Средства авиационной связи

На рис. 2.8,в сравнении, изображены временные и спектральные диаграммы только верхних составляющих u1 и u2 АМ сигналов №1 и №2 с одинаковой несущей частотой fн. Эти составляющие соответствуют разным значениям первичного сигнала на выходе микрофона: первый случай соответствует более громкому голосу, но меньшей частоты (F1); второй - менее громкому, но голос "повыше" (F2). Как видим, по приведенным на рисунке спектрам, в первом случае верхняя составляющая больше по амплитуде, но ближе к значению fн. Во втором случае - меньше по амплитуде, но дальше от fн.



Таким образом, при передаче речевых сообщений, когда на выходе микрофона изменяется амплитуда и частота первичного сигнала, в спектре АМ сигнала соответственно изменяется амплитуда боковой составляющей, а ее положение на оси частот все время "плавает" относительно составляющей fн. Нижняя составляющая боковой полосы АМ сигнала ведет себя аналогично, поскольку является "зеркальным" отображением верхней составляющей. Напрашивается вывод - нужно ли затрачивать энергию передатчика на излучение нижней боковой составляющей, которая, по сути дела, является "дублером" верхней? Предположим, убрали составляющую нижней боковой полосы, а заодно и колебание несущей частоты (запомнив ее значение). Теперь, в приемнике, если смешать принимаемую составляющую верхней боковой полосы fн+F2 с составляющей fн (значение которой помним и потому можем воссоздать ее генератором высокой частоты), то значение разностной частоты Fр= (fн+F) - fн =F и даст нам искомое значение частоты первичного сигнала микрофона передатчика.

Таким образом, в передатчике сигнал с однополосной модуляцией можно получить из спектра АМ сигнала, подавляя сигнал несущей частоты и одну из боковых полос. А в приемнике - необходим преобразователь частоты, в котором, в качестве гетеродина, следует применить генератор, создающий колебание частоты fн. Нагрузкой преобразователя должен быть фильтр, настроенный на разностную частоту Fр= (fн+F) - fн =F.

Такая однополосная связь имеет значительные преимущества по сравнению с двухполосной.

При передаче сообщений способом однополосной модуляции вся мощность передатчика, ранее распределявшаяся на излучение трех составляющих АМ сигнала, будет направлена на излучение одной боковой полосы. Поэтому, однополосная модуляция дает значительный выигрыш по мощности. Дальность связи, при этом, увеличивается почти в два раза. Кроме того, ширина спектра однополосного сигнала в два раза меньше полосы АМ сигнала, что позволяет более эффективно использовать частотный диапазон.

Структурная схема возможного построения радиоканала с однополосной модуляцией приведена на рис. 2.9.

В схеме передатчика для формирования однополосного сигнала применен фильтровый метод. Верхняя боковая полоса fн + F выделяется из спектра АМ сигнала с помощью фильтра боковой полосы ФБП. В схеме приемника сигнал разностной частоты Fр = (fн + F) - fн = F, несущий сообщение, выделяется с помощью фильтра низкой частоты ФНЧ.

ОМ связь в основном применяется в ДКМВ радиостанциях. В МВ радиостанциях ее применение нецелесообразно из-за значительной нестабильности частоты радиосигналов. В системах авиационной дальней связи применяются также радиоканалы с однополосной модуляцией и частично ослабленной несущей - ОМн. Такие радиоканалы применяются для связи с радиостанциями старого образца структуры АМ, или же для связи с быстро перемещающимися объектами.

Рассмотрим последний случай более подробно. Предположим, передатчик истребителя, летящего со скоростью 3000 км/час, излучает однополосный сигнал. Вследствие эффекта Доплера, частота принимаемого сигнала будет отличаться от частоты переданного. В этом случае, на выходе ФНЧ приемника, разностная частота Fр будет отличаться от частоты сигнала микрофона на некоторое значение FД, т.е. Fр = (fн + F + FД) - fн = F + FД.

FД зависит от скорости взаимного (радиального) перемещения объектов Vr и от рабочей (несущей) частоты fн:

FД = Vr /л = Vr · fн /c, (2.3)

где л - длина радиоволны.

Для Vr=3000 км/час и fн = 120 МГц, значение FД составит 330 - 335 Гц.

Для устранения эффекта сдвига частоты FД, необходимо, чтобы частота генератора Г приемника (рис. 2.9) была также изменена на это значение FД.

Тогда

Fр = (fн + F + FД) - (fн + FД) = F,

т.е. частота генератора Г должна подстраиваться принимаемым сигналом. На рис. 2.10 приведена структурная схема возможного построения радиоканала с ОМн. В схеме передатчика, к сигналу, полученному на выходе фильтра ФБП, подмешивается ослабленное колебание несущей частоты ((50 - 70) % от уровня несущей в режиме АМ)). Ослабление уровня несущей производится в аттенюаторе Атт. В приемном канале колебание fн фильтруется с помощью фильтра Фfн и поступает на схему подстройки частоты СПЧ. В качестве СПЧ можно применить частотный детектор, полярность и амплитуда напряжения которого, зависит от величины и стороны ухода частоты фильтруемого сигнала относительно fн.

Данное напряжение подается на варикап резонансного контура управляемого генератора УГ, подстраивая его частоту.

Передатчик с ОМн может применяться для связи с приемником структуры АМ. В этом случае вся мощность передатчика перераспределяется на излучение боковой полосы и несущей меньшего уровня.

Контрольные вопросы

1) Что называется модуляцией и в чем ее необходимость.

2) В каком параметре АМ сигнала содержится информация об амплитуде и частоте первичного сигнала?

3) От чего зависит ширина спектра АМ сигнала?

4) Дайте определение соседней станции.

5) Назовите недостатки приемника прямого усиления.

6) Что называется реальной чувствительностью приемника и от чего она зависит?

