第6章船用VHF通信設(shè)備

第6章船用VHF通信設(shè)備第一頁，共39頁。第6章船用VHF通信設(shè)備6.1VHF無線電通信設(shè)備及頻率6.2VHF收發(fā)機(jī)6.3雙值守原理與要求6.4VHFEPIRB第二頁，共39頁。6.1VHF無線電通信設(shè)備及頻率6.1VHF無線電通信設(shè)備的分類1.水上近距離無線電通信甚高頻只能直線傳播，受視距限制，理論上約100海里，實(shí)際正常范圍20~30海里左右。為避免相互干擾，一般限制發(fā)射功率：船臺(tái)：25W/1W第三頁，共39頁。2.工作頻段為156—174MHz頻率f：156M~174MHz波長λ=c/f=3*108/156M~174MHz=1.72~1.92m≈2m天線體積小，安裝方便。第四頁，共39頁。3.可實(shí)現(xiàn)通信：A1海區(qū)：船←→岸無線電通信船←→船通信（駕駛臺(tái)之間）現(xiàn)場(chǎng)通信（搜救作業(yè)）船舶VHF無線電通信設(shè)備分類：VHF、VHFDSC和雙向VHF無線電話通信設(shè)備第五頁，共39頁。VHF無線電設(shè)備的配備要求根據(jù)1988年SOLAS公約修正案要求：海上船舶必須配備——具有無線電話和數(shù)字選擇性呼叫（DSC）通信功能的甚高頻(VHF)無線電通信設(shè)備船舶還應(yīng)配備3臺(tái)(300一500總噸船舶可以配備2臺(tái))救生艇筏上使用的雙向VHF無線電話通信設(shè)備對(duì)僅航行在A1海區(qū)的船舶可以配備VHFCH70EPIRB，用以代替衛(wèi)星EPIRB實(shí)現(xiàn)遇險(xiǎn)報(bào)警。

第六頁，共39頁。6.1.2VHF設(shè)備的主要功能

港口引航業(yè)務(wù)、船舶動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)通信。

公眾通信。在A1海區(qū)船舶能通過該海區(qū)的VHF海岸電臺(tái)和陸上電話網(wǎng)用戶進(jìn)行通信。

駕駛臺(tái)對(duì)駕駛臺(tái)通信。實(shí)現(xiàn)船舶操作、安全避讓、船舶移動(dòng)等通信。

近距離搜救協(xié)調(diào)通信，搜救現(xiàn)場(chǎng)通信。海上VHF通信波段CH16信道是無線電話遇險(xiǎn)和安全頻率。

VHFCH16信道的值守。

1.VHF無線電臺(tái)通信功能第七頁，共39頁。2.VHF—DSC呼叫功能遇險(xiǎn)報(bào)警、遇險(xiǎn)收妥、遇險(xiǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。緊急、安全、常規(guī)呼叫。打直撥電話（在A1海區(qū)可以實(shí)現(xiàn)船經(jīng)岸與陸上電話網(wǎng)用戶的自動(dòng)連接。）自動(dòng)值守（VHFCH70DSC值守機(jī)）。注：VHF—DSC的專用信道——VHFCH70信道

第八頁，共39頁。6.1.3VHF通信的特點(diǎn)1．傳播距離較近，通信范圍受限。1）2）3）4）5）信號(hào)主要以空間波形式直線傳播。地球表面的曲率效應(yīng)，致使傳輸距離取決于收、發(fā)天線的架設(shè)高度。通信距離極限值小于100nmile，正常值約為25nmile。比較適合建立以岸臺(tái)為中心的近距離蜂窩式通信網(wǎng)。一般規(guī)定，岸臺(tái)發(fā)射機(jī)的額定功率不應(yīng)超過50W。船臺(tái)發(fā)射機(jī)的額定功率不應(yīng)超過25W。一般在6～25w之間，并應(yīng)能減小到≤1w。第九頁，共39頁。2．信號(hào)波長短，設(shè)備天線尺寸小：

3．具有較強(qiáng)的抗干擾能力：

船用VHF工作在156～174MHz范圍，波長小于2m，故天線尺寸也小，船臺(tái)易于架設(shè)在桅桿或煙囪頂上，岸臺(tái)易于采用方向性很強(qiáng)的定向天線。因?yàn)檎{(diào)頻接收機(jī)中，輸出信噪比與調(diào)制指數(shù)mf有關(guān)。mf加大，輸出信噪比也增大。

mf=△fmax/Fmax

mf＞1時(shí),寬帶調(diào)頻.B=2(mf+1)Fmax=2(△fmax+Fmax)mf≤1時(shí),窄帶調(diào)頻.B=2Fmax第十頁，共39頁。4．由于VHF調(diào)頻接收機(jī)存在門限效應(yīng)接收機(jī)中必須引入靜噪電路5．信號(hào)占用的頻帶寬Bfm=2(mf+1)Fmax=2(△fmax+Fmax)》Bam

