Бортове обладнання зв язку та обміну даними Модуль 2

Бортове обладнання зв'язку та обміну даними Модуль№ 2 Лекция № 1 „ Особливості побудови основних вузлів і трактів бортових систем радіозв'язку”

НАЗЕМНА РАДІОСТАНЦІЯ ДВЧ “ПОЛЕТ” Особливості побудови • Назначение радиостанций "ПОЛЁТ-2 М" и "ПОЛЁТ-2 АМ « • Радиостанция "ПОЛЁТ-2", "ПОЛЁТ-2 М" предназначена для передачи и приема телефонных сообщений и данных на каналах авиационной подвижной связи, местных воздушных авиалиний и в вынесенных радиоцентрах (ретрансляторах), также она может использоваться в качестве передатчика на передающих радиоцентрах при исключении режима приема способом, рекомендованным в инструкции по эксплуатации. Радиостанция "ПОЛЁТ-2 АМ" предназначена для передачи телефонных сообщений и данных на каналах авиационной подвижной связи ГА, в том числе для использования в автоматизированных радиоцентрах.

Особливості побудови (2) Y. N. Barabanov As. professor Department of ANS National Aviation University Kiev Ukraine

Типы бортовых радиостанций отличаются назначением, диапазоном рабочих частот и классом излучения, т, е. видом модуляции излучаемого сигнала Все бортовые радиостанции работают в симплексном режиме. Различают радиостанции дальней связи, ближней связи и аварийно-спасательные. Радиостанции дальней связи (РСДС) предназначены для обмена информацией между абонентами (ВС и диспетчерами служб УВД), находящимися на расстояниях, превышающих дальность прямой видимости. Обычно РСДС рассчитываются на дальности более тысячи километров, однако при малой высоте полета ВС понятию «дальняя связь» соответствуют расстояния несколько сотен километров. Для РСДС выделены диапазоны гектометровых (ГКМВ) и дека метровых (ДКМВ) волн λ= 100. . . 1000 и 10. . . 100 м соответственно.

Радиостанции ближней связи (РСБС) обеспечивают обмен информацией между абонентами, находящимися в пределах прямой видимости, и работают в диапазонах метровых (MB) и дециметровых (ДМВ) волн (λ =1. . . 10 и 0, 1. . . 1 м соответственно). В РСБС используются телефонный режим и амплитудная модуляция. Аварийно-спасательные радиостанции работают в симплексном режиме и предназначены для передачи сигналов бедствия и связи потерпевших аварию ВС с наземными пунктами и со спасательными средствами. Радиостанции снабжены автономными источниками электропитания.

Все системы авиационной радиосвязи можно разделить на две большие группы: системы ближней связи, которые иногда называют системами прямой видимости, и системы дальней радиосвязи. Такое разделение обусловлено использованием определенных диапазонов частот и предназначением той или иной системы радиосвязи. В настоящее время для организации наземной и воздушной связи используются, как правило, гектометровый, декаметровый, дециметровый и сантиметровый диапазоны волн. В указанных диапазонах можно обеспечить необходимые дальности связи, скорость передачи, а также применить сравнительно малогабаритные самолетные антенны.

Частотны авиационной радиосвязи

Нормами ІСАО допускається рознесення каналів діапазону МХ 100, 50, 25 і 8, 33 к. Гц. Крок сітки частот 8, 33 к. Гц на цей час стає основним

Авиационная воздушная (подвижная) электросвязь (радиосвязь) является единственным средством связи диспетчеров УВД с экипажами ВС и между экипажами ВС, находящихся в полете; авиационная воздушная (подвижная) связь используется: для непосредственного ведения диспетчерами центров УВД радиотелефонной связи с экипажами воздушных судов и передачи данных на протяжении всех этапов полета: от начала руления до посадки и окончания руления; ведения центрами УВД радиотелефонной и радиотелеграфной связи с экипажами воздушных судов, находящихся в полете, в том числе с помощью радиооператоров; ведения центрами УВД, аварийно-спасательными службами связи с экипажами воздушных судов,

СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ

В рассматриваемых системах связь осуществляется наземным лучом, который вследствие тропосферной рефракции в определенной степени огибает земную поверхность. Поэтому дальность связи достигается несколько больше дальности прямой видимости и определяется по формуле

Максимальные значения дальности связи Dмакс

В авиационных системах связи прямой видимости используются, как правило, поднятые над Землей антенны. В наземных радиостанциях для достижения необходимой дальности связи антенны размещаются на мачтах на высоте от десяти метров и более, антенны самолетных УКВ радиостанций в принципе относятся к группе поднятых антенн. Практически высота подъема антенн в несколько раз больше длины рабочей волны. В этом случае напряженность электрического поля в месте расположения приемной антенны можно найти методом геометрической оптики, как результат интерференции прямого луча и луча, отраженного от земной поверхности. Действующее значение результирующей напряженности поля, согласно, определяется формулой

где Р — мощность в к. Вт, излучаемая передающей антенной; G — коэффициент направленности передающей антенны; r — расстояние в километрах между проекциями передающей и приемной антенн на земную поверхность; ∆r — разность хода прямого и отраженного лучей; R — модуль коэффициента отражения; θ — угол потери фазы при отражении; λ — длина рабочей волны.

Разность хода лучей определяется выражением ∆r≈ 2 h 1 h 2 lr, в котором h 1 и h 2 — высоты подъема передающей и приемной антенн. Для вычисления R и θ можно воспользоваться имеющимися в литературе графиками R=f 1(γ) и θ=f 2(γ), составленными для сухой и влажной почвы, морской воды, горизонтальной и вертикальной поляризаций волны Угол скольжения отраженного луча относительно поверхности земли определяется из выражения tgγ = (/h 1+h 2)/r.

Особенности систем радиосвязи прямой видимости • высокую устойчивость связи, поскольку характер распространения радиоволн слабо зависит от времени суток и года, метеорологических условий, особенно при работе на частотах не выше 3 ГГц. • слабая подверженность помехам объясняется еще и тем, что на такую систему действуют только помехи, источники которых находятся в пределах прямой видимости с приемным устройством данной системы • В системах связи прямой видимости слабо проявляется мультипликативная помеха, поскольку связь ведется в основном прямым лучом, хотя при связи между самолетами этот вид помехи оказывает заметное влияние на качество связи, поскольку на вход приемника действует помимо прямого луча отраженный от земной поверхности сигнал. • Сравнительно малые масса и габариты УКВ аппаратуры, возможность применения антенн с небольшим аэродинамическим сопротивлением или не выступающих антенн обеспечили широкое использование этих систем для воздушной радиосвязи • Основным недостатком систем радиосвязи прямой видимости является ограниченная дальность действия.

Вимоги ICAO до бортових засобів зв’язку • Параметрами, які характеризують ту чи іншу • • радіостанцію, є: клас випромінювання; кількість каналів зв’язку; стабільність частоти; потужність випромінювання передавача радіостанції; чутливість приймача радіостанції; ширина пропускання приймача; величина придушення бічних випромінювань

• Вимоги до параметрів бортових радіостанцій метрового діапазону. • • Під діапазоном робочих частот розуміють область радіочастот, у межах якої радіостанція може дискретно перестроюватися. 118… 137, 975 МГц. Стабільність частоти – параметр, який значною мірою визначає якість зв’язку. Допустимі відхилення частот кількісно характеризуються відношенням , де – сумарне відхилення частоти Δf, яке за нормами ІСАО не повинно перевищувати ± 0, 0005% від присвоєної частоти f. Кількість фіксованих частот у межах робочого діапазону радіостанцій метрового діапазону визначається шагом сітки частот. Нормами ІСАО допускається рознесення каналів діапазону МХ 100, 50, 25 і 8, 33 к. Гц. Але зараз застосовують рознесення каналів 25 к. Гц (радіостанції старого парку) і рознесення при 8, 33 к. Гц, який визначається часткою від ділення 25 к. Гц на 3. Перехід на частотні присвоєння з шагом сітки частот дозволяє збільшити кількість каналів з 760 до 2280 і втричі роздільну здатність зв’язку в діапазоні МХ. Потужність радіостанції У більшості випадків ефективна випромінювана потужність повинна бути такою, щоб створювати напруженість поля в точці прийманя не менше 20 мк. В/м (густина потоку потужності мінус 120 д. Б·Вт/м 2) з розрахунку поширення у вільному просторі на відстанях та висотах, які відповідають робочим умовам експлуатації ПК.

