第第6 6章章 船用船用VHFVHF通信设备通信设备 第6章 船用VHF通信设备6.1 VHF无线电通信设备及频率无线电通信设备及频率6.2 VHF收发机收发机6.3 双值守原理与要求双值守原理与要求6.4 VHF EPIRB 6.1 VHF无线电通信设备及频率6.1 VHF6.1 VHF无线电通信设备的分类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20~30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156—174MHz•频率f：156M~174MHz•波长λ=c / f =3*108 / 156M~174MHz =1.72~1.92m ≈2m•天线体积小，安装方便 3. 可实现通信：•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）船舶船舶VHF无线电通信设备分类：无线电通信设备分类：•VHF、VHF DSC和双向VHF无线通信设备 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。
6.1.26.1.2 VHF VHF设备的主要功能设备的主要功能• 港口引航业务、船舶动态业务通信• 公众通信在A1海区船舶能通过该海区的VHF海岸电台和陆上网用户进行通信• 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. VHF—DSC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（在A1海区可以实现船经岸与陆上网用户的自动连接•自动值守（VHF CH70 DSC值守机）注：注：VHFVHF—DSCDSC的专用信道的专用信道——VHF CH70VHF CH70信道信道 6.1.36.1.3 VHF VHF通信的特点通信的特点1 1．传播距离较近，通信范围受限．传播距离较近，通信范围受限1 1））2 2））3 3））4 4））5 5））信号主要以空间波形式直线传播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。
线的架设高度通信距离极限值小于通信距离极限值小于100 n mile，正常值约为，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发射机的额定功率不应超过25W一般在6～～25w之间，之间，并应能减小到并应能减小到≤1w 2 2．信号波长短，设备天线尺寸小：．信号波长短，设备天线尺寸小： 3 3．具有较强的抗干扰能力：．具有较强的抗干扰能力： 船用船用VHFVHF工作在工作在156156～～174174MHzMHz范围，波长小于范围，波长小于2 2m m，，故天线尺寸也小，船台易于架设在桅杆或烟囱故天线尺寸也小，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因为调频接收机中，输出信噪比与调制指数mfmf有关mfmf加大，输出信噪比也增大加大，输出信噪比也增大。
mf=△ △fmax/Fmax mf＞＞1时时,宽带调频宽带调频. B=2(mf+1)Fmax=2(△ △fmax +Fmax) mf≤1时时,窄带调频窄带调频.B=2Fmax 4 4．由于．由于VHFVHF调频接收机存在门限效应接收机中必须引入静噪电路调频接收机存在门限效应接收机中必须引入静噪电路•5 5．信号占用的频带宽．信号占用的频带宽 Bfm=2(mf+1)Fmax=2(△ △fmax+Fmax)》Bam 门限效应：门限效应： 是指当是指当S Si i/N/Ni i低于门限时，其低于门限时，其S So o/N/No o明显下降，明显下降，使扬声器中出现使扬声器中出现S/NS/N恶化的现象为保持工恶化的现象为保持工作环境的安宁，当作环境的安宁，当S Si i/N/Ni i低于门限时，应切低于门限时，应切断扬声器的输出；而当断扬声器的输出；而当S Si i/N/Ni i高于门限时，高于门限时，再恢复扬声器的输出这就是静噪电路的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，采用调频传输虽然提高了这是调频制的缺陷所在，采用调频传输虽然提高了通信质量，但却降低了频率资源的利用率。
通信质量，但却降低了频率资源的利用率 6.1.46.1.4 VHF VHF通信工作种类和方式通信工作种类和方式1 1．工作种类．工作种类1 1））2 2）） CCIRCCIR建议：建议：调频（调相）单路无线，用调频（调相）单路无线，用F3EF3E（（G3EG3E）表示 利用副载波调制的单路调频（调相）自动接收报，用利用副载波调制的单路调频（调相）自动接收报，用F2BF2B（（G2BG2B）表示在在VHFVHF波段进行波段进行DSCDSC或或NBDPNBDP通信时，要求终端设备输通信时，要求终端设备输出和输入的信号，应是以出和输入的信号，应是以1700Hz1700Hz为副载波、频移为为副载波、频移为±400Hz±400Hz、调制速率为、调制速率为12001200波特波特的移频键控信号的移频键控信号 码元宽度码元宽度=1000/1200=0.833s=1000/1200=0.833s “0”对应较高频率对应较高频率1700+400HZ=2100HZ空号空号“1”对应较低频率对应较低频率1700-400HZ=1300HZ传号传号 2 2．工作方式．工作方式 有有 、、 和和 三种。