7) Как и чем обеспечивается избирательность приемника супергетеродинного типа по соседним и зеркальным каналам?

8) Объясните принцип однополосной модуляции.

9) Объясните принцип построения радиоканала с ОМ.

10) Преимущества однополосной модуляции перед двухполосной?

11) Объясните принцип построения радиоканала с ОМн.

Раздел 3. Радиоканалы передачи данных

3.1 Основные положения теории передачи данных

Под передачей данных понимается передача цифровых сигналов. Источниками данных могут быть вычислительные устройства (процессоры), алфавитно-цифровые печатающие устройства, устройства считывания с кредитных карточек и визуального отображения, устройства преобразования аналоговой информации и др.

Цифровой сигнал (рис. 3.1) представляет собой комбинацию прямоугольных импульсов, имеющих два фиксированных уровня напряжения или тока. Причем один уровень напряжения соответствует условно значению "1", а другой - "0".

Цифровой сигнал является результатом преобразования дискретного электрического сигнала сообщения. Таким сигналом сообщения может быть сигнал, получаемый при нажатии клавиши на клавиатуре компьютера или мобильного телефона; сигнал соответствующий уровню тока на выходе умножителя ФЭУ факсимильного аппарата; сигнал соответствующий мгновенному значению амплитуды при преобразовании аналогового сигнала в цифровой и др.

Для преобразования сигнала сообщения в цифровой сигнал применяется двоичное кодирование. В этом случае цифровой сигнал называется кодом или кодовым словом сообщения.

Каждый импульс (или его отсутствие) кода располагается на специально-выделенном для него моменту времени, который называется временной позицией. На рис. 3.1 кодовое слово состоит из восьми символов или восьми единичных элементов, расположенных на восьми временных позициях. Если количество символов в кодовом слове разное, то код называется неравномерным (например, азбука Морзе). Наиболее распространенными кодами для передачи данных являются равномерные коды.

В одном единичном элементе кодового слова содержится 1 бит информации. Бит является разрядом двоичного кода. Именно различные сочетания "1" и "0" лежат в основе хранения информации и задания различных команд в вычислительной технике.

Цифровой сигнал подлежит передаче по линии связи.

Количество информации, то есть количество нулей и единиц цифрового сигнала, переданных за единицу времени, называется скоростью передачи информации и выражается в бит/с. Например:

1 кбит/с = 1000 бит в секунду;

1 Мбит/с = 1 000 000 бит в секунду.

Для передачи данных с большей скоростью необходимо уменьшать длительность импульса. Например, при длительности импульса 10 мкс, скорость передачи информации 1 с/10 мкс = 100 кбит/с, т.е. за одну секунду может быть передано 100 000 символов, а при длительности импульса 1 мкс, скорость передачи уже может составить 1000 кбит/с или 1 Мбит/с.

Но, чем короче импульс, тем шире его спектр (рис. 1.16). С другой стороны (рис. 1.20), одним из условий неискаженной передачи импульсной последовательности по каналу связи является соотношение 2Дfк ? ДF, т.е. полоса пропускания канала связи 2Дfк должна быть не меньше ширины спектра сигнала ДF.

Следовательно, для передачи данных с большей скоростью, требуется более широкая полоса канала связи.

Пропускная способность канала связи характеризует максимально возможную скорость передачи данных. Пропускная способность измеряется в битах в секунду (бит/с), а также в производных единицах, таких как килобит в секунду (кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и т.д.

Теоретически возможная скорость передачи данных в реальном (двоичном) канале определяется формулой Шеннона [8]:

С =2Дfк ·log2(1+ с), (3.1)

где: 2Дfк - ширина полосы пропускания канала связи;

с - отношение мощности сигнала к мощности шума.

Если не учитывать влияние шума, то пропускная способность канала связи равна значению ширины полосы пропускания, т.е. С = 2Дfк .

Пропускная способность проводных линий связи составляет [8]:

- коаксиальный кабель длиной до 500 м, не более 10 Мбит/с;

- экранированный кабель "витая пара" (скрученные медные проводники) длиной до 100 м, не более 500 Мбит/с;

- кабель на основе стекловолокна (волоконно-оптическая линия связи) длиной десятки километров, до 2 Гбит/с.

3.2 Метод импульсно-кодовой модуляции (ИКМ)

Метод ИКМ предназначен для преобразования аналогового сигнала, например с выхода микрофона, или бортового устройства контроля параметров полета в цифровой сигнал.

Процедура ИКМ заключается в следующем. В аналоговом сигнале (рис. 3.2, диаграмма №2) через равные промежутки времени ?t измеряются мгновенные значения амплитуды, которые, затем, и преобразуются в цифровой код. Причем промежутки времени выбираются из таких соображений, чтобы на приемном устройстве, по этим значениям можно было восстановить исходный аналоговый сигнал.

Таким образом, процесс преобразования аналогового сигнала состоит из нескольких этапов (рис. 3.2) [11].

Первый этап. Последовательность импульсов (диаграмма №1), следующих с определенным промежутком времени ?t, называемого периодом дискретизации, модулируется по амплитуде в соответствии с изменением амплитуды аналогового сигнала (диаграмма №2).

Частота дискретизации Fд=1/?t определяется на основании теоремы В.А. Котельникова:

"Если максимальная частота спектра передаваемого аналогового сигнала Fв, то в приемнике из последовательности импульсов можно без искажений восстановить передаваемый сигнал, при условии, что частота дискретизации в передатчике в 2 раза превышает Fв, т.е. Fд = 2Fв".

Второй этап. Квантование полученных амплитудно-модулированных импульсов по уровню.

Близкие по каким-либо параметрам сигналы трудноразличимы. Человеческое ухо способно различать по громкости два сигнала одинаковой частоты, если их уровни отличаются не менее, чем на 1 дБ. Поэтому в системах связи нет необходимости передавать точные значения сигналов, а можно передавать близкие им значения (округлять до ближайшего уровня квантования).

