民航通信系统

4.按照调制技术分类，其分法如下：
按信号频谱特性分为:
基带系统和频带系统 按调制方式分为: 连续波调制系统和脉冲调制系统 按信号复用方式分为: 时分、频分、码分、空分等
3.1.2
通信系统的构成
3.1.2.1 通信系统的基本构成
信 源 发送设备 信 道 接收设备 信 宿
噪 声
通信系统的组成
3.2.2.3

频率预报
对最高可用频率（MUF）需进行预报 长期、短期和实时预报 经过预报得到的MUF，可以作为短波电路的参考值
3.2.2.4
民航高频通信频率
（1）中、低空通信网（代号NC） （2）高空通信网（代号YL） （3）国际通信网（代号MG） （4）专业飞行通信网（代号NC） （5）航务管理通信网（代号OP-CTL） （6）气象广播服务通信网（代号VOLMET）
3 民航通信系统
3.1
概
论
从广义上来讲，通信是指信息从发
送者传递到接收者的过程 在自然科学领域内涉及“通信”这 一术语时，一般指的就是电通信，
简称为通信。
3.1.1
通信系统的分类
1.按信号特征分为: 模拟通信系统和数字通信系统 2.按提供的业务种类分为: 电报、电话、数据、图像、视频、 会议、传真等通信系统 3.按传输媒介分为: 有线通信系统和无线通信系

最高可用频率(MUF)
3.2.1 SSB单边带通信技术
调制方式:调幅(AM),调频(FM),常用的是调幅单边带(SSB)
单边带信号的频谱
(1)单边带的分类



载波抑制式单边带电话 用于小型短距离通信设备 载波部分抑制式单边带电话 可收发常规的调幅信号 载波抑制式或部分抑制式独立边带电话 可传输两路信号 全载波式单边带电话 收信机兼容使用 载波部分抑制式多路高频电报 用于多路电报传输
2.民航航空通信
平面通信网和地空通信网 平面通信网目前是基于X.25公众网、帧 中继FR、异步传输模式ATM等的数据通 信网络。 地空通信网主要有: 高频HF通信、甚高频VHF通信和卫星 通信等。

3.1.5.1
移动通信系统的Biblioteka Baidu点
① 多普勒效应
f D υ /
② 多径传播效应(产生衰落现象)
(2)单边带通信的特点
占用频率窄 BAM＝2Fmax Bssb=Fmax 发射功率利用率高 抗选择性衰落能力强 选择性衰落： 由于不同频率分量产生的衰落现象。 通信距离越远，选择性衰落越严重。 各个信道之间互相干扰小 I、发射功率小 II、只发射边带信号，不发射载波，减小空中的相互干

③ 阴影效应
④ 远近效应(要求动态范围大)
⑤ 干扰严重
3.1.5.2

移动通信的干扰
热噪声干扰

人为干扰
大气噪声、城市人为噪声、郊区人为噪声、 银河系噪声、太阳系噪声以及接收机内部噪声

电磁干扰
•电磁干扰
（1）同信道干扰

载波频率和调制方式都与有用信号相同的干扰称为同 信道干扰

抗干扰方法:
使两个信道相同的基地台相隔一定的距离
若设单位频带内的噪声功率为 n0(W/Hz) ，则噪声功率 N ＝ n0B ，代入上 式可得:
S C B log2 1 n B 0
带宽B趋于时的信道容量为:
S S lim C lim B log2 1 1.44 B B n0 n0 B
根据香农公式得出以下结论: ① 任何一个信道，都有信道容量C ; ② 给定的信道容量C 可以有不同的带宽和信 噪比的组合来传输 ; ③ 当信道噪声为高斯白噪声时，噪声功率不 是常数而与带宽B有关 ; 当S和n 0一定时，信道容量虽然随带宽B的 增加而增大，然而当B→∞时，C 不会趋于 1.44 S / n 0 。 无限大，而是趋于常数 当S/N一定时，给定的信息量可以用不同 的带宽和时间T的组合来传输。
3.1.4
1.有效性:

