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1、1,为了保障飞机在繁忙空域中飞行和进近着陆过程中的安全，正确实施空中交通指挥，必须设法了解和掌握一定空域中飞机的位置、高度及其运动态势。,第七章 空中交通管制应答机,ATC TRANSPONDER,2,7.1系统概述,一、ATC系统 任务 起飞和着陆 地面管制人员对飞机 进港和出港 按规定航路飞行 飞机的 方位 距离 进行管制。需要知道 高度 识别码,3,7.1系统概述,ATC系统组成及分类 同样采用 询问应答式 地面设备： 机载设备： PSR 机载应答机 SSR ATCRBS -A/C模式应答机 A模式 C模式 DABS -S模式应答机 S模式 （兼容A/C模式）,4,7.1系统概述,一次监
2、视雷达（PSR）是依靠目标对雷达天线所辐射的射频脉冲能量的反射而探测目标的。一次监视雷达的天线以一定速率在360范围内旋转扫掠，把雷达发射信号形成方向性很强的波束辐射出去。监视空域中的飞机被雷达波束所照射后，形成反射回波。雷达天线接收回波能量，通过进一步的处理以获得目标的距离、方位信息，以监视终端空域中飞机的存在及活动情况。,5,7.1系统概述,二次雷达信标系统是以询问-应答方式工作的。二次监视雷达的发射信号频率与接收频率不等，其询问发射频率为1030MHz，接收频率则为1090MHz。这就是通常所说的L波段。 SSR 分两类 ATCRBS DABS,6,7.1系统概述,ATCRBS和DABS
3、的机载设备的兼容性： mode s 应答机能接收ATCRBS 询问脉冲并产生应答。 DABS的某些询问方式ATCRBS应答机能接收并做出应答。 区别： ATCRBS-地面台对周围所有飞机都发出相同的询问，所有飞机均应答，即一问多答，容易产生同步混淆。 DABS-每架飞机的mode s 应答机均分配一个24位地址码，询问器按飞机地址询问，由此产生应答，即一问一答。这样就不会产生同步混淆。,7,7.1系统概述,8,7.1系统概述,系统的工作 地面台发射询问编码信号，应答机接收后，自动回答飞机高度或识别码，经译码后，在地面管制人员的荧光屏上显示飞机方位、距离、高度和识别码。 测距：用询问脉冲与应答脉
4、冲之间的延时来求。 方位：地面发射窄波束，进行360度扫掠，当波束照射到飞机时，接收到应答信号，此时天线转角与荧光屏上扫描同步转动，这样就将天线转角显示在荧光屏上了。,9,7.1系统概述,小结： ATC系统由地面和机载设备配合工作 分为 一次监视雷达（PSR）是依靠目标对雷达天线所辐射的射频脉冲能量的反射而探测目标的。 二次雷达信标系统（SSR）以询问-应答方式工作的。 SSR 分为 ATCRBS-机载-ATC应答机 （A/C模式） DABS-机载- S模式应答机 （兼容A/C模式） 管制人员获得飞机的方位 距离 高度 识别码,10,7.2空中交通管制雷达信标系统 ATCRBS,11,一、组成
5、及工作过程,12,13,14,15,系统工作概况 编码器的控制下，产生一定模式的询问脉冲对信号， 通过条形方向性天线辐射。 在其天线波束照射范围内的机载应答机对所接收到的询问信号进行接收处理与译码识别，如果判明为有效的询问信号，则由应答机中的编码电路控制发射电路产生应答发射信号发射。 所产生的应答信号是由多个射频脉冲组成的射频脉冲串，它代表飞机的识别代码或高度信息。 与此同时，向同一方位辐射的一次雷达也会接收到飞机所产生的回波信号，它的接收机所产生的飞机视频回波信号也同时输往数据处理与显示系统。在控制中心的圆形平面位置显示器上的同一位置，显示飞机的一次雷达回波图像与二次雷达系统所获得的飞机识别
