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1、第6章 船用VHF通信设备,第6章 船用VHF通信设备,6.1 VHF无线电通信设备及频率 6.2 VHF收发机 6.3 双值守原理与要求 6.4 VHF EPIRB,6.1 VHF无线电通信设备及频率,6.1 VHF无线电通信设备的分类 1. 水上近距离无线电通信 甚高频只能直线传播，受视距限制，理论上约100海里，实际正常范围2030海里左右。 为避免相互干扰， 一般限制发射功率： 船台：25W/1W,2. 工作频段为156174MHz,频率f：156M174MHz 波长=c / f =3*108 / 156M174MHz =1.721.92m 2m 天线体积小，安装方便。,3. 可实现通
2、信：,A1海区：船岸无线电通信 船船通信（驾驶台之间） 现场通信（搜救作业） 船舶VHF无线电通信设备分类： VHF、VHF DSC和双向VHF无线电话通信设备,VHF无线电设备的配备要求,根据1988年SOLAS公约修正案要求： 海上船舶必须配备具有无线电话和数字选择性呼叫（DSC）通信功能的甚高频(VHF)无线电通信设备 船舶还应配备3台(300一500总吨船舶可以配备2台)救生艇筏上使用的双向VHF无线电话通信设备 对仅航行在A1海区的船舶可以配备VHF CH70 EPIRB，用以代替卫星EPIRB实现遇险报警。,6.1.2 VHF设备的主要功能,港口引航业务、船舶动态业务通信。 公众通
3、信。在A1海区船舶能通过该海区的VHF海岸电台和陆上电话网用户进行通信。 驾驶台对驾驶台通信。实现船舶操作、安全避让、船舶移动等通信。 近距离搜救协调通信，搜救现场通信。海上VHF通信波段CH16信道是无线电话遇险和安全频率。 VHF CH16信道的值守。,1.VHF无线电台通信功能,2. VHFDSC呼叫功能,遇险报警、遇险收妥、遇险转发。 紧急、安全、常规呼叫。 打直拨电话（在A1海区可以实现船经岸与陆上电话网用户的自动连接。） 自动值守（VHF CH70 DSC值守机）。,注：VHFDSC的专用信道VHF CH70信道,6.1.3 VHF通信的特点 1传播距离较近，通信范围受限。 1）
4、2） 3） 4） 5）,信号主要以空间波形式直线传播。,地球表面的曲率效应，致使传输距离取决于收、发天线的架设高度。,通信距离极限值小于100 n mile，正常值约为25n mile。,比较适合建立以岸台为中心的近距离蜂窝式通信网。,一般规定，岸台发射机的额定功率不应超过50W。船台发射机的额定功率不应超过25W。一般在625w之间，并应能减小到1w。,2信号波长短，设备天线尺寸小： 3具有较强的抗干扰能力：,船用VHF工作在156174MHz范围，波长小于2m，故天线尺寸也小，船台易于架设在桅杆或烟囱 顶上，岸台易于采用方向性很强的定向天线。,因为调频接收机中，输出信噪比与调制指数mf有关
5、。mf加大，输出信噪比也增大。 mf=fmax/Fmax mf1时,宽带调频. B=2(mf+1)Fmax=2(fmax +Fmax) mf1时,窄带调频.B=2Fmax,4由于VHF调频接收机存在门限效应接收机中必须引入静噪电路 5信号占用的频带宽 Bfm=2(mf+1)Fmax=2(fmax+Fmax)Bam,门限效应：,是指当Si/Ni低于门限时，其So/No明显下降，使扬声器中出现S/N恶化的现象。为保持工作环境的安宁，当Si/Ni低于门限时，应切断扬声器的输出；而当Si/Ni高于门限时，再恢复扬声器的输出。这就是静噪电路的作用，该电路放在解调之后。,这是调频制的缺陷所在，采用调频传输
