VHF的基本知識教學教材

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。VHF的基本知識-VHF的基本知識、工作過程、相關背景知識。VHF收發(fā)信機介紹。設備的維護、實際操作中的一些問題及解決方法。進行相關設備實際操作。地波（地表面波）傳播直射波傳播天波傳播散射傳播VHF頻段：30MHz300MHz傳播方式：視距傳播民航地空通信使用的VHF頻段：117.975136.975MHz信道間隔：25KHz(歐洲部分地區(qū)實行8.33KHz，從而使可供指配的信道數(shù)大大增加）信道數(shù)：以25KHz為間隔，在其工作頻率117.975MHz136.975MHz的范圍內，可提供760個通信波道。

2、但實際使用的可供指配的信道，除去緊急、遇險和保留給將要發(fā)展的新地空數(shù)據(jù)通信的信道外，只有600多個。我國目前開放400余個VHF信道目前，實施空中交通管制最有效關鍵的環(huán)節(jié)之一就是語音地空通信。也就是說，地面管制員通過VHF無線電與空中飛機進行聯(lián)絡。地空通信由甚高頻和高頻通信系統(tǒng)組成，強化了延伸距離能力。為了提供所用空域的足夠無線電信號覆蓋，因此多部電臺設置于不同的地理位置而使用同一頻率(同頻異址)的應用增加。另一方面，為了保障地空通信的安全、通暢、有效，對于一些重要頻率，進入內話系統(tǒng)的同頻異址VHF語音信號一般有三、四路，形成一主、二備、三應急的配置。VHF工作過程圖解發(fā)射機接收機MUXVCC

3、SMUXA/DD/AA/DD/AAnalogueAnaloguelinkDigitalLinkAMTransmittion雷達調制(Modulation)由攜帶信息的電信號去控制高頻振蕩信號的某一參數(shù)，使該信號按照電信號的規(guī)律而變化的一種處理方式。調制信號攜有信息的電信號成為調制信號。載波信號未調制的高頻振蕩信號。已調波信號經(jīng)過調制后的高頻振蕩信號稱為已調波信號。解調(Demodulation)調制的逆過程，它的作用是將已調波信號變換為攜有信息的電信號線性調制是指調制后信號的頻譜為調制信號（即基帶信號）頻譜的平移及線性變換。非線性調制是指已調信號與輸入調制信號之間不存在這種對應關系，已調信號頻

4、譜中將出現(xiàn)調制信號無對應線性關系的分量。單音調制調制信號:VW(t)=Vi+VWmcosWt載波信號:Vw(t)=Vwmcoswt已調波信號:Vo(t)=(Vmo+kaVWmcosWt)coswt=Vmo(1+MacosWt)coswt式中Ma=kaVWm/Vmo調幅系數(shù)或調幅度(AmplitudeModulationIndex)Vo(t)的振幅為Vmo(1+MacosWt)調幅信號包絡AM調制信號波形AM調制信號波形Ma=(Vmax-Vmin)/2V0=(Vmax-V0)/V0=(V0-Vmin)/V00Ma1，已調波有一段時間振幅為零，這時已調波的包絡產(chǎn)生了嚴重的失真，這種情形叫做過量調幅

5、。這樣的已調波經(jīng)過檢波后，不能恢復原來調制信號的波形。單音AM調制時調幅信號的頻譜有三個分量組成:a)角頻率為wc的載波分量b)角頻率為(wc+W)的上邊頻分量c)角頻率為(wc-W)的下邊頻分量AM調制信號頻譜圖AM調制信號頻譜圖調幅波中的功率關系相干解調由AM信號的頻譜可知，如果將已調信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始的調制信號頻譜，從而恢復出原始信號。解調中的頻譜搬移同樣可用調制時的相乘運算來實現(xiàn)。相干解調將已調信號乘上一個與調制器同頻同相的載波，得只要用一個低通濾波器，就可以將第1項與第2項分離，無失真的恢復出原始的調制信號由已調波形可見，AM信號波形的包絡與輸入基帶信號成正比，故

6、可以用包絡檢波的方法恢復原始調制信號，包絡檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾波器組成。包絡檢波法串聯(lián)型包絡檢波器的具體電路及其輸出波形，電路由二極管D、電阻R和電容C組成。頻率合成器主要包括以下的電路：合成器及鎖相環(huán)電路；緩沖器及輸出放大器；壓控振蕩器。合成器模塊通過改變可變分頻比率得到所需的載波頻率，并通過鎖相環(huán)和壓控振蕩器的特性完成穩(wěn)頻特性。頻率合成器原理PDVCOLFvi(t)vo(t)vd(t)vc(t)vo(t)數(shù)字鎖相環(huán)圖晶振fsRPDLFVCOMN固定分頻可變分頻frfo應用數(shù)字邏輯電路把VCO的輸出信號頻率經(jīng)過適當?shù)姆诸l降低至鑒相器頻率上，再與參考頻率在鑒相電路中進行比較，所

