执照教材：无线电发射和接受原理

17
18
三、行波和驻波
行波：ρ＝1，当负载等于传输线的特性阻抗时，传输到末 端的能量被负载全部吸收，线上只有入射波，没有反射 波，传输线工作在行波状态。负载与传输线电阻匹配状 态。 驻波状态：ρ＝∞如果传输线末端开路或短路，则线上为 纯驻波。理想的无耗开路线和短路线的输入阻抗总是呈现 为电抗性的，这表明开路线是不消耗输入电源的能量的。 复合波： ρ>1当负载不是准确等于传输线的特性阻抗时， 传输线上既有行波又有驻波，两者合成称为复合波。 驻波系数(也称驻波比)ρ：驻波系数等于电压最大值（腹 值）与最小值（节点电压）的比值。通常，用驻波系数来 衡量负载匹配的状况。负载阻抗偏离传输线特性阻抗越 多，线上的驻波成分越多，驻波系数就越大。越接近匹配 状态，应接近于1。 19
• 中频放大器的增益及通带直接影响接收机的灵敏度及选择性等 指标。
5、检波器
• 检波器把高频信号变换成低频信号，即实现对已调高频信号的 解调。
6、低频放大
• 放大低频信号，使其满足扬声器、耳机等终端器件的需要。
14
两次变频超外差式接收机
15
1.10 天线和无线电波
1.10.1 传输线的基本概念
传输线主要用于传输高 频电磁能。无线电收发 设备与天线之间的高频 馈线就是一种常见的传 输线。
二、定向耦合器
定向耦合器用以从传输能量的主波导中耦合很小一部分能量 26 到副波导中去，以输往测量仪器或实现其他目的。
1.11 航空仪表与传感器基础
一、航空仪表的分类
按照航空仪表的结构，通常可将其分为模拟式仪表数字式 仪表两大类。
• 模拟式仪表是纯机械结构或采用仪表、机械与电气相结合的仪表 （简称机电仪表） • 数字式仪表则是机械、电气、数字计算与电子显示相结合的仪 表。
• 具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。
2、线绕式电位计
• 它主要作为一种把机械的线位移或角位移转换为与其成一定函数关系 31 的电阻式电压的传感元件来应用。
3、电容式传感器
• 电容测量技术不但可广泛地用于位移、振动、角度、加速度等机 械量的精密测量，而且还逐步地扩大应用于压力、差压、液面、 料面、成分含量等方面的测量。
百度文库
8
1.9.3
无线电发射机
一、无线电发射机的功用
无线电发射机的功用是产生所需的无线电发射信号。
二、调幅发射机的基本结构
在无线电调幅发射机中，可分为低电平调幅和高电平调幅 电路。 高电平调幅是在发射机的末级实现调幅，产生满足发射机 输出功率要求的已调波。 低电平调幅是先在低功率电平级产生调幅波，再经过高频 功率放大器放大到所需的发射功率。 1、振荡器 振荡器用以产生射频振荡信号，即载波信号。 2、倍频器 倍频器的功用是将射频信号的频率倍乘到更高的频率。 9
1.9 无线电发射和接收基础
1.9.1 信号调制
一、调制的基本概念
低频信号是不可能直接有效地辐射出去的。必须将要发 送的低频信号去控制高频振荡的某个参数，然后再发射 出去，这种控制过程就称为调制。 调制过程是使高频振荡的某一参数按照原始低频信号的 变化规律来变化。高频振荡实际起着运载低频信号的运 输工具作用，所以称为载波。 常用的调制方式:幅度调制和频率调制。
一、传输线的类型与特 点
常用的传输线有同轴线 与平行双线两类。机载 设备中以同轴线的应用 最为普遍。
16
二、分布参数
分布参数导致传输线上电压电流波形发生变化的根本原因。 传输线的分布参数指分布在整个传输线上的电阻（电导）、 电感和电容。 传输线对信号源所呈现的阻抗，与线长和信号频率直接相 关；传输线越长、信号频率越高，则分布电阻越大。
按工作原理可将航空仪表分为测量仪表、计算仪表和调节 仪表等。 按功用则可分为飞行仪表、发动机仪表和其他设备仪表。 飞行仪表又可分为大气数据系统、仪表姿态系统仪表、航 向系统仪表和指引系统仪表等。
27
1、测量仪表
