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1、2015-4-14第三章 高频通信系统第三章 高频通信系统中国民航大学电子信息工程学院中国民航大学电子信息工程学院2电子信息工程学院空管通信系统第三章 高频通信系统第三章 高频通信系统3.1 HF通信概述3.1 HF通信概述3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性3.3 SSB调制与解调3.3 SSB调制与解调3.4 高频通信系统组成3.4 高频通信系统组成3电子信息工程学院空管通信系统3.1 高频通信系统概述3.1 高频通信系统概述?通信系统的功能通信系统的功能 ? 高频通信系统为机组提供远距离的语音通信。用于飞 机与飞机之间，飞机与地面台之间的通信（电离层反 射）。高频通信系统为机
2、组提供远距离的语音通信。用于飞 机与飞机之间，飞机与地面台之间的通信（电离层反 射）。4电子信息工程学院空管通信系统3.1 高频通信系统概述3.1 高频通信系统概述?高频通信系统的技术参数高频通信系统的技术参数 ? 工作频率：工作频率： 2MHz30MHz（2.8MHz22MHz）2MHz30MHz（2.8MHz22MHz） 频道间隔1kHz频道间隔1kHz ? 工作方式：单边带兼容调幅，半双工工作方式：单边带兼容调幅，半双工 ? 功率：3040 W功率：3040 W ? 机载电源：115V AC 400HZ 三相机载电源：115V AC 400HZ 三相5电子信息工程学院空管通信系统?以话音
3、通信为例：以话音通信为例：? VHF通信系统信号质量好、话音清晰，而HF通信系统通信 质量较差、噪音大VHF通信系统信号质量好、话音清晰，而HF通信系统通信 质量较差、噪音大? VHF传播距离较短，一般在200Nm之内，而HF通信系统的传 播距离可以达到几千Nm（1Nm=1852 m）VHF传播距离较短，一般在200Nm之内，而HF通信系统的传 播距离可以达到几千Nm（1Nm=1852 m）? 当VHF通信系统无法工作的地方，如洋区、极地等，才会采用HF通信系统。当VHF通信系统无法工作的地方，如洋区、极地等，才会采用HF通信系统。3.1 高频通信系统概述3.1 高频通信系统概述6电子信息工程
4、学院空管通信系统3.1 高频通信系统概述3.1 高频通信系统概述HF通信主用用于两种情况：通信主用用于两种情况：1.卫星通信的补充和备份；卫星通信的补充和备份；2. 国家领导人出访时的远程保密通信系统国家领导人出访时的远程保密通信系统7电子信息工程学院空管通信系统3.1 高频通信系统概述3.1 高频通信系统概述? 高频通信系统组成（机载）高频通信系统组成（机载） ?无线电通信面板无线电通信面板 ?收发机收发机 ?天线天线 ?天线调谐耦合器天线调谐耦合器8电子信息工程学院空管通信系统第三章 高频通信系统第三章 高频通信系统3.1 HF通信概述3.1 HF通信概述3.2 高频电波传输特性3.2 高
5、频电波传输特性3.3 SSB调制与解调3.3 SSB调制与解调3.4 高频通信系统组成3.4 高频通信系统组成9电子信息工程学院空管通信系统? HF无线电波主要靠电离层反射（天波）传播，也可以 和长、中波一样靠地波进行短距离传播。每一种传播 形式都具有各自的频率范围和传播距离。当采用合适 的通信设备时，都可以获得满意的信息传输。HF无线电波主要靠电离层反射（天波）传播，也可以 和长、中波一样靠地波进行短距离传播。每一种传播 形式都具有各自的频率范围和传播距离。当采用合适 的通信设备时，都可以获得满意的信息传输。? 1、地波传播形式1、地波传播形式? 利用地波传播形式的频率范围大约是1.5MHz
6、-5MHz。为 了适应地波传播，通常采用各种形式的辐射垂直极化 天线。利用地波传播形式的频率范围大约是1.5MHz-5MHz。为 了适应地波传播，通常采用各种形式的辐射垂直极化 天线。3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性10电子信息工程学院空管通信系统? 地波的衰减随频率变化如图2-2所示。由于地波的衰减随着频率的升高而增大，故即使 用1000W的发射机，陆上传播距离也仅为100km左右。地波的衰减随频率变化如图2-2所示。由于地波的衰减随着频率的升高而增大，故即使 用1000W的发射机，陆上传播距离也仅为100km左右。3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性11电子信息