Сущность квантования заключается в следующем.

Весь диапазон возможных значений аналогового сигнала делят на отрезки, называемые шагами квантования ?u. При попадании сигнала u(t) в пределы того или иного шага квантования его значение округляют до ближайшего значения уровня квантования. Разность между величиной u(t) и принятым значением уровня квантования Ui, определяет ошибку квантования е(t) = Ui - u(t). Ошибку квантования можно уменьшить, если уменьшить шаг квантования, т.е. увеличить число уровней. Но при этом увеличивается вероятность искажения сигнала из-за внешних помех в канале связи. Число уровней квантования N связано с числом разрядов кода m соотношением: N=2m.

В современных системах связи, предназначенных для работы в цифровых сетях, применяют 8-разрядный код. На рис. 3.2 (диаграмма №3) шаг квантования составляет 1 В.

По итогам 2-го этапа получаем последовательность импульсов с амплитудой, округленное значение которых, указано в окружностях около каждого импульса (диаграмма №3).

Третий этап. Этап кодирования.

Процесс кодирования заключается в преобразовании сигналов сообщения - последовательности импульсов с амплитудой округленной до уровня квантования, в кодовые слова.

Для кодирования применяется следующая формула:

N = bn-1 · mn-1 + bn-2 · mn-2 +...+ b1 · m1 + b0 · m0, (3.2)

где b - коэффициенты разряда кодового слова (в двоичной системе "1" или "0"); m - основание кода (в двоичной системе 2); n - разряд.

Например, цифре 6 при m = 2 и n = 3, соответствует код 6 = 1· 22 + 1·21 + 0·20 = 110.

На рис. 3.2 (диаграмма №4) представлены кодовые слова (3-х разрядный код) для импульсов с амплитудой 3 В, 4 В, 6 В, 7 В и т.д. В качестве примера, на диаграмме (без номера) в более крупном изображении показано кодовое слово, соответствующее сигналу сообщения 3 В.

Таким образом, на выходе устройства преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал, получаем последовательность кодовых слов, каждое из которых, соответствует, с определенным приближением, значению мгновенного напряжения для i-х моментов времени.

Проведем оценку требуемой скорости передачи информации по телефонному каналу связи с ИКМ.

Для качественной передачи голоса в методе ИКМ используется частота дискретизации в 8000 Гц. Это связано с тем, что в аналоговой телефонии для передачи голоса был выбран диапазон от 300 до 3400 Гц. В соответствии с теоремой В.А. Котельникова, для качественной передачи голоса достаточно выбрать частоту дискретизации, в два раза превышающую самую высокую гармонику речевого сигнала, то есть 2 ? 3400 Гц = 6800 Гц. Выбранная в действительности частота дискретизации 8000 Гц обеспечивает некоторый запас качества.

Учитывая, что кодовая комбинация состоит из 8 символов (8 бит) получаем: 8000 ? 8 = 64000 бит/с или 64 кбит/с.

Стандартизированы следующие скорости передачи данных по каналам связи: 200, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 12000, 24000, 48000 и 96000 бит/с. Каналы с пропускной способностью до 300 бит/с называются низкоскоростными, от 600 до 4800 бит/с - среднескоростными, и с большей пропускной способностью - высокоскоростными.

Стандартным является цифровой канал 64 кбит/с, который также называется элементарным каналом цифровых телефонных сетей.

3.3 Способы манипуляции в цифровых радиоканалах

Для передачи цифровых сигналов по радиоканалу, их так же, как и ранее рассмотренные аналоговые сигналы речевых сообщений, преобразуют в высокочастотные колебания. При этом, цифровые сигналы являются управляющими или модулирующими, в соответствии с которыми, скачкообразно изменяются параметры несущего высокочастотного колебания. Данную процедуру преобразования именуют манипуляцией.

В зависимости от изменяемого параметра несущего колебания различают амплитудную (АМн), частотную (ЧМн), фазовую (ФМн) манипуляции и их комбинации.

Амплитудная манипуляция

При амплитудной манипуляции (АМн, англ. ASK - amplitude shift keying) под воздействием информационных импульсов управляющего сигнала (рис. 3.3,а) изменяется амплитуда несущего колебания (рис. 3.3,в).

В общем случае, символам 0 и 1 управляющего сигнала соответствует два различных уровня высокочастотных колебаний.

На этом рисунке, символу 1 соответствует определенный уровень несущего колебания, а символу 0 - полное отсутствие колебаний.

Такие амплитудно-манипулированные сигналы представляют собой последовательности радиоимпульсов (рис. 3.3,в), которые отличаются от последовательности видеоимпульсов (рис. 3.3,а), частотой высокочастотного заполнения fн.

Поэтому, спектральная диаграмма последовательности радиоимпульсов сдвинута на оси частот по отношению к спектру последовательности видеоимпульсов на значение fн (рис. 3.4).

Кроме несущей частоты fн, в спектре содержатся пары боковых частот:

- fн + Fc и fн - Fc (за счет модуляции первой гармоникой Fc видеоимпульсов);

- fн + 2Fc и fн - 2Fc (от второй гармоники 2Fc);

- fн + 3Fc и fн - 3Fc (от третьей гармоники 3Fc) и т.д.

Следовательно, ширина спектра ДFАМн для прямоугольной последовательности радиоимпульсов в два раза больше, чем для соответствующей последовательности видеоимпульсов.

В сравнении с последующими видами манипуляции, каналы связи с амплитудной манипуляцией обладают наименьшей помехоустойчивостью.

Частотная манипуляция

Частотно-манипулированные сигналы (ЧМн, англ. FSK - Frequency Shift Keying) являются наиболее распространенным видом сигналов в современной цифровой связи.

