《通信导航与雷达》第五章通信系统.ppt

第五章 通信系统,本章学习要点 ①了解通信系统的用途与分类； ②理解甚高频通信系统的基本原理； ③理解高频通信系统的基本原理； ④理解选择呼叫系统的基本原理； ⑤理解内话机系统的基本原理； ⑥理解客舱广播系统的基本原理； ⑦理解话音记录器的基本原理； ⑧理解应急电台的基本原理； 课时分配6学时,本章主要内容 第一节 通信系统的用途与分类 第二节 甚高频通信系统 第三节 高频通信系统 第四节 选择呼叫系统 第五节 内话机系统 第六节 客舱广播系统 第七节 话音记录器 第八节 应急电台,第一节 通信系统的用途与分类,一般客机的通信系统用于和地面电台或其他飞机进行通信联络，以及在飞机内机组人员之间进行通话、向旅客传送话音和娱乐音频信号一、通信系统的分类,通信系统包括： 高频通信（ＨＦ）、甚高频通信（ＶＨＦ）、选择呼叫（ＳＥＬＣＡＬ）、客舱广播（PA）、飞行内话、旅客娱乐（录像、电视、音乐）、旅客服务、勤务内话、客舱内话和话音记录系统如图5-1所示图5-1 通信系统方框图,二、通信系统的用途,高频通信系统：用于飞机与地面电台或与其他飞机之间进行调幅和单边带通信联络它的传播特性适用于远距离通信，频率范围为２－29.999 MＨz。

甚高频通信系统：用于视线距离内的调幅通话联络，频率范围为118－136ＭHz 选择呼叫系统：是供地面人员向某一指定的飞机进行呼叫的机载译码设备地面发出的音频信号通过所选用的高频通信系统或甚高频通信系统传输到飞机上，并以灯光和音响告知飞行员地面台的呼叫信息 客舱广播系统：供驾驶员或机上服务员通过客舱喇叭向旅客进行广播和播放音乐旅客娱乐系统：用于向旅客放映录像、电视以及传送伴音信号录像、电视伴音信号和客舱广播及音乐节目均通过多路调制送往每个旅客的耳机 旅客服务系统：可使每个旅客通过该系统呼叫服务员和开/关装在头顶上的阅读灯 勤务内话系统：供机组成员和地勤人员进行联络，以及飞机各维护点之间的联络 客舱内话系统：是可以完成多个站位，全部自动的按钮拨号，它给飞行员和服务员提供最大的机内通话能力，它能把飞行员或服务员的呼叫自动转换到所呼叫的站位，并可通过客舱广播系统对旅客进行广播，它还有自动呼叫优先顺序及广播优先顺序电路这样就可优先传递紧急的,信号，例如驾驶舱超控服务员进行重要广播 驾驶舱话音记录器：用于记录机组人员与地面的通信和驾驶舱内的谈话情况，供飞机出现问题时作参考一、组成与工作概况 基本任务：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。

工作方式：甚高频通信系统采用调幅工作方式，其工作的频率范围由118.000至151.975MHz（实际使用至136MHz）频道间隔的25KHz 传播方式的特点 ：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，地物的影响也很大一般甚高频通信的接收和发射都用调幅方式发射机最小发射功率为20ｗ接收机灵敏度为输入３µＶ（信噪比６ｄB）. 组成：每套ＶＨＦ系统由一部收发机，控制盒和天线组成如图5-2所示图5-2 甚高频系统的供电和与其他系统的交连,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型天线，长度通常为12 in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 VHＦ通信控制盒：保证了收发机的正常工作和为测试系统提供输入它包括以下部分：（1）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2）转换开关：用以选择两个预选频率中的一个频率3）试验按钮：用于检查接收机工作是否正常当按下时，静噪门限电压降低，即噪音抑制电路不起作用，耳机内能听到噪音，用以测试接收机。