7、工程学院空管通信系统?2、天波传播形式2、天波传播形式?一般情况下，对于短波通信链路，天波传播较 地波传播更有意义。这不仅因为天波可进行远 距离传播，可以超越丘陵地带，还因为可以在 地波传播无效的很短距离内建立无线电通信链 路。一般情况下，对于短波通信链路，天波传播较 地波传播更有意义。这不仅因为天波可进行远 距离传播，可以超越丘陵地带，还因为可以在 地波传播无效的很短距离内建立无线电通信链 路。3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性12电子信息工程学院空管通信系统利用电离层反射（不同层折射形成全反射）利用电离层反射（不同层折射形成全反射） ? HF可通过天波传播HF可通过天波传播电
8、离层分层电离层分层3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性13电子信息工程学院空管通信系统?天波（续）天波（续） ? 电离层的形成电离层的形成3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性14电子信息工程学院空管通信系统?天波（续）天波（续） ? 夜晚D层和E层消失夜晚D层和E层消失3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性15电子信息工程学院空管通信系统? 短波传播的特点短波传播的特点1. 由于短波频率较高，电离层对它的吸收不大，因此可 利用电离层对电波的一次或多次反射实现远距离无线 电通信。2. 在大多数情况下，E层的电子浓度不足以使短波的电波 反射，电波总是在穿过E层后经
9、F层反射回来。1. 由于短波频率较高，电离层对它的吸收不大，因此可 利用电离层对电波的一次或多次反射实现远距离无线 电通信。2. 在大多数情况下，E层的电子浓度不足以使短波的电波 反射，电波总是在穿过E层后经F层反射回来。3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性16电子信息工程学院空管通信系统? 短波传播的特点（续）短波传播的特点（续）3. 须正确地选择短波的工作频率。3. 须正确地选择短波的工作频率。频率过高穿透电离层不再折回；频率过高穿透电离层不再折回；频率过低则吸收过大不再折回。频率过低则吸收过大不再折回。选用工作频率时，应尽量接近电磁波能折回的最高 可用频率，通常选最高可用频率
10、（MUF）的选用工作频率时，应尽量接近电磁波能折回的最高 可用频率，通常选最高可用频率（MUF）的80%- 90%3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性17电子信息工程学院空管通信系统? 短波传播的特点（续）短波传播的特点（续）4. 由于电离层的高度及其电特性参数等昼、夜有所不同 ，因而在实际工作时，白昼与夜晚应采用不同的工作 频率。4. 由于电离层的高度及其电特性参数等昼、夜有所不同 ，因而在实际工作时，白昼与夜晚应采用不同的工作 频率。F2层白天浓度大，可反射较高频率F2层白天浓度大，可反射较高频率白天用较高频率，晚上改用较低频率5. 由于短波的电波能比较深入地通过电离层，因此受
11、各 层电离层变化的影响较大，致使信号较不稳定，有各种衰落现象出现。白天用较高频率，晚上改用较低频率5. 由于短波的电波能比较深入地通过电离层，因此受各 层电离层变化的影响较大，致使信号较不稳定，有各种衰落现象出现。3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性18电子信息工程学院空管通信系统? 短波传播中遇到的几个问题 1. 衰落现象短波传播中遇到的几个问题 1. 衰落现象 粗多径效应：“选择性”衰落，各频率衰落变化 不同，不但使信号幅度不稳定，还引起波形失真粗多径效应：“选择性”衰落，各频率衰落变化 不同，不但使信号幅度不稳定，还引起波形失真 细多径效应：“一致性”衰落，各频率衰落变化 相