В ЧМн сигналах под воздействием информационных импульсов управляющего сигнала (рис. 3.5,а), меняется скачком частота колебания относительно несущей частоты fн (рис. 3.5,в).



В двоичной частотной манипуляции используется две несущие частоты: одна, f1 - для двоичного нуля; другая, f2 - для двоичной единицы.

Поэтому спектральная диаграмма также состоит из двух диаграмм (рис. 3.6), каждая из которых соответствует последовательностям радиоимпульсов с одинаковой частотой следования Fc, но разными значениями несущих частот f1 и f2, симметрично расположенных относительно несущей частоты fн.

Разность f1 - f2 = Дf называется частотным сдвигом. Частотный сдвиг должен быть таким, чтобы не было наложения гармонических составляющих частоты следования Fc, принадлежащих смежным спектральным диаграммам. Максимальное отклонение частоты Дfm относительно значения несущей частоты fн называется девиацией частоты. Отношение девиации частоты Дfm к частоте следования управляющего сигнала Fc (информационных битов) называется индексом частотной манипуляции, т.е. mf = Дfm/ Fc.

Примечание. Если в пределах одного периода следования Tс=1/Fc (рис. 3.3,а), помещается два информационных импульса, то частота следования в два раза меньше скорости передачи информации. Например, для стандартного цифрового канала (64 кбит/с) частота следования Fc=32 кГц.

Ширина спектра ЧМн сигнала зависит от частотного сдвига Дf и частоты следования импульсов или же от частотного сдвига Дf и длительности импульса.

На рис. 3.6, ширина спектра ЧМн сигнала, при ограничении, например, шириной в пределах 1/ф, включает в себя:

- частотный сдвиг Дf или двойное значение девиации частоты Дfm (при симметричном сдвиге частоты относительно несущей частоты fн);

- по две гармоники частоты следования Fc.

Таким образом, ширина спектра частотно-манипулированного сигнала:

ДFЧМ = 2k · Fc + 2· Дfm, (3.3)

где k - номер гармоники частоты Fc.

Ширина спектра, выраженная через длительность импульса (в пределах 1/ф):

ДFЧМ = 2/ф + 2· Дfm, (3.4)

Рассмотрим пример.

Определим, какую ширину спектра должен иметь ЧМн сигнал для передачи по каналу связи со скоростью 64 кбит/с.

Определим длительность импульса. За одну секунду должно пройти 64 000 импульсов. Тогда, ф = 1/64 000 = 15,6 мкс.

Ширина спектра в пределах 1/ф составит 64 кГц. В пределах этой ширины помещается две спектральные линии частоты следования Fc (рис. 3.6). Следовательно, частота Fc = 32 кГц. Примем значение девиации частоты Дfm равным 130 кГц (чтобы не было наложения гармонических составляющих частоты следования Fc, принадлежащих смежным спектральным диаграммам). Таким образом, ширина спектра ЧМн сигнала составит (3.3):

ДFЧМн = 2k · Fc + 2· Дfm = 2·2·32 + 2·130 = 388 кГц.

Для передачи ЧМн сигнала по каналу связи со скоростью 9,6 кбит/с, девиацию частоты Дfm можно принять 20 кГц. В этом случае, ширина спектра ЧМн сигнала составит: ДFЧМн = 2k· Fc + 2·Дfm = 2·2·4,8 + 2·20 = 59,2 кГц. Таким образом, каналы связи, предназначенные для высокоскоростной передачи данных методом частотной манипуляции, должны быть широкополосными. Чем больше требуемая скорость передачи информации, тем шире должна быть полоса пропускания канала связи.

Существуют также другие способы частотной манипуляции несущей частоты цифровым сигналом. Например, при квадратурной частотной манипуляции каждой паре информационных импульсов выделяется отдельная частота: 00 - f1; 01 - f2; 10 - f3; 11 - f4. Скорость передачи информации, при этом, увеличивается вдвое.

Фазовая манипуляция

При цифровой фазовой манипуляции (ФМн, англ. PSK - phase-shift keying) фаза высокочастотного манипулированного колебания может принимать конечное число разных значений. В простейшем случае, при двоичной фазовой манипуляции в качестве таких значений обычно выбирают 0° и 180°. На рис. 3.7 показан пример фазоманипулированного колебания, фаза которого, принимает значения 0° и 180° в моменты изменения полярности управляющего биполярного сигнала, представляющего собой комбинацию двоичных единиц и двоичных нулей.



На рис. 3.8 приведен спектр двоичного ФМн сигнала [14]. Как видим, составляющая на несущей частоте fн отсутствует.

Причиной этому является следующее. Временную диаграмму ФМн сигнала (рис. 3.7) можно представить в виде двух последовательностей радиоимпульсов с одинаковой частотой следования Fc, одинаковым значением несущей частоты, но противоположными значениями начальных фаз. Спектральная диаграмма ФМн сигнала является результатом наложения 2-х спектров, каждый из которых, соответствует своей последовательности радиоимпульсов. Для выбранных значений скачков фазы (180°) и при скважности Tc/фи = 2, вся энергия сигнала содержится только в боковых полосах, т.е. составляющая на несущей частоте отсутствует.

Амплитуды боковых составляющих в 2 раза больше, чем у АМн сигналов, что обуславливает большую помехоустойчивость этого вида манипуляции перед АМн.

Ширина спектра ФМн сигнала, по аналогии со спектром АМн сигнала, также определяется в зависимости от длительности информационного импульса фи. Например, для длительности импульса фи = 15,6 мкс (см. пример для ЧМн сигнала, где ДFЧМн = 388 кГц), ширина спектра составит:

ДFФМн = 2·1/ф = 2·1/15,6·10-6 = 64 кГц.