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”两个插孔静噪按钮供工作者通过操作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图5-3 甚高频系统各部件图,甚高频系统各部件外形如图5-3所示二、甚高频信号的发送与接收,（一）电源收发机所需的28Ｖ直流电压由汇流条加来28Ｖ直流电压用于收发机内部并加到电压调节器，当按下ＰＴＴ发话按钮时，电压调节器为发射机提供１６Ｖ直流电压 （二）频率选择频率选择是用控制盒上的两个同轴转动的旋钮完成的旋钮利用五中取二原理为频率合成器提供两根地线，而频率合成器把五中取二的信息提供给调谐电压并产生相应的频率加至发射或接收部分 （三）发射方式通过在音频选择板上选择ＶＨＦ并按下ＰＴＴ按钮，使系统进入发射方式并提供各种控制，即为话筒提供地线，接,通发射继电器，使噪音电路不工作和使调压器产生１６Ｖ话筒直流电压，这个电压还转换Ｓ—３，Ｓ－１和Ｓ－２电门。

当空勤人员讲话时，音频进入话筒，经音频选择板、内话附件盒加至收发机内的音频变压器从频率合成器来的射频信号被音频调制并放大，随后经发射继电器将被调制的射频由同轴电缆送至天线发射出去这个射频还被检测作为自听信号加至内话系统如果发射功率大于１０Ｗ，电平检测器输出正向功率，使发射功率灯亮 （四）接收方式在接收方式时由天线接收的射频信号经同轴电缆输送至收发机，随后经过收发转换开关的常通触点到接收部分.射频信号先加至射频预选回路，此回路受频率合成器来的调谐电压的控制，始终保持在所需的频率上预选器的输,出与由频率合成器输出的本振信号进行混频，得出的中频信号输送至自动增益放大器，去控制中频电路的总增益当接收到有用信号时，混频后的中频信号经中频放大器、检波器送至音频放大器，音频放大器把音频信号分别送至选择呼叫系统和飞行内话系统当输入信号中没有有用音频时，中频输出信号向音频放大器加一个截止偏压，使音频放大器不工作，耳机内无噪音当接收到临界信号时，可使噪音抑制电路接通或断开面板上的噪音抑制断开按钮可将噪音门限降至零，这样就接通音频放大器，使机组能听到接收机的噪音，用来检查接收机是否正常工作VHF系统原理框图如图5-4所示。

三、电路工作原理,（一）频率选择 甚高频通信的频率范围由118.000至151.975MHz，每位都在0～9范围内 目前使用的甚高频控制盒调谐频率方式有两种：一种是老式的五中取二原理，它是用控制盒上同轴转动的旋钮，即用各钮上的不同接地排列组合，以五中取二，把控制盒上的十进制频率转换成二进制的逻辑去控制收发机内的译码器和可变分频器达到调谐的目的；另一种新式的调谐方式是在控制盒内通过五中取二方法把十进制频率转换为BCD码，再把BCD码转换为一个32位的调谐数据，再经控制盒与收发机之间的ARINC数据总线加至收发机内的429接收机，最后去控制频率合成器产生所需频率1. 五中取二原理,用控制盒旋钮的5个接线片的不接地排列组合即 =10 就可把控制盒上的十进制频率转换成二进制的“ｌ”或“0”输出图5-5 排列组合连接图,从图5-5看出，用5根频率控制线A﹑B﹑C﹑D﹑E可以有十种连线所谓五中取二是对某一数码来说采用其中哪两根接地的方法，从而构成十种连线方式五中取二调谐的表如表1所示由表5-1可以看出当十进制为某数值时，A﹑B﹑C﹑D﹑E哪两个点应接地，例如选择5，则C和D应接地。