• Коефіцієнт глибини модуляції передавача повинен бути не меншим ніж 0, 85 • за наявності систем утримання постійного значення цього коефіцієнта. Під чутливістю розуміють мінімальний рівень сигналу на вході приймача, за якого забезпечується нормальна робота вихідних каскадів бортового приймача, а відношення сигнал/шум на виході детектора більше або дорівнює трьом (10 д. Б). Нормами передбачено, що напруженість поля на вході приймача має бути не меншою за 75 мк. В/м (густина потоку потужності мінус 109 д. Б·Вт/м 2). • Ширина смуги пропускання приймача залежить від спектра частот сигналів, які приймаються, рівня шумів, класу випромінювання, стабільності частот синтезатора і швидкості польоту ПК. Вимоги до ширини смуги пропускання бортової радіостанції визначають смугу ефективного приймання у разі відхилення від несучої частоти не більше ніж на 8 к. Гц. • Придушення бічних каналів. Приймач радіостанцій забезпечує ефективне • • придушення бічних каналів таким чином: в умовах рознесення каналів 25 к. Гц: 50 д. Б і більше в разі відхилення 25 к. Гц від присвоєної частоти і 40 д. Б або більше за відхилення 17 к. Гц; в умовах рознесення каналів 50 к. Гц: 50 д. Б і більше в разі відхилення 50 к. Гц від присвоєної частоти і 40 д. Б або більше за відхиленні 35 к. Гц;

Вимоги до параметрів бортових радіостанцій декаметрових хвиль • В односмуговому режимі (SSB) радіостанції повинні працювати на будь-якій • несучій (опорній) частоті, що є у розпорядженні авіаційної рухомої (R) служби в діапазоні частот 2, 8… 22, 0 МГц, необхідної для виконання затвердженого плану присвоєння частот по регіонах, у яких передбачено використовувати цю систему радіозв’язку. Причому ця частота відповідає положенням Регламенту радіозв’язку. Кількість каналів у діапазоні декаметрових хвиль (ДКМХ) близько 280000 з дискретним шагом частоти 100 Гц. Тобто бортове обладнання ДКМХ має працювати із сіткою з дискретним шагом частоти 100 Гц.

• Смуга частот і обмеження рівня потужності. Для тих типів бортових • • передавачів, станцій і передавачів авіаційних станцій, що працюють на одній бічній смузі з використанням класів випромінювань Н 2 В, НЗЕ, J 3 E, J 7 B або J 9 B, середня потужність будь-якого випромінювання на будь-якій дискретній частоті менша від середньої потужності Рm передавача за дотримання таких умов: на будь-якій частоті, що зміщена відносно присвоєної частоти на значення від 2 до 6 к. Гц, – принаймні 25 д. Б; на будь-якій частоті, що зміщена відносно присвоєної частоти на значення від 6 до 10 к. Гц, – принаймні 35 д. Б; на будь-якій частоті, що зміщена відносно присвоєної частоти на значення від 10 к. Гц. А для бортових радіостанцій рівні потужності передавачів мають бути бортових станцій 40 д. Б; авіаційних [43+10 lg Рm (Вт)] д. Б. Класи випромінювання J 3 E, J 7 B або J 9 B характеризують односмугові режими (SSB). Символ J означає односмуговий режим з подавленою несучою, символ 7 – два або більше каналів, що передають квантовану або цифрову інформацію, символ 9 – складну систему з одним або декількома каналами, що передають квантовану або цифрову інформацію спільно з одним або декількома каналами аналогової інформації. Третій символ B означає телеграфний режим для автоматичного приймання.