6、虽然提高了通信质量，但却降低了频率资源的利用率。,6.1.4 VHF通信工作种类和方式 1工作种类 1） 2） CCIR建议：,调频（调相）单路无线电话，用F3E（G3E）表示。,利用副载波调制的单路调频（调相）自动接收报，用F2B（G2B）表示。,在VHF波段进行DSC或NBDP通信时，要求终端设备输出和输入的信号，应是以1700Hz为副载波、频移为400Hz、调制速率为1200波特的移频键控信号。 码元宽度=1000/1200=0.833s,“0”对应较高频率1700+400HZ=2100HZ空号“1”对应较低频率1700-400HZ=1300HZ传号,2工作方式 有 、 和 三种。 1）
7、单工方式 ,单工,双工,半双工,按CCIR建议，水上VHF通信中船舶间的通信只能使用同频单工方式。,船用设备的单工操作由话筒上的PTT开关控制。发则不收，收则不发。,2）双工方式,通信时双方必须分别使用两个不同频率同时进行发射和接收。,PTT示意图,3）半双工方式 ,按规定，在水上VHF通信中船台与岸台间并通过岸台转接到公众通信网用户的通信，只能使用双工方式。,为节能和减少不必要的电磁辐射，通信中船台仍然采用受控发射，但却一直处于接收状态。因此，此种方式也被称为半双工或准双工工作方式。,船岸间为港口工作或船舶动态业务进行的通信，可以使用同频单工方式，也可使用异频准双工方式。,岸台采用船台设备时
8、，则只能使用同频单工方式与船台通信。,6.1.5水上移动通信VHF频道的划分与使用 CCIR指配的船岸频率：水上VHF频率156-174MHz 船台发射频段： 岸台发射频段： 收发频率间隔： 频道划分： CH16：,156.025157.425MHz,156.050162.025MHz,4.6MHz，相邻信道间隔为25kHz。,共划分出57个频道，频道号为128和6088，其中单工频道20个，双工频道35个，保护频道2个。88以上为私人频道。如美国各港口设置的USA信道等。,（156.8MHz）指定为VHF无线电话国际遇险与安全通信频道；,CH70： 保护频道： CH06： CH13： CH8
9、7和CH88：,（156.525MHz）指定为VHF DSC国际遇险与安全呼叫频道；,CH75和CH76为CH16的保护频道；156.8000.025,用于国际航行船舶间导航和避让操作；,两个单工频道用于提供海上作业船舶的自动识别和监视系统（AIS）的工作频道。,用于国内航行船舶间导航和避让操作，也可用于从事协调搜救作业的船舶电台和飞机电台之间的通信；,1组成方框图,6.1.6 VHF船台的一般组成和主要功能与性能要求,2各组成部分的主要作用 1）双工器 作用： 位置：,为使双工工作时收发机仍能使用同一天线，必须利用双工器对收、发信号进行隔离，以保证通信时接收机不受本台发射信号的干扰或损坏。,
10、双工器连接在天线、发射机和双工工作的接收机之间。,2）控制单元 3）发射机单元,主要由CPU组成。分别与面板单元、DSC单元、双工器和收发机相连，完成对整机的操作及通信控制。,其作用是对话音信号进行处理和调制，向天线输送大功率的调频波，实现无线电波的发射。,4）接收机单元 5）面板单元,其作用是将来自天线的已调高频波进行频率变换、信号放大及解调，最终将其还原为原始音频信号，以实现信息的接收。,解调后的话音信号经静噪电路和去加重处理后，送入低频功率放大器进行功率放大，以推动耳机、扬声器等相关终端设备工作。,主要由单片机和音频处理电路组成，与显示器、扬声器以及送受话器等外设构成对整机的操作控制。,
11、GMDSS对VHF设备的技术要求,具有遇险、紧急与安全，船舶业务和常规业务呼叫与话音通信功能 满足控制与显示要求 信道切换时间小于5s，收发转换时间小于0.3s。 电台工作期间，不会因天线的开路或短路而损坏。 开机1mins内工作。 具有DSC和双值守功能。 信道切换期间不能发射；收发控制不会引发无用辐射。 船用VHF的最大频偏为5KHz。 海上VHF的容许频率误差为1010-6 船用VHF接收机灵敏度应优于1V。,第6章 船用VHF通信设备,6.1 VHF无线电通信设备及频率 6.2 VHF收发机 6.3 双值守原理与要求 6.4 VHF EPIRB,6.2 VHF收发机组成,6.2.1VH
