甚高频通信系统(VHF COMM)是
移动无线电通信中的一个重要系统,用于
民用航空及海事近距离通信。其通信方式以
话音、
图像、
数据为媒体,通过光或电信号将信息传输到另一方。
系统简介
甚高频通信系统是供飞机与地面台站、飞机与飞机之间进行双向话音和数据(数据功能仅在新型飞机上才具备)通信联络的装置。每一个驾驶员通过其中任一系统选择一个工作频率后,即可进行发射和接收。甚高频通信系统采用调幅工作方式,其工作的频率范围由118.000MHz 至 151.975MHz(实际使用至136MHz),频道间隔的25kHz。由于VHF使用甚高频无线电波,所以它的有效作用范围较短,只在目视范围之内,作用距离随高度变化,在高度为300米时距离为74公里。是目前(2014年)民航飞机主要的通信工具,用于飞机在起飞、降落时或通过控制空域时机组人员和地面管制人员的双向语音通信。起飞和降落时期是驾驶员处理问题最繁忙的时期,也是飞行中最容易发生事故的时间,因此必须保证甚高频通信的高度可靠,所以民航飞机上一般都装有一套以上的备用系统。
甚高频通信系统由收发机、控制盒和天线三部分组成。收发机用
频率合成器提供稳定的基准频率,信号调制到载波后,通过天线发射出去。接收机从天线上收到信号后,经过放大、检波、静噪处理变成音频信号,输入驾驶员的耳机。天线一般都安装在机腹和机背上。
组成
每套VHF系统由一部收发机、控制盒和天线组成。
天线
甚高频通信系统天线是辐射和接收射频信号的装置。天线通常是刀形天线,长度通常为12in。天线与发射电路的
阻抗是匹配的,天线通过同轴电缆与甚高频收发组件相连。甚高频发射机的输出阻抗为50Ω。当甚高频电台天线受潮,或者绝缘不良时会使发射机输出功率降低,通信距离缩短。
控制盒
VHF通信控制盒为保证收发机的正常工作和测试系统提供输入。它包括以下部分:两个同轴旋钮用于选择工作频率。旋钮上方有两个频率显示窗,从指示的数字就可知道所选的频率。
转换开关:用以选择两个预选频率中的一个频率。
试验按钮:用于检查接收机工作是否正常。当按下时,静噪门限电压被降低,即噪声抑制电路不起作用,耳机内能听到噪声,用以测试接收机。有的控制盒上还有工作频率指示灯,如果指示灯亮,表示灯下面窗内所选频率为当时收发机所用工作频率。
收发机
VHF收发机的前面板上装有一个“静噪断开”按钮,它与控制盒上的试验开关并联,此外还有“耳机”、“话筒”两插孔。静噪按钮供工作者通过超控静噪控制电路来测试接收机。两个插孔用于在不使用内话系统的情况下直接在收发机测试收发机。面板上还有一个“发射功率”指示灯。当输出功率超过10W时,指示灯亮。当发射机受到调制时,指示灯闪亮。在最新生产的收发机上,用功率/
电压驻波比指示器和功率指示器控制开关代替了发射功率指示灯。功率/电压驻波比指示器是一个两位数字的七段发光二级管显示器,它根据功率指示器控制开关的位置进行显示。反向、正向分别表示反向功率、电压驻波比或正向功率读数。
传输方式
甚高频系统采用调幅工作方式,发射机最小发射功率为20W,
接收机灵敏度为输入3/xV(信噪比6dB)。
甚高频所使用的频率范围由118.000~151.975MHZ(实际使用最大频率为136MHZ),频率间隔为25KHZ(每25KHZ为一个频道),这是
国际民航组织规定的频率范围和频道间隔。可设置720个频道由飞机和地面控制台选用,其中121.500MHZ定为遇难呼救的全世界统一的频道。121.600~121.925MHZ主要用于地面管制。值得注意的是通信信号使用同一频率,一方发送完毕后,要停止发射来等待对方信号的进入。