• Вимоги до точності настроювання частоти. • Стабільність основної частоти для забезпечення функції передавання для класів випромінювань J 3 E, J 7 B або L 9 B є такою, що різниця між фактичною несучою частотою передачі і несучою (опорною) частотою не повинна перевищувати: 20 Гц для бортового обладнання; 10 Гц для наземного. Короткочасна нестабільність частоти допускається не більше 4· 10– 7. Чутливість приймача є мірою здатності приймача приймати слабкі сигнали з достатніми рівнем і якістю. Чутливість приймача з однією бічною смугою (несучою) не повинна перевищувати 0, 5 м. В (‑ 113 д. Б/м) за співвідношення сигнал/шум не більшим від 10 д. Б.

Способи організації зв’язку: симплекс, дуплекс

Види організації зв’язку : мережа, радіонапрямок

Ретрансляція Автоматичний бортовий ретранслятор

Канал радіозв’язку з односмуговою амплітудною модуляцією • Основним методом формування односмугового сигналу на практиці є фільтровий метод (метод багаторазової балансової модуляції). Для придушення несучої у ньому використовується балансова модуляція несучої частоти, а далі фільтрується бічна смуга. При цьому односмуговий сигнал формується на порівняно невисокій піднесучій частоті, що спрощує модуляцію і якісну фільтрацію. Це досягається тоді, якщо підведені до балансового модулятора частоти відрізняються не більше ніж в 10 - 20 разів. Сформований односмуговий сигнал завдяки частотним перетвореням переноситься в область робочих частот.

Односмугова передача – прийом (1)

Односмугова передача – прийом (2) Перетворення спектрів у передавальній (а) і приймальній (б) частинах каналу з ОМ

Особливості побудови бортових авіаційних радіостанцій • До літакових радіостанцій ставлять жорсткі вимоги максимальної • простоти керування й обслуговування, надійної роботи за температури навколишнього середовища від – 60 ° до +60 ° С у середовищі з відносною вологістю повітря до 98%, якщо атмосферний тиск відповідає зміні висоти від 0 до 25. . . 30 тис. м, а також у разі вібрацій й ударних навантажень тощо. Задоволення цих вимог досягається автоматизацією керування радіостанцією, герметизацією основних блоків, амортизацією й раціональним розміщенням апаратури зв'язку на літаку. Радіостанції на літаках мають забезпечувати швидке безпошукове входження в зв'язок і безпідстроюване його ведення. Це досягається стабілізацією робочих частот радіостанції одним з методів, що розглянуті вище. Крім того, потрібно передбачати можливість дистанційного керування й виходу на зовнішній зв'язок через внутрішньокабінний переговорний пристрій. Y. N. Barabanov As. professor Department of ANS National Aviation University Kiev Ukraine

Електрична структурна схема бортової радіостанції ДВЧ Y. N. Barabanov As. professor Department of ANS National Aviation University Kiev Ukraine

Бортова радіостанція ОРЛАН- 85 СТ Особливості побудови Y. N. Barabanov As. professor Department of ANS National Aviation University Kiev Ukraine

Наземные радиостанции

Основні рекомендовані джерела: 1 Авиационная электросвязь. Приложение 10 к Конвенции ICAO. Т. З. Системы связи. Монреаль: ICAO, 1995. -334 с. 2. Системи зв’язку та навігації: навч. посіб. / В. П. Харченко, Ю. М. Барабанов, М. А. Міхалочкін. – К. : Вид-во Нац. авіац. ун-ту «НАУ-друк» , 2009. – 216 с. Вопросы?