Как видим, ширина спектра ФМн сигнала значительно уже (меньше) ширины спектра ЧМн сигнала. Следовательно, для передачи ФМн сигналов требуется более узкая полоса пропускания канала связи, либо при той же полосе пропускания канала связи можно передавать ФМн сигналы с большей скоростью, нежели ЧМн сигналы.

Помехоустойчивость канала связи ФМн соответственно выше, чем у ЧМн.

Квадратурная фазовая манипуляция

При квадратурной фазовой манипуляции (англ. QPSK - quadrature phase shift keying) модуляция строится на основе кодирования двух бит передаваемой информации одной фазе высокочастотного колебания. На рис.3.9 показана данная процедура.

Каждой паре информационных импульсов соответствует своя фаза высокочастотного колебания: 00 - 45є; 01 - 135є; 10 - 225є; 11 - 315є. Аналогично предыдущему, для передачи трехбитового слова (000, 001, 010 и т.д.) нужно применить восемь значений фаз, для четырехбитового слова (0000,0001,0010 и т.д.) - 16 значений фазовых углов.

А теперь, в качестве обобщения по рассмотренным способам манипуляции, решим следующую задачу.

Имеется канал связи, полоса пропускания которого 200 кГц (спутниковые системы связи VSAT и Инмарсат BGAN (§5.22)).

Требуется определить возможную скорость передачи информации по такому каналу для АМн, ЧМн и ФМн сигналов. Ширину спектров сигналов принять на уровне 1/ф.

Решение:

Для АМн сигнала. Ширина спектра сигнала должна быть 200 кГц (влево-вправо от несущей частоты по 100 кГц), в пределах которой помещается две спектральные линии частоты следования Fc (рис. 3.4). Длительность импульса ф = 1/100·10-3 = 10 мкс. Скорость передачи информации составит 1/10 мкс = 100 000 импульсов в секунду или 100 кбит/с.

Для ЧМн сигнала (рис. 3.6). В пределах ширины спектра 200 кГц должно поместиться четыре спектральные линии частоты следования Fc и частотный сдвиг Дf. Примем значение Дf равным восьми спектральным линиям частоты следования Fc. Тогда, в соответствии с (3.3):

ДFЧМ = 2k · Fc + 2· Дfm = 2·2· Fc + 2·8· Fc = 200 кГц;

Fc·(4 + 16) = 200; Fc = 10 кГц.

В пределах ширины спектра на уровне 1/ф помещается две спектральные линии частоты следования Fc.

Длительность импульса ф = 1/2Fc = 50 мкс. Скорость передачи информации составит 1/50 мкс = 20 000 импульсов в секунду или 20 кбит/с.

Для ФМн сигнала (рис. 3.8) скорость передачи информации такая же, как и для АМн сигнала, т.е. 100 кбит/с.

Если применить 4-х позиционную частотную или фазовую манипуляции, то скорость передачи информации составит, соответственно, для ЧМн - 40 кбит/с и ФМн (QPSK) - 200 кбит/с.

3.4 Структурная схема радиоканала с ИКМ

Структурная схема передающего и приемного устройств радиоканала с ИКМ приведена на рис. 3.10.

В состав передающего устройства входит:

- амплитудно-импульсный модулятор АИМ, осуществляющий временную дискретизацию аналогового сигнала в соответствии с последовательностью импульсов, формируемых генератором импульсов ГИ;

- квантователь Кв., осуществляющий квантование амплитудно-модулированных импульсов по уровню;

- кодер К для преобразования импульсов в цифровой код;

- модем (модулятор М и генератор высокой частоты ГВЧ), осуществляющий преобразование цифрового кода в высокочастотный сигнал (рис. 3.11). В зависимости от способа модуляции, на выходе модема образуются ФМн или ЧМн сигналы, которые после усиления по мощности в усилителе УМ поступают на антенну.

В приемном устройстве производятся преобразования, обратные преобразованиям передающего устройства. В демодуляторе ДМ приемного модема, принятые колебания сравниваются по фазе или частоте с опорными колебаниями от генератора ГВЧ. На выходе модема образуется цифровой код, который преобразуется в декодере ДК в последовательность импульсов. Амплитуда импульсов должна соответствовать квантованным значениям импульсов передающего устройства. С помощью фильтра низкой частоты ФНЧ производится выделение речевого сигнала, который после усиления в УНЧ будет прослушиваться в динамике.

Примечание: устройство квантования и кодер именуют иногда аналого-цифровым преобразователем (АЦП), а декодер и фильтр ФНЧ приемного устройства - цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).

3.5 Радиоканалы передачи данных в авиационной подвижной службе (AMS)

Авиационная подвижная служба (AMS) обеспечивает электросвязь (речевую и передачу данных) между воздушным судном (ВС) и органами ОВД.

3.5.1 Назначение и структура системы передачи данных

В соответствии с концепцией CNS/ATM ИКАО (Communication, Navigation, Surveillance/Air Traffic Management - связь, навигация, наблюдение/организация воздушного движения) [17, 22], обмен информацией по каналам авиационной электросвязи будет осуществляться, все больше, посредством цифровых линий передачи данных.

Для обеспечения обмена цифровой информацией между ее пользователями, в гражданской авиации организуется специальная цифровая сеть авиационной электросвязи ATN (Aeronautical Telecommunication Network - авиационная телекоммуникационная сеть).

Сеть ATN обеспечивает взаимодействие наземных подсетей передачи данных, подсетей передачи данных "Воздух - Земля" и подсети передачи данных бортового оборудования.

В соответствии с рекомендациями ИКАО, сеть ATN должна обеспечить интеграцию имеющихся пользователей и систем AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunication Network - сеть авиационной фиксированной электросвязи), CIDIN (Common ICAO Data Interchange Network - общая сеть обмена данными ИКАО), VCS (Voice Communication System - система речевой связи), ACARS (Aircraft Communications Addressing and Reporting System - система связи ВС для адресации и передачи сообщений) и др.