C﹑D的接地信号加至转换器的输入端，经变换后即可得到输入逻辑即BCD信息在甚高频收发机中五中取二，二进制编码被转化为BCD信息是经频率合成器完成的在二进制编码转换成BCD信息的电路之间有一级反相器反相器的功用是把五中取二信息转换成逻辑电路所需的电平注：×表示接地,表5-1 五中取二调谐表,表5-2 反向的五中取二输入信息和BCD编码的输出信息,图5-6 逻辑转换器,每个控制线上的输入（接地或开路）加至反相器（如图5-7左边所示）当控制线接地时，二极管 被正向偏置， 的基极电压为0V由于晶体三极管 是不工作的，所以其输出为正电压（5V），我们定义它为逻辑1如果控制线未接地，则 反向偏置， 正向偏置， 导通，在 上产生一个正电压，它加至 的基极上，使之工作在饱和状态，这样输出端变为地电位，（即经 集电极－发射机接地），我们定义它为逻辑0一个开路控制线定义为逻辑0，这些逻辑信号加至逻辑电路，把二进制编码转换成所需的BCD编码信息，对于所选频率的每个十进制需要5根控制线，表5-2左边示出了反相的五中取二信息，以及个位和1/10兆赫位的BCD信息，在这两个十进制内控制线B不需要转换。

对于BCD的个位数字的四根线称为1，2，4和8MHz线，当选择1MHz频率时，逻辑1加在1MHz线上，当逻辑1在4，2和1MHz线上存在时,，表明个位兆赫频率为7可见各个BCD线上的数相加即为频率数．由于10ＭHz频率位数上的频率范围为0至5，所以其ＢＣＤ编码只要３位就够了（因为BＣＤ编码的三位数最大为7），即１０ＭHz位的ＢＣＤ线只要三根线（10，20和40ＭHz）就够了，因此对十进制的10MHz位的控制线不需要E控制线同理对0.025，0.050或0.075ＭHz的频率选择仅要Ｃ和Ｄ两根线就可得到随后这些五中取二的输出（１或０）分别加到收发机内译码器和可变分频器去到可变分频器的目的是去控制次数，到译码器去的目的是经译码器变换后去控制谐波产生器和压控振荡器2. 数字式频率选择原理,在８０年代中期，由于甚高频系统应用了计算机技术，因此各个计算机之间的信息交换，即控制盒与收发机之间的数据传输就得采用专门的方法来实现 一般计算机与外部信息交换（常称为通信）通常有两种方式(如图5-8)： 并行通信——数据的各位同时传送； 串行通信 —— 数据一位一位地顺序传送，如图5-8所示图5-8 并行通信与串行通信（a）并行通信 （b）串行通信,并行通信中数据有多少位就要有同样的数量的传送线，而串行通信只要一条线即可传送，所以串行通信可以节约传输导线，降低成本。

因此，飞机上通常采用串行通信的方式． 甚高频控制盒与收发机之间采用的串行通信是符合ARINC429数据总线规范的 429规范就是飞机电子系统之间数字式数据传输的标准格式飞机上使用429总线的电子设备均应遵守这个规范，这样才能保证电子设备之间数据通信的标准化、通用化在429规范里规定了从所选定,图5-9 典型的ARINC 429 LRU的总线连接,输出接口发送信息的方法各组件之间的连接线使用由两根线绞接在一起再加上屏蔽保护的专用线29总线只能单向传输（朝一个方向）数据，如图5-9所示 数字式数据在数据总线上的传输通常可使用二进制或二-十进制编码格式中的任一种实质上就是通过在ARINC429总线上发送各种电脉冲来传送ARINC429数字式数据，我们称每个单独的电脉冲为（bit） 按照ＡＲＩＮＣ429总线的规定，每个字格式（二进制或二-十进制）由32位组成，各位的用途如下： 1—8位是标号位（LABEL）它标记出包括在这个传送字内的信息的类型，也就是传送的代码的意义是什么如传送的是VHF信息，则标号为八进制数030；若是DME数据，则标号为八进制数2019一10位是源终端识别( SDI)它指示信息的来源或信息的终端，例如一个控制盒内的调谐字要送至３个甚高频收发机，就需要标出信息的终端，即把调谐字输送至那个甚高频接收机。

11到28（Data Field）根据字的类型可28或29位是数据确定为是11到28还是11至29它所代表的是标号所确定的特定数据，如标号为030，则11到29位为频率数据，使用的是BCD数据格式，即位11到29 29或30到31位为符号状态矩阵位（SSM）根据字的类型号为29或30到31它指出数据的特性，如南、北、正、负等或它的状态在甚高频内使用30到31位（BCD码）。