甚高频传输方式的特点是:由于频率很高,其表面波衰减很快,传播距离很近,通信距离限制在视线距离内,所以它以空间波传播方式为主,电波受对流层的影响大;受地形,地物的影响也很大。
工作原理
发射机
甚高频调幅发射机调幅发射机一般由音频放大器、振荡器、混频(调制器)、前臵放大器、
高频功率放大器等组成。
音频放大器的功能是将音频电信号进行放大,但是要求其失真及噪音要小。
混频器是将放大后的音频信号加在高频载波信号上面,形成的
高频电磁波调制信号,其包络与输入调制信号呈线性关系,目的就是为了增强信息信号的抗噪声能力。
调制原理:振荡器的主要作用是产生调制器所需的稳定的甚高频载波信号,一般都采用高性能、低噪声和高集成度的产品,如
频率合成器。
前臵放大器和
功率放大器的作用是把调制后的高频信号放大,经天线发射到空中。民航常用的设备,使用发射功率一般为10~50W,所以都采用多级放大器。同时由于放大器在放大信号的同时,内部本身也会产生噪声,所以信号在输出端较之输入端的信噪比S/N值要小。
收信机
收信机由高频放大电路、混频放大器、振荡器、中放放大器、检波器、音频放大器和音频输出等组成的。
高频放大电路是是将天线接收下来的电磁波进行放大、滤波以及自动增益控制等功能。
混频器是将收到的高频信号和本机振荡器产生的振荡信号混合生成一个中频信号,然后送入
中频放大器进行放大。
检波器目的是在放大后的中频信号中分离出声音信号,检波也叫解调是调制的反过程。
音频预放和音频放大,经检波后的音频信号经过音频预放后取出数据信号,送至监控单元。然后将话音信号经过音频放大器和音频输出电路将收到的信号提供给管制员使用。
VHF通信信道(波道)
通话双方使用同一频率,一个VHF通信信道,使用一个频率。一方发送完毕,停止发射等待接收对方信号。
收发信机平时都处于接收状态。通信方式为半双工信道。
应用
民航
民航
1、放行
2、地面滑行管制,对所有进离港航空器提供地面管制服务。
管制范围:为机场活动区内跑道入口等待点、滑行道、联络道至停机桥(位)。
3、机场管制,对所有进离港航空器提供空中管制服务。
管制范围:跑道头延长线10km左右,跑道中线两侧10km左右,高度300m(含)以下。
4、进近管制,对所有进离港航空器提供空中管制服务。
管制范围:以机场为中心150km左右,高度6000m(含)。
目前,民航地空通信的保障能力得到了显著的提高,甚高频地空通信已成为主要地空通信手段。在机场终端管制范围内,甚高频通信可提供塔台、进近、航站自动情报服务、航务管理等通信服务。在航路对空通信方面,随着在全国大中型机场及主要航路(航线)上的甚高频共用系统和航路甚高频遥控台的不断建设,实现中国东部地区6000米以上空域和其他地区沿国际航路6000米以上空域甚高频通信覆盖,在一些繁忙航路上达到了3000米以上的甚高频通信覆盖。
海事
甚高频通信(VHF)是水上
移动无线电通信中的一个重要系统,用于近距离通信。其工作频段是156-174MHZ,属于VHF频段。VHF电台是GMDSS中A1航区的主要通信设备,是完成现场通信的主要手段,也是完成驾驶台与驾驶台间通信的手段。
20世纪70年代末,甚高频通信技术发展迅速,在港口生产中得到广泛应用。1976年,交通部颁发《关于外轮使用甚高频无线电话暂行办法》确定,为改进港口与外轮的通信联络,经国务院批准,对外开放港口可向外轮开放甚高频无线电话业务。1988年SOLAS公约修正案要求,所有总吨位在300总吨以上的船舶必须配备VHF电台。至2005年底,甚高频设备已成为海上船舶普及率最高的通信设备,几乎所有的商船、渔船、公务船、游艇和救生艇都配备甚高频设备,甚高频通信是沿海25海里以内船舶安全航行的最为重要的通信保证,是海区沿岸近距离船舶安全通信不可替代的通信手段。