通信系统的主要性能指标
指要求系统高效率地传输消息。 指要求系统可靠地传输消息。
可靠性是干扰的一种度量，用来表示接 收消息与发送消息的误码率。
2.可靠性:


3.1.5

民航通信概述
1.中国民航通信业务可以分为:



地面业务通信 场内移动通信 有线电话通信 地空通信 航务管理通信 对空广播 机要通信

(4)单工通信方式适用范围
用户不多的专业移动通信网
2.半双工制
(1)定义
基地台A的收、发信机可同时工作，移动台B的
工作方式仍为双频单工制。
(2)优点

只要频率f1、f2间有足够的间隔并采用一定的收、 发隔离措施，就能避免发信机对收信机的干扰， 故基站可以多波道工作。 移动台的功耗小，设备简单。 专业移动通信网，如民航地空通信网
(1)分类: 同（单）频单工和异（双）频单工 (2)同（单）频单工


指基地台和移动台使用相同工作频率的系统， 它的操作采用“按—讲”（PTT）方式。 收、发信机可共用一副天线，而不需要天线共 用器
•（单）频单工方式的优点
① 只要在有效的通信范围内，若干部电台均可互 相通话。 ② 设备简单，同时因发信机只在发话时才工作， 所以功耗较小，它特别适用于移动台。

产生条件:
几个干扰信号的频率与接收机的接收频率存在等差 关系(存在频率间隔相同的干扰信号 ) ; 干扰信号应有足够的强度才能产生互调 。
3.1.5.3

民航地空移动通信规定







机场管制塔台（TWR） 进近管制对空台（APP） 机场地面滑行管制台（SMC） 航路甚高频对空台（ACC） 高频国际对空台（MG） 高频高空对空台（YL） 高频中、低空对空台（NC） 高频专业对空台（NC） 航空管理对空台（OP-CTL） 高频气象广播台（VOLMET） 航站自动情报服务台（ATIS）
3.1.2.3数字通信系统的主要特点
① 抗噪声性能好; ② 数字通信系统可以通过信道编码方式更 有效地改善通信质量; ③ 数字信号便于运用计算机技术，即有利 于信号的处理、存储和交换; ④ 数字信号便于各种不同种类信号的综合. 缺点: 技术较为复杂，信号占用频带较宽
3.1.2.4
1. 单工制
通信方式
3.1.2.2
模拟与数字通信系统
模拟通信系统

指该系统内传输的是模拟信号 组成 模拟通信系统基本特点:
强调发送的信号波形在接收端无失真地恢复。
数字通信系统
指该系统内传输的是数字信号
组成
模拟信号------信源编码 数字信号------信道编码 数字通信系统基本特点: 强调数字状态的正确识别

3.2.4.2


机载高频设备
（1）主要性能指标:
工作频率范围 : 2～29.9999MHz
发射功率: 30～40W

联络距离: 地/空通信一致，约为 1000～2000km,但存在通信静区 工作方式 : 半双工方式

（2）系统组成
高频通信收发机（T/R）
高频通信控制面板（CTL）
3.2.3
高频自适应通信
3.2.3.1 高频自适应在短波通信中应 用的必要性
① 长期预报值和观测值在一天内有很大的偏差。 ② 长期预报所提供的最佳工作频率实际上起不到 最佳的效果。 ③ 长期预报没有考虑多径效应的影响。 ④ 长期预报没有考虑随时间变化的因素。
3.2.3.2

高频自适应通信的概念
高频自适应是指高频通信系统具有适应 通信条件变化的能力。 自适应的类型:
高频天线耦合器
高频天线
: 线状天线
3.2.5 地面短波天线
(1)天线的基本特性

水平方向:采用全向辐射天线。 发射天线架设得比较高，以减小或避免地面效 应
水平偶极天线 (常用) 笼形天线 (工作频段较宽) 菱形天线(远距离通信)
(2)几种常用的短波天线


(3)短波天线的架设
信 源
由于信息速率C＝I/T，I为信息量，T 为传输时间，则
S I TB log2 1 N
HF 通信控制板 音频选择板
音频放大器
收发机
天线耦合器
高频天线
高频通信系统组成框图
高频通信机载控制面板
为什么需天线耦合器?