Для передачи на борт полетной информации, организуются каналы передачи данных FIS (Flight Information Service - полетно-информационное обслуживание).

С борта ВС, по линии передачи данных, возможна передача информации о его индивидуальном номере, высоте, местоположении, параметров его движения, данных о техническом состоянии оборудования самолета и пр.

В общем случае, технология передачи перечисленной информации (включая метеоданные) с борта самолета на землю именуется технологией автоматического зависимого наблюдения (АЗН) или ADS (Automatic Dependent Surveillance).

В центрах УВД, передаваемые с борта ВС данные, обрабатываются и отображаются на рабочем месте диспетчера. Т.е. в данном случае, информация о воздушной обстановке, отображаемая на экране индикатора у диспетчера зависит от данных, получаемых от ВС. Поэтому система такого наблюдения называется зависимой.

В сети ATN обмен данными между бортовой и наземной системами ОВД производится по линии связи CPDLC (Controller Pilot Data Link Communications - линия передачи данных "диспетчер - пилот").

Обмен данными может осуществляться (рис. 3.11):

- по каналам связи МВ и ДКМВ радиостанций;

- по каналам спутниковой системы связи;

- каналам связи "наземный вторичный обзорный радиолокатор (ВОРЛ) режима S - самолетный приемоответчик режима S".

Каналы связи МВ и ДКМВ радиостанций

В настоящее время, речевая (голосовая) связь остается пока, основным видом общения между экипажем и диспетчером. Поэтому каналы передачи данных МВ и ДКМВ диапазонов стремятся организовать на базе существующих радиостанций. Например, радиостанции, выпускаемые современной промышленностью, такие как "ОРЛАН-85СТ", VHF-4000, "АРЛЕКИН-ДЕ", "БАРС-МВ", "ЯГУТ-324" и др. могут совмещать традиционный режим речевой связи и режим передачи данных. Для передачи данных применяется фазовая либо частотная манипуляция колебаний поднесущей частоты управляющими символами (рис. 3.13). В соответствии с рекомендацией ИКАО, скорость передачи данных, в зависимости от частотного диапазона и встроенного модема, может осуществляться со скоростью 1800, 2400, 4800, 19200 и 31500 бит/с.

Каналы спутниковой системы связи

Каналы спутниковой связи могут применяться, например, при полетах воздушных судов в океанических и удаленных континентальных районах с неразвитой наземной инфраструктурой, когда невозможна или ограничена связь по другим каналам. Для организации спутниковой связи на самолете устанавливается станция (терминал), посредством которой, данные могут передаваться через спутник связи на наземную станцию и далее, на рабочее место диспетчера службы ОВД и обратно.

Каналы связи режима S

Канал связи режима S состоит из наземного вторичного радиолокатора (ВОРЛ) режима S и самолетного приемоответчика режима S. Канал предназначен для автоматической передачи на землю параметров полета самолета: высота, скорость (приборная, вертикальная, путевая), истинный путевой угол (ИПУ), магнитный курс, угол крена, идентификационный номер и др.

В стандартной системе вторичной радиолокации, состоящей из обычного ВОРЛ и самолетного ответчика УВД, самолетный ответчик в ответ на запросный сигнал от ВОРЛ, выдавал информацию о высоте полета и идентификационном номере. В ответном сигнале содержался также координатный код, благодаря которому на экране индикатора у диспетчера отображалась метка цели. Ответные сигналы выдавали все самолеты, находящиеся в зоне обзора ВОРЛ.

В современных системах вторичной радиолокации, для уменьшения нагрузки на каналы связи, а также получения от ответчика большего объема и большего перечня информационных параметров был внедрен адресный запрос - режим S, который требовал соответствующей доработки наземного и бортового оборудования.

Под режимом S (от англ. selective - избирательный, селективный) подразумевается адресный запрос, т.е. на запрос отвечает ВС, адрес которого, указан в запросном сигнале наземного ВОРЛ. Адрес самолета заранее определяется по сигналам бортового приемоответчика, который в режиме радиовещания излучает их с интервалом около одной минуты. Таким образом, при адресном запросе идет общение "тет-а-тет": приемоответчик S конкретного самолета - ВОРЛ S. Поскольку ВОРЛ работает с приемоответчиком отдельного ВС, то, данный радиоканал можно применить не только для передачи данных о высоте полета и номере ВС, но и других данных.

Применение данного радиоканала рекомендовано ИКАО в качестве начального этапа внедрения системы автоматического зависимого наблюдения (ADS-B), т.е. так называемая, технология 1090ES. В соответствии с этой технологией, по радиоканалу режима S "самолетный приемоответчик - наземный ВОРЛ" предусмотрена ежесекундная передача не только параметров полета самолета, но и его местоположения. В качестве основного инструмента определения навигационных параметров ВС используются спутниковые системы глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС.

Сигналы с информационными данными принимаются ВОРЛ S и, после соответствующей обработки, отображаются на рабочем месте диспетчера совместно с радиолокационной информацией. Кроме того, эти сигналы принимаются также приемоответчиками режима S других, соседних самолетов.

3.5.2 Состав бортовой системы передачи данных

Бортовая система передачи данных представляет собой комплекс средств, обеспечивающий прием и передачу цифровых данных по подсетям связи МВ и ДКМВ диапазона, подсетям системы вторичной радиолокации режима S и подсетям спутниковой связи.

Бортовая аппаратура системы передачи данных (рис. 3.12), состоит из аппаратуры организации связи CMU, одного или нескольких многофункциональных пультов управления и индикации МФПУ или CDU, а также радиостанций МВ и ДКМВ диапазонов, приемоответчика режима S и системы спутниковой связи.