6、代码及高度信息,16,雷达信标系统简化方块图,17,系统所能提供的信息：,飞机的距离与方位信息； 目标的识别信息，即飞机（军用或民用）的代码； 飞机的气压高度信息； 一些紧急告警信息，如飞机发生紧急故障、无线电通讯失效或飞机被劫持等。,18,二、 询问信号,模式划分依据图,询问信号,19,二、 询问信号地面发射,1、组成：P1、P2、P3脉冲 P1、P3由方向性天线发射； P2由全向天线发射， 2、询问模式：P1和P3的间隔时间决定 军用： 模式1-3s 模式2-5s 民用：模式31A-8s 模式31B-17s 模式31C-21s 模式31D-25s 3、P2的作用用于旁瓣抑制,20,模式划分
7、图,21,二、 询问信号,P2的作用 P2幅度大于主波瓣最大旁瓣幅度SLS。当接收到旁瓣询问时，应答机不应答SLS。 基本原理是-比较P1 P2脉冲幅度 P1=P2时，应答机不应答； P1=P2 6db时，应答机完全应答。,22,二、 询问信号,23,二、 询问信号,波瓣,P2波瓣,24,三、 应答信号,25, A/C模式应答机,功 用发射应答信号,报告飞机编码 报告飞机高度 报告 特殊编码,26,三、 应答信号,1、应答信号组成 框架脉冲F1、F2，12个信息脉冲和SPI脉冲 2、飞机代码的编码格式 A4A2A1 B4B2B1 C4C2C1 D4D2D1 第一位 第二位 第三位 第四位 22
8、22222222224096 飞机编码-识别码-来自机载控制盒 缺 点：容量不足,27,三、 应答信号,高度码 （-1000126700ft，每100ft） D1D2D4A1A2A4B1B2B4C1C2C4 三个特殊编码 7500，7600，7700,28,四、ATC系统的组成,29,四、ATC系统的机载设备组成,30,四、ATC系统机载设备的组成,控制面板,31,四、ATC系统机载设备的组成,控制面板,32,四、ATC系统机载设备的组成,33,四、ATC系统机载设备的组成,ATC应答机,34,四、ATC系统机载设备的组成,应答机功能框图,35,四、ATC系统机载设备的组成,接收电路,36,译
9、码器电路,四、ATC系统机载设备的组成,37,四、ATC系统机载设备的组成,编码器电路,38,四、ATC系统机载设备的组成,发射电路,调制器：形成幅度约为95 V的具有足够功率的调制脉冲 ，加到功率振荡器的控制栅极，以控制振荡器产生振荡。 脉冲功率振荡器：应用超高频金属陶瓷三极管与同轴谐振腔来组成L波段的脉冲功率振荡器。三极管的阳极接至 1800 V直流电源。由调制器输出的调制脉冲通过滤波器加至栅极。谐振腔内产生的射频脉冲振荡能量，通过同轴线输往环流器的输入端，再输往天线辐射。,39,四、ATC系统机载设备的组成,应答机的信号交连,40,41,五、 ATCRBS的缺点,异步应答干扰 在雷达探测
10、范围内的所有飞机都会产生应答信号，地面接收机可能收到并非所需的应答。 同步串扰 当两架飞机离地面站有相同的距离时，其应答信号会同时被地面接收机接收到，而产生相互干扰。,42,7.3mode s 系统DABS-S模式应答机,一、 S模式应答机功用-机载设备,1、具有A/C模式应答机的所有功能 2、具有选择地址的能力 3、具有空中数据交换能力,43,Discrete Address Beacon System (一)基本思想 每架飞机赋予一个不同的地址，通过 点名方式进行问答。 用24位表示飞机的识别码，即 224=4096*4096约为16,000,000种编码， 可以为世界上每一架飞机提供一个