門限效應(yīng)：

是指當(dāng)Si/Ni低于門限時(shí)，其So/No明顯下降，使揚(yáng)聲器中出現(xiàn)S/N惡化的現(xiàn)象。為保持工作環(huán)境的安寧，當(dāng)Si/Ni低于門限時(shí)，應(yīng)切斷揚(yáng)聲器的輸出；而當(dāng)Si/Ni高于門限時(shí)，再恢復(fù)揚(yáng)聲器的輸出。這就是靜噪電路的作用，該電路放在解調(diào)之后。這是調(diào)頻制的缺陷所在，采用調(diào)頻傳輸雖然提高了通信質(zhì)量，但卻降低了頻率資源的利用率。第十一頁，共39頁。6.1.4VHF通信工作種類和方式1．工作種類1）2）

CCIR建議：調(diào)頻（調(diào)相）單路無線電話，用F3E（G3E）表示。利用副載波調(diào)制的單路調(diào)頻（調(diào)相）自動(dòng)接收?qǐng)?bào)，用F2B（G2B）表示。 在VHF波段進(jìn)行DSC或NBDP通信時(shí)，要求終端設(shè)備輸出和輸入的信號(hào)，應(yīng)是以1700Hz為副載波、頻移為±400Hz、調(diào)制速率為1200波特的移頻鍵控信號(hào)。

碼元寬度=1000/1200=0.833s第十二頁，共39頁?！?”對(duì)應(yīng)較高頻率

1700+400HZ=2100HZ

空號(hào)

“1”對(duì)應(yīng)較低頻率

1700-400HZ=1300HZ

傳號(hào)第十三頁，共39頁。2．工作方式

有、和三種。1）單工方式①②單工雙工半雙工按CCIR建議，水上VHF通信中船舶間的通信只能使用同頻單工方式。 船用設(shè)備的單工操作由話筒上的PTT開關(guān)控制。發(fā)則不收，收則不發(fā)。2）雙工方式通信時(shí)雙方必須分別使用兩個(gè)不同頻率同時(shí)進(jìn)行發(fā)射和接收。第十四頁，共39頁。導(dǎo)線，去接收機(jī)導(dǎo)線，去發(fā)射機(jī)導(dǎo)體彈簧常閉觸電常開觸電絕緣體按鈕PTT示意圖第十五頁，共39頁。3）半雙工方式①②③④按規(guī)定，在水上VHF通信中船臺(tái)與岸臺(tái)間并通過岸臺(tái)轉(zhuǎn)接到公眾通信網(wǎng)用戶的通信，只能使用雙工方式。 為節(jié)能和減少不必要的電磁輻射，通信中船臺(tái)仍然采用受控發(fā)射，但卻一直處于接收狀態(tài)。因此，此種方式也被稱為半雙工或準(zhǔn)雙工工作方式。船岸間為港口工作或船舶動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)進(jìn)行的通信，可以使用同頻單工方式，也可使用異頻準(zhǔn)雙工方式。 岸臺(tái)采用船臺(tái)設(shè)備時(shí)，則只能使用同頻單工方式與船臺(tái)通信。第十六頁，共39頁。6.1.5水上移動(dòng)通信VHF頻道的劃分與使用①CCIR指配的船岸頻率：水上VHF頻率156---174MHz 船臺(tái)發(fā)射頻段： 岸臺(tái)發(fā)射頻段：②收發(fā)頻率間隔：③頻道劃分：④CH16：156.025～157.425MHz156.050～162.025MHz4.6MHz，相鄰信道間隔為25kHz。

共劃分出57個(gè)頻道，頻道號(hào)為1～28和60～88，其中單工頻道20個(gè)，雙工頻道35個(gè)，保護(hù)頻道2個(gè)。88以上為私人頻道。如美國各港口設(shè)置的USA信道等。 （156.8MHz）指定為VHF無線電話國際遇險(xiǎn)與安全通信頻道；第十七頁，共39頁。⑤CH70：⑥保護(hù)頻道：⑦CH06：⑧CH13：⑨CH87和CH88： （156.525MHz）指定為VHFDSC國際遇險(xiǎn)與安全呼叫頻道；CH75和CH76為CH16的保護(hù)頻道；156.800±0.025