Аппаратура организации связи (CMU) обеспечивает передачу и прием данных по применяемым подсетям связи, а также взаимодействие между пультом управления CDU, бортовыми системами и радиоканалами передачи данных.

В аппаратуру CMU поступает информация о местоположении самолета, высоте и скорости от приемного устройства спутниковой системы навигации (ПРМ GPS, ГЛОНАСС), данные по отказам бортовых систем с блока БСТО, данные текстовых сообщений, набираемых на клавиатуре пульта CDU, и пр. Устройство кодирует цифровые сообщения в поток цифровых данных, осуществляет частотную или фазовую манипуляцию колебаний поднесущей частоты символами цифрового сигнала - при передаче, и обратные преобразования (демодуляция и декодирование) - при приеме сигналов.

Пульт CDU представляет собой устройство - комбинацию экранного дисплея и клавиатуры. На экране дисплея отображается: сообщения, набираемые клавиатурой; сообщения, вызываемые из памяти CMU; метеоинформация; информация, получаемая по радиоканалам передачи данных.

Функциональные клавиши на лицевой панели пульта CDU (слева и справа от дисплея) используются для получения доступа к страницам меню, отображения информации и перемещения по многостраничным кадрам.

3.5.3 Адресно-отчетная система авиационной связи ACARS

В настоящее время большинство ВС оснащено оборудованием системы ACARS (англ. Aircraft Communication Addressing and Reporting System - адресно-отчетная система авиационной связи).

Система предназначена для передачи коротких, относительно простых сообщений об условиях проходимого этапа полета, изменениям плана полета, состоянии оборудования самолета и передачи разрешений, выдаваемых службами ОВД. По запросу с земли может быть отправлено сообщение о количестве пассажиров, остатке топлива, состоянии двигателей и др. Экипаж может запросить метеосводку с указанием конкретного аэродрома или района. Вся поступающая информация отображается на индикаторе (дисплее) пульта управления МФПУ, а также распечатана на принтере. Набор текстовых сообщений производится с помощью клавиатуры МФПУ. Некоторые сообщения, например, такие как: отрыв или касание ВПП, включение стояночного тормоза, неисправности бортового оборудования могут передаваться в автоматическом режиме.

В системе ACARS передача сообщений осуществляется либо через радиостанции МВ диапазона, либо через станции спутниковой системы связи.

Преобразование сообщений в цифровой код и частотная манипуляция поднесущей частоты управляющими символами осуществляется в устройстве аппаратуры организации связи CMU (см. рис. 3.12). А амплитудная модуляция колебаний несущей частоты частотно-манипулированным сигналом производится уже в передатчике радиостанции. На рис. 3.13 приведена данная процедура манипуляции колебаний поднесущей и модуляции несущей.



связь сотовый авиационный спутниковый

Частота поднесущей после манипуляции 1200 Гц и 2400 Гц. Скорость передачи данных составляет 2400 бит/с.

Примечание. По телефонному выходу приемника ОВЧ радиостанции сигналы ACARS прослушиваются как короткие "щелчки".

Передача сообщений происходит всякий раз, как только появляются данные для передачи, и выполняется в соответствии с адресом получателя, который указывает пилот при наборе текстовых сообщений. Но, прежде чем система включит режим передачи, она "прослушивает" канал, чтобы определить, не занят ли он. Если канал занят, система ждет в течение некоторого промежутка времени (50 мс) и затем вновь повторяет передачу. После успешной отправки данных (время передачи пакета данных сотни миллисекунд), система получит сигнал уведомления о том, что пакет данных получен адресатом. При отсутствии уведомления, выполняется повторная передача.

При приеме сообщений, частотно-манипулированные сигналы с выхода приемника радиостанции поступают в аппаратуру организации связи CMU, где преобразуются в цифровой код, который после операции декодирования, поступает для отображения на многофункциональный пульт CDU.

Система ACARS была введена в эксплуатацию с середины 70-х годов. Система оказалась успешной, но в настоящее время, особенно в условиях большой плотности движения ВС, ее пропускной способности уже недостаточно.

Поэтому ИКАО разработаны рекомендации по совершенствованию каналов связи [16].

Ряд стран уже начали поэтапный переход к использованию более современных методов передачи данных. Такими являются режимы передачи данных в ОВЧ диапазоне VDL-2 и VDL-4, а также использование ВЧ радиоканалов.

В системе передачи данных режимов VDL-2 и VDL-4, использующих радиостанции ОВЧ диапазона, ИКАО рекомендует применить:

- более совершенный модем, обеспечивающий скорость передачи данных 31500 бит/с (VDL-2) и 19200 бит/с (VDL-4);

- 8-ми позиционную фазовую (VDL-2) или частотную манипуляцию (VDL-4);

- уменьшить время ожидания освобождения канала связи с 50 мс до 4,5 мс (VDL-2) и до 1,25 мс (VDL-4):

- для исключения взаимных помех, в случае одновременной передачи несколькими станциями, каждой станции выделить свой временной интервал (слот) в пределах "суперкадра", длительность которого 60 с;

- уменьшить длительность передаваемого пакета данных до 16 мс (VDL-2) и до 13,3 мс (VDL-4);

- среднюю задержку передачи данных уменьшить с 8 с до 0,14 с (VDL- 2) и до 0,04 с (VDL-4).

Контрольные вопросы

1) От чего зависит пропускная способность линии связи в цифровых системах?

2) От чего зависит частота дискретизации при ИКМ?

3) В чем заключается квантование сигнала при ИКМ?

4) Что называется модемом?

5) Объясните принцип построения радиоканала с ИКМ.

6) Сравните ширину спектра АМн, ЧМн и ФМн сигналов.

7) От каких параметров управляющего сигнала зависит ширина спектра АМн, ЧМн и ФМн сигналов?