三种1 1）单工方式）单工方式①①②②单工单工双工双工半双工半双工 按按CCIR建议，水上建议，水上VHF通信中船舶间的通信只能使通信中船舶间的通信只能使用同频单工方式用同频单工方式船用设备的单工操作由话筒上的船用设备的单工操作由话筒上的PTTPTT开关控制发开关控制发则不收，收则不发则不收，收则不发2）双工方式）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 导线，去接收机导线，去接收机导线，去发射机导线，去发射机导体导体弹簧弹簧常闭触电常闭触电常开触电常开触电绝缘体绝缘体按钮按钮PTT示意图示意图 3 3）半双工方式）半双工方式①①②②③③④④ 按规定，在水上按规定，在水上VHFVHF通信中船台与岸台间并通过岸台转接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，则只能使用同频单工方式与船台通岸台采用船台设备时，则只能使用同频单工方式与船台通信 6.1.56.1.5水上移动通信水上移动通信VHFVHF频道的划分与使用频道的划分与使用①CCIR①CCIR指配的船岸频率：指配的船岸频率：水上水上VHFVHF频率频率156---174MHz156---174MHz 船台发射频段：船台发射频段：岸台发射频段：岸台发射频段：②②收发频率间隔：收发频率间隔：③③频道划分：频道划分：④CH16④CH16：：156.025156.025～～157.425MHz157.425MHz156.050156.050～～162.025MHz162.025MHz4.64.6MHzMHz，相邻信道间隔为，相邻信道间隔为25kHz25kHz共划分出共划分出5757个频道，频道号为个频道，频道号为1 1～～2828和和6060～～8888，其中单工频道，其中单工频道2020个，双工频道个，双工频道3535个，保个，保护频道护频道2 2个。
个8888以上为私人频道如美国各以上为私人频道如美国各港口设置的港口设置的USAUSA信道等156.8MHz156.8MHz）指定为）指定为VHFVHF无线国际遇险无线国际遇险与安全与安全通信频道；通信频道； ⑤CH70⑤CH70：：⑥⑥保护频道：保护频道：⑦CH06⑦CH06：：⑧CH13⑧CH13：：⑨CH87⑨CH87和和CH88CH88：：（（156.525MHz156.525MHz）指定为）指定为VHF DSCVHF DSC国际遇险与安国际遇险与安全呼叫频道；全呼叫频道；CH75CH75和和CH76CH76为为CH16CH16的保护频道；的保护频道；156.800±0.025156.800±0.025用于用于国际航行船舶间国际航行船舶间导航和避让操作；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（别和监视系统（AISAIS）的工作频道的工作频道用于用于国内航行船舶间国内航行船舶间导航和避让操作，也可用于从事导航和避让操作，也可用于从事协调搜救作业的协调搜救作业的船舶电台和飞机电台之间船舶电台和飞机电台之间的通信；的通信； 1 1．组成方框图．组成方框图双工器双工器 接接 发发 收收 射射 机机 机机控制单元控制单元面板单元面板单元显示器显示器话筒话筒DSC终端终端扬声器扬声器6.1.6 VHF船台的一般组成和主要功能与性能要求 2 2．各组成部分的主要作用．各组成部分的主要作用1 1）双工器）双工器作用：作用：位置：位置：为使双工工作时收发机仍能使用同一天线，必须利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。
收机不受本台发射信号的干扰或损坏双工器连接在天线、发射机和双工工作的接收机之双工器连接在天线、发射机和双工工作的接收机之间 2 2）控制单元）控制单元 3 3）发射机单元）发射机单元 主要由主要由CPUCPU组成分别与面板单元、组成分别与面板单元、DSCDSC单元、双工器和收单元、双工器和收发机相连，完成对整机的操作及通信控制发机相连，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率的调频波，实现无线电波的发射 4 4）接收机单元）接收机单元①①②②5 5）面板单元）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。
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以及送受话器等外设构成对整机的操作控制 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10×10-6 •船用VHF接收机灵敏度应优于1μV 第6章 船用VHF通信设备6.1 VHF无线电通信设备及频率无线电通信设备及频率6.2 VHF收发机收发机6.3 双值守原理与要求双值守原理与要求6.4 VHF EPIRB 6.2 VHF收发机组成•6.2.1VHF发射机组成音频电路直接调频晶体振荡器混频驱动功放频率合成器直接调频方式调相倍频驱动功放频率合成器音频电路变换网络间接调频方式 •限幅：–选取适当的调频指数•预加重电路预加重电路–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，防止边带频谱扩宽音频电路预加重低通滤波器限幅语音放大 6.2.2VHF调频接收机•组成高放一混二混中放限幅鉴频静噪去加重音放二本振合成器VHF接收机框图 