12、同，信号基本只发生大小变化而很少引起波形 失真细多径效应：“一致性”衰落，各频率衰落变化 相同，信号基本只发生大小变化而很少引起波形 失真3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性19电子信息工程学院空管通信系统? 短波传播中遇到的几个问题（续） 2. 环球回波短波传播中遇到的几个问题（续） 2. 环球回波 时间滞后时间滞后3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性20电子信息工程学院空管通信系统? 短波传播中遇到的几个问题（续） 3. 传播寂静区短波传播中遇到的几个问题（续） 3. 传播寂静区短波频段地波衰减很快，一定远处地波无法传达短波频段地波衰减很快，一定远处地波无法传达电离
13、层反射只能在一定距离外才能收到电离层反射只能在一定距离外才能收到出现即收不到地波又收不到天波的寂静区出现即收不到地波又收不到天波的寂静区缩小寂静区的方法缩小寂静区的方法 使用较低频率使用较低频率 使用高射天线使用高射天线3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性21电子信息工程学院空管通信系统? 短波传播中遇到的几个问题（续） 4. 电离层暴变对短波传播的影响短波传播中遇到的几个问题（续） 4. 电离层暴变对短波传播的影响 电离层暴变电离层暴变 电离层的一种不规则变化，持续几小时至几天电离层的一种不规则变化，持续几小时至几天 电离层暴变的影响电离层暴变的影响 电离层浓度变化电离层浓度变化
14、 电离区分裂为多层电离区分裂为多层 电离层暴变的原因电离层暴变的原因 太阳黑子、耀斑等太阳黑子、耀斑等3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性22电子信息工程学院空管通信系统? 短波传播中遇到的几个问题（续）4. 电离层暴变对短波传播的影响短波传播中遇到的几个问题（续）4. 电离层暴变对短波传播的影响应对电离层暴变的措施应对电离层暴变的措施 电离层暴变预测预报电离层暴变预测预报 提高接收机信噪比提高接收机信噪比 改用功率较大的发射机改用功率较大的发射机 采用更高增益和方向性强的收发天线采用更高增益和方向性强的收发天线 降低使用的工作频率降低使用的工作频率 暴变严重时采用能绕过暴变地区的
15、中继转接线路暴变严重时采用能绕过暴变地区的中继转接线路3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性23电子信息工程学院空管通信系统第三章 高频通信系统第三章 高频通信系统3.1 HF通信概述3.1 HF通信概述3.2 高频电波传播特性3.2 高频电波传播特性3.3 SSB调制与解调3.3 SSB调制与解调3.4 高频通信系统组成3.4 高频通信系统组成24电子信息工程学院空管通信系统3.3 SSB调制与解调3.3 SSB调制与解调一单边带工作原理一单边带工作原理LSBUSBcc25电子信息工程学院空管通信系统?单边带信号的分类单边带信号的分类 ? 原型单边带：只利用一个边带原型单边带：只利
16、用一个边带 ? 独立单边带：发射机发射两个边带，但两个边 带中含有两种不同的消息独立单边带：发射机发射两个边带，但两个边 带中含有两种不同的消息LSBUSBcc3.3 SSB调制与解调3.3 SSB调制与解调26电子信息工程学院空管通信系统二单边带信号的产生二单边带信号的产生 ?滤波法滤波法 ?相移法相移法 ?综合法综合法3.3 SSB调制与解调3.3 SSB调制与解调27电子信息工程学院空管通信系统二单边带信号的产生滤波法二单边带信号的产生滤波法滤波法产生滤波法产生SSB信号的实际问题信号的实际问题 m(t)不能含有直流分量和较低的频率分量。 带通边带滤波器为高品质因数滤波器。要求对非选择边带的抑制达到不能含有直流分量和较低的频率分量。 带通边带滤波器为高品质因数滤波器。要求对非选择边带的抑制达到55db。 s(t)m(t)正弦载波调制信号正弦载波调制信号DSB信号信号带通边带滤波器中心频率带宽带通边带滤波器中