用于國際航行船舶間導(dǎo)航和避讓操作；

兩個(gè)單工頻道用于提供海上作業(yè)船舶的自動(dòng)識(shí)別和監(jiān)視系統(tǒng)（AIS）的工作頻道。

用于國內(nèi)航行船舶間導(dǎo)航和避讓操作，也可用于從事協(xié)調(diào)搜救作業(yè)的船舶電臺(tái)和飛機(jī)電臺(tái)之間的通信；第十八頁，共39頁。1．組成方框圖雙工器接發(fā)收射機(jī)機(jī)控制單元面板單元顯示器話筒DSC終端揚(yáng)聲器6.1.6VHF船臺(tái)的一般組成和主要功能與性能要求第十九頁，共39頁。2．各組成部分的主要作用1）雙工器作用：位置： 為使雙工工作時(shí)收發(fā)機(jī)仍能使用同一天線，必須利用雙工器對(duì)收、發(fā)信號(hào)進(jìn)行隔離，以保證通信時(shí)接收機(jī)不受本臺(tái)發(fā)射信號(hào)的干擾或損壞。 雙工器連接在天線、發(fā)射機(jī)和雙工工作的接收機(jī)之間。第二十頁，共39頁。2）控制單元

3）發(fā)射機(jī)單元

主要由CPU組成。分別與面板單元、DSC單元、雙工器和收發(fā)機(jī)相連，完成對(duì)整機(jī)的操作及通信控制。 其作用是對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行處理和調(diào)制，向天線輸送大功率的調(diào)頻波，實(shí)現(xiàn)無線電波的發(fā)射。第二十一頁，共39頁。4）接收機(jī)單元①②5）面板單元

其作用是將來自天線的已調(diào)高頻波進(jìn)行頻率變換、信號(hào)放大及解調(diào)，最終將其還原為原始音頻信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)信息的接收。 解調(diào)后的話音信號(hào)經(jīng)靜噪電路和去加重處理后，送入低頻功率放大器進(jìn)行功率放大，以推動(dòng)耳機(jī)、揚(yáng)聲器等相關(guān)終端設(shè)備工作。 主要由單片機(jī)和音頻處理電路組成，與顯示器、揚(yáng)聲器以及送受話器等外設(shè)構(gòu)成對(duì)整機(jī)的操作控制。第二十二頁，共39頁。GMDSS對(duì)VHF設(shè)備的技術(shù)要求具有遇險(xiǎn)、緊急與安全，船舶業(yè)務(wù)和常規(guī)業(yè)務(wù)呼叫與話音通信功能滿足控制與顯示要求信道切換時(shí)間小于5s，收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間小于0.3s。電臺(tái)工作期間，不會(huì)因天線的開路或短路而損壞。開機(jī)1mins內(nèi)工作。具有DSC和雙值守功能。信道切換期間不能發(fā)射；收發(fā)控制不會(huì)引發(fā)無用輻射。船用VHF的最大頻偏為5KHz。海上VHF的容許頻率誤差為10×10-6船用VHF接收機(jī)靈敏度應(yīng)優(yōu)于1μV。第二十三頁，共39頁。第6章船用VHF通信設(shè)備6.1VHF無線電通信設(shè)備及頻率6.2VHF收發(fā)機(jī)6.3雙值守原理與要求6.4VHFEPIRB第二十四頁，共39頁。6.2VHF收發(fā)機(jī)組成6.2.1VHF發(fā)射機(jī)組成音頻電路直接調(diào)頻晶體振蕩器混頻驅(qū)動(dòng)功放頻率合成器直接調(diào)頻方式調(diào)相倍頻驅(qū)動(dòng)功放頻率合成器音頻電路變換網(wǎng)絡(luò)間接調(diào)頻方式第二十五頁，共39頁。限幅：選取適當(dāng)?shù)恼{(diào)頻指數(shù)預(yù)加重電路f↑,S↓,N↑,S/N↓,mf↓,抗干擾能力↓作用：人為地提高音頻信號(hào)頻譜中高頻端的信噪比組成：RC微分電路接收端需加去加重電路低通濾波器：限幅帶來高次諧波，防止邊帶頻譜擴(kuò)寬音頻電路預(yù)加重低通濾波器限幅語音放大第二十六頁，共39頁。6.2.2VHF調(diào)頻接收機(jī)組成高放一混二混中放限幅鑒頻靜噪去加重音放二本振合成器VHF接收機(jī)框圖第二十七頁，共39頁。靜噪電路作用：無信號(hào)或收到的電平很微弱時(shí)，因門限效應(yīng)，輸出S/N急劇下降，自動(dòng)將低頻放大器閉鎖，從而使接收機(jī)不能在揚(yáng)聲器中輸出“沙沙”的噪聲，保持駕駛臺(tái)安靜。組成：靜噪電路框圖靜噪開關(guān)限幅鑒頻去加重音放噪聲提取噪聲放大噪聲檢波直流放大第二十八頁，共39頁。第6章船用VHF通信設(shè)備6.1VHF無線電通信設(shè)備及頻率6.2VHF收發(fā)機(jī)6.3雙值守原理與要求6.4VHFEPIRB第二十九頁，共39頁。根據(jù)SOLAS公約要求，船舶在海上航行要保持在VHFCH16信道上連續(xù)值守，為此要求VHF無線電設(shè)備要具有雙值守功能，使接收機(jī)能同時(shí)守聽兩個(gè)信道。即某一頻道與CH16雙值守，具有選擇優(yōu)先信道(海上VHF的優(yōu)先信道為CH16)的特性。雙值守功能可人工啟或關(guān)閉，即使已開啟雙值守功能，一旦拿下送受話器，該功能將自動(dòng)關(guān)閉；而掛上送受話器，該功能又自動(dòng)恢復(fù)到啟動(dòng)狀態(tài)。雙值守功能開啟期間，所有被掃描信道號(hào)應(yīng)能同時(shí)顯示出來。對(duì)收到信號(hào)的信道號(hào)有顯示。雙值守電路：多諧振蕩器和自動(dòng)電子轉(zhuǎn)換開關(guān)。