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：静噪电路框图静噪开关限幅鉴频去加重音放噪声提取噪声放大噪声检波直流放大 第6章 船用VHF通信设备6.1 VHF无线电通信设备及频率无线电通信设备及频率6.2 VHF收发机收发机6.3 双值守原理与要求双值守原理与要求6.4 VHF EPIRB •根据SOLAS公约要求，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DWCH16CH160.1s1S1SCH08 0.9sCH16有信号有信号 第6章 船用VHF通信设备6.1 VHF无线电通信设备及频率无线电通信设备及频率6.2 VHF收发机收发机6.3 双值守原理与要求双值守原理与要求6.4 VHF EPIRB 6.46.4 VHF EPIRB VHF EPIRB1.1.概述概述1)1)2)2)按按GMDSS GMDSS 船用设备配备要求，在船用设备配备要求，在 A1 A1 海区航行的船舶，可海区航行的船舶，可配备配备 1 1台台VHF EPIRBVHF EPIRB，包括用于寻位的，包括用于寻位的 9GHz SART9GHz SART，以代，以代替替 COSPAS-SARSAT COSPAS-SARSAT 系统系统406MHz EPIRB406MHz EPIRB。
使用使用VHF VHF EPIRBEPIRB 在在 VHF CH70VHF CH70上发射上发射DSCDSC报警信号，作为船报警信号，作为船对岸的报警，必须要求岸台建立起相应的接收台，并做到对岸的报警，必须要求岸台建立起相应的接收台，并做到对对A1A1海区的完全覆盖一旦有关岸台接收到海区的完全覆盖一旦有关岸台接收到DSCDSC报警信号，报警信号，应能立即将此信息转往有关的应能立即将此信息转往有关的RCCRCC，并由，并由RCCRCC及时采取有效及时采取有效的搜救措施的搜救措施 3.3.发射序列的内容发射序列的内容①①②②③③④④VHF EPIRB VHF EPIRB 只能提供遇险船识别码只能提供遇险船识别码、、遇险船位遇险船位和和时间时间在其发射的呼叫序列中，格式符为在其发射的呼叫序列中，格式符为““遇险呼叫遇险呼叫””，， 自自识别为识别为9 9位位MMSIMMSI码，由销售商根据船舶分配的识别码写码，由销售商根据船舶分配的识别码写入遇险性质为入遇险性质为““EPIRBEPIRB发射发射””当当 EPIRB EPIRB 与与 GPS GPS 连接时，遇险船位和遇险时间由连接时，遇险船位和遇险时间由 GPS GPS 连续注入和修改。
连续注入和修改但当但当 EPIRB EPIRB 未与未与 GPS GPS 相连时，相连时，遇险船位遇险船位和和遇险时间遇险时间分别用分别用1010个个““9 9””和和4 4个个““8 8””来填充 ⑤⑤⑥⑥电文中通信指令表明后续遇险通信使用的工作种类具电文中通信指令表明后续遇险通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一般设定为 VHF CH16VHF CH16通信，但特殊情况也可选择通信，但特殊情况也可选择使用使用 NBDP NBDP 的的 ARQ ARQ 方式进行方式进行VHF EPIRB VHF EPIRB 每次发射由每次发射由 5 5 个个 DSCDSC 序列组成，相邻两次序列组成，相邻两次发射的时间间隔为发射的时间间隔为 ( (230+10 n230+10 n) s) s，其中，其中n n为重复发射的为重复发射的次数如第一次重发，则次数如第一次重发，则n=1n=1 4. VHF EPIRB4. VHF EPIRB基本组成基本组成 VHF EPIRBVHF EPIRB实际上是一个有发射能力的单通道实际上是一个有发射能力的单通道DSCDSC报警设报警设备。
它包括一个备它包括一个DSCDSC程序处理器、主振、调制器、功放、程序处理器、主振、调制器、功放、电源、水敏开关以及与电源、水敏开关以及与GPSGPS接收机相连的接口电路，如下接收机相连的接口电路，如下图所示调制器调制器主振主振功放功放GPSGPS水敏开关水敏开关程序程序处理器处理器接接口口电源电源控制控制电池电池框框 图图 2. VHF EPIRB2. VHF EPIRB的主要技术指标：的主要技术指标：①①工作频率工作频率: : ②②频率容限：频率容限：③③输出功率输出功率: : ④④CH70(156.525 MHz)CH70(156.525 MHz)小于小于1010ｘｘ1010-6-6即瞬时频率偏离标称频率的最大值为频即瞬时频率偏离标称频率的最大值为频率容限，一般用相对值表示率容限，一般用相对值表示 >100 mW>100 mW入水后必须能自动浮起并在浮起时自动启动，入水后必须能自动浮起并在浮起时自动启动，也可人工启动也可人工启动 归纳起来，归纳起来，①①②②在正常航行中，通过接口电路存储器中的船位数据可在正常航行中，通过接口电路存储器中的船位数据可以不断的得以注入和修正。
以不断的得以注入和修正VHF-EPIRBVHF-EPIRB的遇险呼叫序列基本上与的遇险呼叫序列基本上与VHF-DSCVHF-DSC相同区别仅在于别仅在于VHF-DSCVHF-DSC序列中遇险性质（序列中遇险性质（N OF DN OF D）项的内）项的内容为容为““UNDESIGNATEDUNDESIGNATED DISTRESS DISTRESS””，而，而VHF-EPIRBVHF-EPIRB序列序列中则为中则为““EPIRBEPIRB””。