12、F发射机组成,限幅： 选取适当的调频指数 预加重电路 f,S,N,S/N , mf,抗干扰能力 作用：人为地提高音频信号频谱中高频端的信噪比 组成：RC微分电路 接收端需加去加重电路 低通滤波器： 限幅带来高次谐波，防止边带频谱扩宽,6.2.2VHF调频接收机,组成,静噪电路,作用： 无信号或收到的电平很微弱时，因门限效应，输出S/N急剧下降，自动将低频放大器闭锁，从而使接收机不能在扬声器中输出“沙沙”的噪声，保持驾驶台安静。 组成：,第6章 船用VHF通信设备,6.1 VHF无线电通信设备及频率 6.2 VHF收发机 6.3 双值守原理与要求 6.4 VHF EPIRB,根据SOLAS公约要
13、求，船舶在海上航行要保持在VHF CH16信道上连续值守，为此要求VHF无线电设备要具有双值守功能，使接收机能同时守听两个信道。 即某一频道与CH16双值守，具有选择优先信道(海上VHF的优先信道为CH16)的特性。 双值守功能可人工启或关闭，即使已开启双值守功能，一旦拿下送受话器，该功能将自动关闭；而挂上送受话器，该功能又自动恢复到启动状态。 双值守功能开启期间，所有被扫描信道号应能同时显示出来。对收到信号的信道号有显示。 双值守电路：多谐振荡器 和 自动电子转换开关。,6.3 双值守原理与要求,双值守原理,在双信道守听时，每隔1s或更短的时间间隔，应检查VHF CH16信道。如果CH16信
14、道出现信号，接收机立即锁定到此信道，直到CH16的信号消失，在自动返回另一信道。,CH160.1s,CH08 0.9s,CH16有信号,第6章 船用VHF通信设备,6.1 VHF无线电通信设备及频率 6.2 VHF收发机 6.3 双值守原理与要求 6.4 VHF EPIRB,6.4 VHF EPIRB 1.概述 1) 2),按GMDSS 船用设备配备要求，在 A1 海区航行的船舶，可配备 1台VHF EPIRB，包括用于寻位的 9GHz SART，以代替 COSPAS-SARSAT 系统406MHz EPIRB。,使用VHF EPIRB 在 VHF CH70上发射DSC报警信号，作为船对岸的报
15、警，必须要求岸台建立起相应的接收台，并做到对A1海区的完全覆盖。一旦有关岸台接收到DSC报警信号，应能立即将此信息转往有关的RCC，并由RCC及时采取有效的搜救措施。,3.发射序列的内容 ,VHF EPIRB 只能提供遇险船识别码、遇险船位和时间。,在其发射的呼叫序列中，格式符为“遇险呼叫”， 自识别为9位MMSI码，由销售商根据船舶分配的识别码写入。遇险性质为“EPIRB发射”。,当 EPIRB 与 GPS 连接时，遇险船位和遇险时间由 GPS 连续注入和修改。,但当 EPIRB 未与 GPS 相连时，遇险船位和遇险时间分别用10个“9”和4个“8”来填充。, ,电文中通信指令表明后续遇险通
16、信使用的工作种类。具体内容视船舶设备的配备情况，由销售商出售时写入。一般设定为 VHF CH16电话通信，但特殊情况也可选择使用 NBDP 的 ARQ 方式进行。,VHF EPIRB 每次发射由 5 个 DSC 序列组成，相邻两次发射的时间间隔为 (230+10 n) s，其中n为重复发射的次数。如第一次重发，则n=1。,4. VHF EPIRB基本组成,VHF EPIRB实际上是一个有发射能力的单通道DSC报警设备。它包括一个DSC程序处理器、主振、调制器、功放、电源、水敏开关以及与GPS接收机相连的接口电路，如下图所示。,2. VHF EPIRB的主要技术指标： 工作频率: 频率容限： 输出功率: ,CH70(156.525 MHz),小于1010-6 即瞬时频率偏离标称频率的最大值为频率容限，一般用相对值表示。,100 mW,入水后必须能自动浮起并在浮起时自动启动，也可人工启动。,归纳起来， ,
