動禁止。 VHF-DSC終端輸出FSK信號中心頻率仍為1700Hz，頻偏卻為±400Hz，調制速率為1200波特。（MF/HF：速率：100波特，1700±85Hz。） VHF-DSC終端只能工作在CH70信道。各種呼叫只能在該信道進行。GMDSS通信設備與業(yè)務第41頁4）

VHF-DSC呼叫序列格式與MF/HFDSC序列格式相同，只是序列格式中點陣連續(xù)時間與呼叫類型沒相關系，均為20Bit16.66ms。MF/HF與遇險相關呼叫和全部岸對船呼叫點陣連續(xù)200bit

2S，而全部呼叫確認（不含遇險確認）和全部船對岸呼叫（不含遇險報警和轉發(fā)），點陣連續(xù)時間為20Bit

0.2S.GMDSS通信設備與業(yè)務第42頁5)6) 從業(yè)務應用角度講，VHFDSC終端幾乎不適合進行“群呼”和“海呼”兩種格式呼叫。 VHF-DSC二重時間分集技術時間間隔也為4

個字節(jié)，但因為其調制速率為1200波特，故每一碼元占時0.833ms，每一字節(jié)占時8.33ms

，則分集時間為33.33ms

。GMDSS通信設備與業(yè)務第43頁4.3.2VHFEPIRB1.概述1)2) 按GMDSS船用設備配置要求，在A1海區(qū)航行船舶，可配置1臺VHFEPIRB，包含用于尋位9GHzSART，以代替COSPAS-SARSAT系統(tǒng)406MHzEPIRB。 使用VHFEPIRB

在VHFCH70上發(fā)射DSC報警信號，作為船對岸報警，必須要求岸臺建立起對應接收臺，并做到對A1海區(qū)完全覆蓋。一旦相關岸臺接收到DSC報警信號，應能馬上將此信息轉往相關RCC，并由RCC及時采取有效搜救辦法。GMDSS通信設備與業(yè)務第44頁2.VHFEPIRB主要技術指標： ①工作頻率:

②頻率容限：

③輸出功率:

④CH70(156.525MHz)小于10ｘ10-6即瞬時頻率偏離標稱頻率最大值為頻率容限，普通用相對值表示。>100mW 入水后必須能自動浮起并在浮起時自動開啟，也可人工開啟。GMDSS通信設備與業(yè)務第45頁3.發(fā)射序列內容①②③④VHFEPIRB只能提供遇險船識別碼、遇險船位和時間。 在其發(fā)射呼叫序列中，格式符為“遇險呼叫”，自識別為9位MMSI碼，由銷售商依據(jù)船舶分配識別碼寫入。遇險性質為“EPIRB發(fā)射”。 當EPIRB與GPS連接時，遇險船位和遇險時間由GPS連續(xù)注入和修改。 但當EPIRB未與GPS相連時，遇險船位和遇險時間分別用10個“9”和4個“8”來填充。GMDSS通信設備與業(yè)務第46頁⑤⑥ 電文中通信指令表明后續(xù)遇險通信使用工作種類。詳細內容視船舶設備配置情況，由銷售商出售時寫入。普通設定為VHFCH16電話通信，但特殊情況也可選擇使用NBDP

ARQ方式進行。 VHFEPIRB每次發(fā)射由

5

個DSC