11、唯一的识别码（地址码）。可单独询问某架飞机，并得到其一对一的应答信号。,二、离散选址信标系统 DABS,44,二、离散选址信标系统 DABS,(二)询问信号 发送两种询问信号 1、全呼叫询问信号 ATCRBS ALL CALL ATCRBS/MODE S ALL CALL ONLY ATCRBS ALL CALL,2、 DABS询问信号-MODE S 离散询问,45,分三种,二、离散选址信标系统 DABS,46,二、离散选址信标系统 DABS,ATCRBSS模式全呼叫,47,仅ATCRBS呼叫,二、离散选址信标系统 DABS,48,ATCRBS ALL CALL,二、离散选址信标系统 DABS
12、,49,50,DABS询问信号-MODE S 离散询问,二、离散选址信标系统 DABS,51,DABS询问信号-MODE S 离散询问（DPSK）,二、离散选址信标系统 DABS,52,S模式数据字组采用差分相移键控（DPSK）调制。这种调制方法是用码位中载波信号的不同相位差值来表示二进制信息“1”和“0”的。在数据字的每个0.25s的码位中，如果在一个数据位的载波相位翻转位置前后载波的相位翻转了180，则该数据位就是二进制数“1”；如载波相位在相位翻转位置处不发生相位变化（相位差为零），则该数据位就是二进制数“0”。,二、离散选址信标系统 DABS,53,（三）应答信号,二、离散选址信标系统
13、 DABS,应答信号有两对前导脉冲，两对脉冲相距3s，每对脉冲的两个脉冲之间的间隔 为1s。前导脉冲的宽度均为0.5s。应答数据字组也是由 56位或112位数据组成的。数据字组的始端距第一个前导脉冲8s。和询问数据字组不同的是，应答数据字组采用脉冲位置调制（PPM）方式,54,兼容的A/C和MODE S 询问和应答信号,二、离散选址信标系统 DABS,55,二、离散选址信标系统 DABS,56,（四）、S模式应答机系统的基本工作,二、离散选址信标系统 DABS,1、全呼叫询问,2、点名询问,57,58,59,二、离散选址信标系统 DABS,（四）、S模式应答机系统的基本工作,离散寻址信标系统地
14、面询问机首先对其管辖范围内的所有飞机做一个全呼叫询问；-意在让所有应答机报个模式 A/C模式应答机以A/C模式回答； S模式应答机以S模式回答; 地面询问机收到回答信号后，确定飞机方位，并对回答信号做处理；A/C模式信号：显示飞机代号/高度、位置； S模式信号：回答信号是飞机的地址 对于S模式应答机回答的信号，地面询问机把回答信号中的地址和位置飞别存入存储器，并核实确是本询问站所负责管辖的飞机，则把这些飞机的位置和地址分别编入到各个飞机点名的字段内，并把这些信息送到邻近空域管制台。 地面询问机确定了S模式应答机的位置和地址后，就切断全呼叫询问，而以带有飞机字段的S模式询问格式对飞机作点名式询问
15、。被点名飞机以S模式询问格式进行回答。回答飞机代号或飞机高度由接收到的询问格式确定。,60,三、 S模式应答机原理方框图,61,7.3 小结,DABS地面站发射的信号： 呼叫信号 Atc/mode s 全呼叫信号 PAM Atc只呼叫信号 PAM mode s 只呼叫信号 PAM 询问信号-DABS离散询问信号 DPSK S mode 应答机的应答信号 PPM,62,7.4 TPR-720,63,64,电路组成,S模式应答机由接收机、发射机、处理器和输入/输出等电路组成。 这种应答机是和现行的 ATCRBS是兼容的，因此，它的接收机应既能接收A、C模式的询问信号，又能接收S模式的询问信号。,65,接收机部分,接收机部分由双通道的接收机、视频处理器和DPSK解调器组成。 （1）接收A、C模式询问：由接收机和视频处理通道进行处理，然后加至信号和信息处理器进行处理。 （2）接收S模式询问：则只经接收机选择电路输入DPSK解调器进行解调，然后再由信号和信息处理器进行处理。,66,接收机部分,67,信号处理器和输入/输出,在完成模式识别及其它处理后，信号和信息处理器将应答数据（飞机识别信息或气压高度信息）输送给调制器，再由