①飞行仪表用于测量飞机的各种运动参数。 大气数据系统仪表有高度表、升降速度表、指示空速表、 马赫数表（或称M数表）、大气静温温度表和空气总温温度表等 姿态系统仪表有地平仪、转弯仪和测滑仪等 航向系统仪表有磁罗盘、陀螺罗盘和陀螺磁罗盘等 指引系统仪表有姿态指引仪、水平指引仪和一些重要数据 指引 ②发动机仪表是指发动机工作系统中的各种参数测量仪表。转速 表（螺旋桨转速表，或低压涡轮和高压涡轮转速表）、进气压 力表和气缸头温度表（两表用于活塞式发动机）、扭矩表和排 气温度表、压力比表（或推力表）和喷气温度表（两表用于涡 轮喷气或涡轮风扇发动机）、燃油压力表、滑油压力表、滑油 温度表、燃油油量表（指汽油油量表或煤油油量表）、燃油流 量表、滑油油量表、发动机振动指示器、油门指位表和散热器 风门指位表等
29
二、航空仪表的配置
航空仪表指示器主要集中在驾驶舱；其他地方：如灭火 瓶、氧气瓶、冷气瓶和液压系统的储压瓶等设备上有些压 力表，燃油加油口处有油量表；传感器装在被测系统便于 准确测定参数的位置处；其余电子设备基本上集中在电子 设备舱。 对有正副驾驶员的飞机，飞行仪表基本上是双套的，其余 仪表为单套。飞行仪表集中在左右仪表板上（即正副驾驶 员的正前方仪表板）。两人都需要观察的单套仪表分布在 中央仪表板（主要是发动机仪表）和中央操纵台或是驾驶 舱的顶板上。少量仪表因正副驾驶员在工作上的分工或是 个人需要（如氧气设备）分布在左右操纵台和侧面板上。 所有仪表设备的控制电门和保险电门都分布在便于驾驶员 操纵的仪表板、操纵台、驾驶盘、顶板和侧板上。 航空仪表在仪表板上的排列也有一些原则。
5
1.9.2 信号解调
一、解调的基本概念
接收机收到已调制的高频信号后，为了获得信息，需要将 载波去掉，即从调幅波或调频波中提取出原有的调制信 号。这种反调制过程，称作解调。
6
二、调幅信号的解调
输入是调幅波，则输出即是原调制信号。
检波器的输入和输出波形
7
三、调频信号的解调
在无线电接收机中，是利用鉴频器来实现对调频信号的解 调的。
25
1.10.4 波导器件
一、波导
波导的基本功用是传输微波电磁能量。当工作频率达到几千 兆赫或更高时，传输低频信号用的平行双线和同轴线的损耗 显著增大，是无法正常传输电磁能量的，只能用波导来传 输。 波导通常是用铝、铜等金属制成的封闭金属导管，其内壁镀 银，以减少损耗。 波导的形状，以矩形截面波导为主应用最为普遍，其次是圆 形波导。 波导的尺寸是有严格限制的，一定尺寸的波导只能用于传输 一定波段的信号。
4、压电式传感器
• 压电式传感器的工作原理是以某些物质的压电效应为基础的。 • 常见的压电材料有石英、钛酸钡、锆钛酸铅等。
二、调幅
调幅波是载波振幅按照调制信号的大小成线性变化的高 频振荡，因此调幅波的振幅携带着原调制信号的信息， 它的载波频率维持不变。 1
1、普通调幅波
调幅波由ω c 、 ω c+Ω、 ω c-Ω三个不同频率的余弦 波组成。式中第一项称为 载波分量，第二和第三项 分别称为上边频和下边频 分量。
2
2、双边带调制波
• 表面波传播方式 • 传播稳定、传播距离长、绕射能力强、地面吸收少 • 奥米伽导航、潜艇导航
2、中波的传播特点
• 地波传播方式 • 传播距离比长波近、地面吸收大 • 无线电罗盘
3、短波的传播特点
• 天波传播方式 • 高频通信
4、超短波和微波的传播特点
• 空间波传播方式 • 视线范围，直线传播保密性较好 • 甚高频通信与甚高频导航系统
30
三、传感器用敏感元件的分类与基本原理
传感器是能把被测物理量或化学量转换为与之有确定对应关 系的电量输出的装置。 在航空电子系统中，利用传感器测量出飞机的飞行参数、姿 态、发动机工作状态参数以及其它所需的物理量。 传感器一般由敏感元件、传感元件和其它辅助件组成，有时 也将信号调节与转换电路、辅助电源做为传感器的组成部 分。 以下主要按检测对象和效应来介绍光敏传感器、温度传感 器、力敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、湿度传感器、 离子传感器、生物传感器、硅片传感器的基本原理。 1、弹性敏感元件
2、选择性
• 选择性表示接收机选择所需信号抑制其他信号及干扰的能力。
3、保真度