7、產(chǎn)生的誤差信號用來控制VCO的頻率，使之鎖定在參考頻率的穩(wěn)定度上，這種技術也稱為數(shù)字式頻率合成器，可以在輸出端得到大量的與晶體振蕩器同樣精確度和穩(wěn)定度的離散頻率信號。由于分頻比較大，因此它往往分為固定分頻與可變分頻，所以VCO的輸出信號的頻率為：fo=NMfr，通過不同的N、M值的組合，可以得到多種頻率。dB是一個表征相對值的值，當考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時，按下面計算公式：10lg（甲功率/乙功率）例1甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是說，甲的功率比乙的功率大3dB。例2如果甲的功率為46dBm，乙的功率為40dBm，則可以說，甲

8、比乙大6dB。dBm是一個考征功率絕對值的值，計算公式為：10lgP（功率值/1mw）。例3如果發(fā)射功率P為1mw，折算為dBm后為0dBm。例4對于40W的功率，按dBm單位進行折算后的值應為：10lg（40W/1mw）=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。db與dbm間的換算：db=dbm+30信噪比表示有用信號與干擾信號（即噪聲信號）的相對大小，即二者的比值，也可簡稱為SN比。一般設信號功率為Ps，信號電平有效值為Us，噪聲功率為PN，噪聲電平有效值為UN時，則可用dB單位表示信噪比為：SN=10lg(Ps/PN)=20lg(Us/UN)信噪比

9、值越大，意味著噪聲的影響越小無限長傳輸線上各處的電壓與電流的比值定義為傳輸線的特性阻抗，用0表示。同軸電纜的特性阻抗的計算公式為：060/rLog(D/d)歐式中：D為同軸電纜外導體銅網(wǎng)內徑；d為同軸電纜芯線外徑；r為導體間絕緣介質的相對介電常數(shù)。通常0=50歐，也有0=75歐的。由公式不難看出，饋線特性阻抗只與導體直徑D和d以及導體間介質的介電常數(shù)r有關，而與饋線長短、工作頻率以及饋線終端所接負載阻抗無關。當饋線終端所接負載阻抗L等于饋線特性阻抗0時，稱為饋線終端是匹配連接的。匹配時，饋線上只存在傳向終端負載的入射波，而沒有由終端負載產(chǎn)生的反射波，因此，當天線作為終端負載時，匹配能保證天線取

10、得全部信號功率。當天線阻抗為50歐時，與50歐的電纜是匹配的，而當天線阻抗為80歐時，與50歐的電纜是不匹配的。如果天線振子直徑較粗，天線輸入阻抗隨頻率的變化較小，容易和饋線保持匹配，這時天線的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。在實際工作中，天線的輸入阻抗還會受到周圍物體的影響。為了使饋線與天線良好匹配，在架設天線時還需要通過測量，適當?shù)卣{整天線的局部結構，或加裝匹配裝置。在不匹配的情況下,饋線上同時存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅max，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅min，形成波節(jié)。其它各點的振幅值則介于波

11、腹與波節(jié)之間。這種合成波稱為行駐波。反射波電壓和入射波電壓幅度之比叫作反射系數(shù)，記為R反射波幅度（L0）R入射波幅度（L0）波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比，記為VSWR波腹電壓幅度max（1+R）VSWR=波節(jié)電壓輻度min（1-R）終端負載阻抗L和特性阻抗0越接近，反射系數(shù)R越小，駐波比VSWR越接近于，匹配也就越當駐波比VSWR為1的時，表示天線系統(tǒng)匹配良好沒有反射，如此系數(shù)越大則意味著匹配狀況越差，系統(tǒng)中存在越大的反射波。無線電波的極化是指電場方向和傳播方向兩者的關系，它表示在最大輻射方向上電場矢量的取向。所謂天線的極化，就是指天線輻射時形成的電場強度方向。當電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號在貼近地面時會在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場信號迅速衰減，而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號的有效傳播。在實際中，由于發(fā)射天線的具體放置不同，使電場只有垂直或只有平行于地面方向的分量，VHF設備的天線是垂直于地面的，故是垂直極化波。衡量天線方向性通常使用方向圖，在水平面上，輻射與接收無最大方向的天線稱為全向天線，有一個或多個最