天线长度远远小于λ/4，且天线长度固定不变， 天线电阻小于发射机负载电阻，为了将足够大 的射频功率送到天线，必须使两者达到匹配； 工作在2～30MHz，频带较宽，阻抗随频率变 化较大，要求调谐元件参量的变化能适用于调 谐参量的变化； 利用改变输出回路L/C的比值使天线与发射机 输出电阻值相等。
频率自适应、功率自适应、速率自适应、分集自适 应、自适应均衡和自适应调零天线等
高频自适应就是指频率自适应
3.2.4
功用:
短波通信系统
在边远山区、沙漠和海洋上空，民用 航空常采用的地空通信系统
3.2.4.1 地面电台MT1501A的主要性能指标 频率范围 1.6～30MHz，100Hz步进 输出功率 1500W（峰值功率） 发射种类 A1A（A1）、R3E（A3A）、J3R （A3J）、H2A（A2H） 通信距离 约为1000～2000km，为航路地 空通信设备
（2）相邻信道干扰 本系统与其他系统相邻信道信号间的干扰 分类: 带内干扰(可能产生严重的干扰 ) 带外干扰(一般不太严重 )
（3）互调干扰

移动通信所用的角度调制是一种非线性调制方 式，两个或多个干扰信号可能在这种调制的电 路中互相调制，产生同有用信号频率相近的干 扰信号，这种干扰称为互调干扰。
模拟调制
信 道
解 调
信 宿
噪 声
图3.2
模拟通信系统方框图
信源
信源 编码
信道 编码
调制 器
信道
调制 器
信道 编码
信源 编码
信宿
噪声
数字通信系统组成方框图

信源编码
指将模拟信号进行模数转换并进行编码， 将模拟信号转换为数字编码信号。

信道编码
指数字信号为了适应信道的传输特性，达到 高效可靠的传输而进行的相应信号的处理过程。 信道编码的技术: 数字信号的加密处理、差 错控制编码及扩频编码等
3.2 高频短波通信系统
1.优点:
① 不需要中继站转发就可以实现远距离的通信， 通信距离可达数百、乃至数千、甚至数万公里。 ② 短波通信设备简便，比较机动灵活，特别适用 于军事通信。 ③ 安全性好。 ④ 设备的建设和维护费比较低，基本上是一次性 投资。
2.缺点:
通信容量小，传播媒质不稳定，干扰大， 可靠性差。 改进(针对电离层): 自适应技术(包括自适应天线、自适应控制 器、实时选频等 )

（单）频单工方式的缺点
① 使用不方便。 ② 同一地区多部电台使用相邻频道，频道相距较 近的电台间将产生严重的干扰，影响正常通信。
(3)异（双）频单工
指通信的双方使用两个不同的频率f1和f2 的通信方式。 A型机与B型机之间可实现通信，A型 机与A型机或B型机与B型机之间都不 能实现通信
扰信号
3.2.2


电路的设计和频率选择
3.2.2.1 短波电路的设计要点
最高可用频率的预测， 最低可用频率的预测， 短波天波场强的估算， 估算接收点当地的噪声电平，
所需最小功率的估算。


3.2.2.2 频率选择的一般规律

分日频和夜频
① 对同一条电路，冬季工作频率低一些；夏季工作频率 高一些 ② 太阳黑子高年，工作频率高一些；太阳黑子低年，工 作频率低一些 ③ 高纬度电路，工作频率低一些；低纬度电路，工作频 率高一些 ④ 短电路，工作频率低一些；长电路，工作频率高一些。

(3)应用范围
3.双工制
(1)定义
指基地台和移动台都以双工方式工作。
(2)优缺点
任意一方发话的同时也能收听到对方的 话音，而无需按压“按—讲”开关 消耗电能较多，这对以电池为电源的移 动台很不利

3.1.3 通信系统的容量
香农公式为:
C B log（ 1 S / N ） 2
式中，C的单位为b/s,N为白噪声的平均功率； B为信道带宽 S是信号的平均功率；S/N为信噪比； C是指信道可能传输的最大信息速率。