• 也可用失真度来表示。
4、频率准确度与稳定度
• 频率准确度指所指示频率与实际接收频率之间的误差。频率稳定度指 13 接收机的接收频率在工作过程中的稳定程度。
二、超外差接收机的基本组成
无线电接收设备的基本任务，是在接收端从无线电信号 中提取系统所需的信息。 接收机可以分为高频、检波和低频三个基本组成部分。 1、高频电路 2、变频 3、中频放大器
1.10.2 天线的基本概念
一、天线的功用
天线的功用是将无线电发射设备产生的射频信号能量转 换成电磁波有效地辐射到空中去。
二、天线的方向性
所谓方向性，是指在距发射天线相同距离的球面上，不 同方向所接收到的信号的能量不同。或者说，天线将其 所发射的能量集中在某些方位，而其它方位较小甚至没 有。 天线的方向性可用天线的方向性图表示，也可用天线的 主瓣宽度――波瓣宽度表示。天线的增益系数同样也可 表明天线的方向性特性。
变容管的曲线
12
1.9.4 无线电接收机
一、接收机的性能指标
接收机性能指标主要指灵敏度、选择性、保真度及频率 准确度等。 1、灵敏度
• 灵敏度表示接收机接收弱信号的能力。 • 直接影响系统的作用距离。 • 在接收机输出端的信噪比维持所需数值的条件下，使接收机输出标准 功率所需的天线输入端的最小电动势，称为接收机的灵敏度。
3、放大器 放大器可分为电压放大器和功率放大器两类。电压放 大器可有效放大信号的幅度，但对所放大信号的功率无明 显要求。功率放大器则不然，主要要求将信号的功率放大 到所要求的值。 4、调制器 调制器用以实现对载波信号的调制。
10
发射机方框图
11
三、调频发射机的基本结构
1、直接调频电路 在射频振荡器中实现调 频。 直接调频电路通常利用变 容二极管的特性来实现。 2、间接调频电路 由调相实现调频的方法称 为间接调频。
28
2、计算仪表
• 计算仪表是指飞机上的一些领航（或称导航）和系统性能方面的 计算仪表（或称计算器、计算机），如自动领航仪、航行计算 器、飞行指引仪（或系统）、惯性导航仪（或系统）、性能管理 系统中的性能管理计算机和飞行管理系统中的飞行管理计算机 等。
3、调节仪表
• 这里所说的调节仪表是指维护范围的一些自动化控制系统设备， 如自动驾驶仪、马赫配平系统、调整片自动配平系统、倾斜阻尼 器、偏航阻尼器和自动油门系统等。
抑制载波的双边带调制，简称双边带调制（简写为 DSB）。
3
3、单边带调制波
抑制载波的单边带调制，简称单边带调制，用SSB表示。 它除了保持双边带调制波节省发射机功率的优点外，还将已 调信号的频谱宽度压缩一半。
4
三、调频
所谓调频，就是设法使载波的瞬时频率或瞬时相位在 调制信号的控制下变化，而已调波的振幅保持不变。 调频波的特点：占用的频带较宽，抗干扰能力较强,失 真小。通常利用调频波来传送要求失真较小的音乐等 信号。调频主要用于调频广播、广播电视、通信及遥 测等。
20
1、方向性图和主瓣宽度
2、天线增益系数 天线增益系数是指在输入功率相等的条件下，实际天 线与理想无方向性天线在空间同一点处所产生的能流密度 之比。
21
1.10.3 无线电波的传播
一、大气层对电波传播的影响
电离层对电波传播会产生较为明显的影响。电离层随季 节而变化；白天的电子浓度比晚上大。
二、电波的传播方式
不同频率的无线电波在大气中传播时，由于本身的传播 规律及地面和大气层的不同影响，形成了不同的传播方 式。 不同波段的电波的传播具有不同的特点。
22
1、天波
• 电波由发射天线向空中辐射，遇到电离层后反射到接收点， 这种传播方式称为天波传播。 • 短波主要利用天波传播。
2、地波
• 电波沿地球表面传播到接收点，称为地波。 • 中波主要利用地波传播。
23
3、空间波
• • • • 空间波包括直接波和地面反射波。 电波沿视线直接传播到接收点，称为直接波 经地面反射后到达接收点的电波，叫地面反射波 超短波和微波是利用空间波来传播的，空间波传播也称为视 线传播。
4、散射波
• 利用电离层或对流层的不均匀性散射传播到接收点
24
三、各波段电波的传播特点
1、超长波和长波的传播特点