6.3雙值守原理與要求

第三十頁，共39頁。雙值守原理在雙信道守聽時(shí)，每隔1s或更短的時(shí)間間隔，應(yīng)檢查VHFCH16信道。如果CH16信道出現(xiàn)信號(hào)，接收機(jī)立即鎖定到此信道，直到CH16的信號(hào)消失，在自動(dòng)返回另一信道。DWCH16CH160.1s1S1SCH080.9sCH16有信號(hào)第三十一頁，共39頁。第6章船用VHF通信設(shè)備6.1VHF無線電通信設(shè)備及頻率6.2VHF收發(fā)機(jī)6.3雙值守原理與要求6.4VHFEPIRB第三十二頁，共39頁。6.4VHFEPIRB1.概述1)2) 按GMDSS船用設(shè)備配備要求，在A1海區(qū)航行的船舶，可配備1臺(tái)VHFEPIRB，包括用于尋位的9GHzSART，以代替COSPAS-SARSAT系統(tǒng)406MHzEPIRB。 使用VHFEPIRB

在VHFCH70上發(fā)射DSC報(bào)警信號(hào)，作為船對(duì)岸的報(bào)警，必須要求岸臺(tái)建立起相應(yīng)的接收臺(tái)，并做到對(duì)A1海區(qū)的完全覆蓋。一旦有關(guān)岸臺(tái)接收到DSC報(bào)警信號(hào)，應(yīng)能立即將此信息轉(zhuǎn)往有關(guān)的RCC，并由RCC及時(shí)采取有效的搜救措施。第三十三頁，共39頁。3.發(fā)射序列的內(nèi)容①②③④VHFEPIRB只能提供遇險(xiǎn)船識(shí)別碼、遇險(xiǎn)船位和時(shí)間。 在其發(fā)射的呼叫序列中，格式符為“遇險(xiǎn)呼叫”，自識(shí)別為9位MMSI碼，由銷售商根據(jù)船舶分配的識(shí)別碼寫入。遇險(xiǎn)性質(zhì)為“EPIRB發(fā)射”。 當(dāng)EPIRB與GPS連接時(shí)，遇險(xiǎn)船位和遇險(xiǎn)時(shí)間由GPS連續(xù)注入和修改。 但當(dāng)EPIRB未與GPS相連時(shí)，遇險(xiǎn)船位和遇險(xiǎn)時(shí)間分別用10個(gè)“9”和4個(gè)“8”來填充。第三十四頁，共39頁。⑤⑥ 電文中通信指令表明后續(xù)遇險(xiǎn)通信使用的工作種類。具體內(nèi)容視船舶設(shè)備的配備情況，由銷售商出售時(shí)寫入。一般設(shè)定為VHFCH16電話通信，但特殊情況也可選擇使用NBDP的ARQ方式進(jìn)行。 VHFEPIRB每次發(fā)射由