8)Что входит в состав канала связи режима S?

9) Назначение системы авиационной связи ACARS?

10) Назначение аппаратуры CMU в системе ACARS?

Раздел 4. Бортовые средства связи

4.1 Основные положения по организации связи в гражданской авиации

Организационная структура авиационной электросвязи состоит из [3]:

- авиационной фиксированной службы (AFS);

- авиационной подвижной службы (AMS);

- службы авиационного радиовещания;

- авиационной подвижной спутниковой службы (AMSS).

Авиационная фиксированная служба (AFS) предназначена для обеспечения электросвязи между стационарными пунктами связи органов ОВД, предприятий ГА и всех служб аэропортов и авиакомпаний. Связь осуществляется по сетям авиационной наземной электросвязи (AFTN). В этих сетях применяются средства проводной электросвязи, радиосвязи, радиорелейной связи, спутниковой электросвязи и др.

Авиационная подвижная служба (AMS) обеспечивает электросвязь (речевую и передачу данных) между ВС и органами ОВД, используя сети авиационной воздушной электросвязи. В качестве средств электросвязи применяются радиостанции ОВЧ и ВЧ диапазонов, а также спутниковые системы связи.

В соответствии с Регламентом радиосвязи МСЭ - Т [4], радиостанции ОВЧ должны работать в диапазоне 118 ч 137 МГц, ВЧ - от 2,8 до 22 МГц, а спутниковые системы - в диапазоне 1525 ч 1559 МГц (направление "космос - Земля") и диапазоне 1626,5 ч 1660,5 МГц (в направлении "Земля - космос").

Примечание. Радиостанции диапазона 118-137 МГц именуют также радиостанциями МВ (метрового диапазона), а 2,8-22 МГц - ДКМВ (декаметрового диапазона).

Независимо от этапа полета (взлет, маршрут или посадка) или зоны обслуживания диспетчерской службой, основным средством ведения радиосвязи являются средства ОВЧ диапазона.

Максимальная дальность связи средств ОВЧ диапазона ограничивается предельной дальностью видимости Dпр:

Dпр.[км] = 3,57·(vhC +vhA), (4.1)

где: hC - высота полета самолета, в м;

hА - высота антенны наземной радиостанции, в м.

Поэтому, в тех районах, где ОВЧ связь практически неосуществима, например, в отдаленных и океанических районах, а также на низких эшелонах полета, применяется ВЧ-связь.

В случае отказа бортовых радиостанций, возможна односторонняя радиосвязь на частотах дальних приводных радиостанций (ДПРС) и ненаправленных радиомаяков диапазона УВЧ (VOR), которые установлены на данном аэродроме.

Для особых случаев, когда требуется помощь аварийно-спасательной службы, выделяются специальные международные частоты ОВЧ и ВЧ диапазонов: 121,5 МГц, 123,1 МГц (для связи при операциях поиска и спасания), 243 МГц, 406-406,1 МГц, 3023 кГц, 5680 кГц, 8364 кГц.

На частоте 406-406,1 МГц работают специальные бортовые аварийные радиопередатчики (радиобуи), по сигналам которых, посредством искусственных спутников Земли, определяются координаты самолетов, потерпевших аварию.

Согласно с международными договоренностями, аварийно-спасательными службами могут применяться также частоты 500 кГц (радиотелеграфия) и 2182 кГц (в случае обращения за помощью к морской аварийно-спасательной службе).

Все переговоры по каналам авиационной подвижной службы автоматически записываются наземными средствами объективного контроля (магнитофонами).

Служба авиационного радиовещания обеспечивает:

- вещание для экипажей ВС авиационной метеорологической информации (VOLMET) и сообщений об опасных для полетов метеоявлениях (СИГМЕТ);

- вещание во время оперативного полетно-информационного обслуживания (FIS).

Авиационное радиовещание осуществляется средствами авиационной радиосвязи в диапазонах ОВЧ и ВЧ. Возможно, использование также телефонного канала системы VOR.

Для оперативного обеспечения находящихся в районе аэродрома ВС полетной и метеорологической информацией используются радиовещательные сети АТИС диапазона ОВЧ.

Авиационная подвижная спутниковая служба (AMSS) организуется в тех случаях, когда традиционные средства авиационной электросвязи не обеспечивают необходимой оперативности обмена информацией или же, когда возникают другие осложнения (передача информации на большие расстояния, над водными пространствами и т. д.).

4.2 Состав бортового оборудования связи

Бортовые средства связи предназначены для приема и передачи сообщений по каналам радиосвязи, ведения переговоров между членами экипажа, записи (регистрации) сообщений и переговоров, оповещения пассажиров и, при необходимости, трансляции развлекательных программ в салон пассажиров.

Состав оборудования связи магистральных ВС определяется требованиями ИКАО и зависит от класса ВС, ожидаемых условий эксплуатации, количества пассажиров, членов экипажа и др.

Для примера, в таблице 4.1 приведен состав оборудования связи самолета Ан-148 [6].

Таблица 4.1 - Состав оборудования связи самолета Ан-148

Примечание. Блок настройки радиосистем RTU-4220 обеспечивает централизованное управление системами радиосвязи и радионавигации самолета с отображением этой информации на дисплее МФПУ.

4.3 Бортовые радиостанции

4.3.1 Требования ИКАО к техническим характеристикам радиостанций

В таблице 4.2 приведены требования ИКАО и основные технические характеристики наиболее применяемых в гражданской авиации бортовых радиостанций [2].

Таблица 4.2 - Основные характеристики бортовых радиостанций

Наимен. параметра	МВ радиостанции	ДКМВ радиостанции
	Треб. ИКАО	"Баклан-5"	"Орлан-85СТ"	VHF-4000	Треб. ИКАО	"Ядро-1Г1"	"Арлекин-ДЕ"	HF-9000
Диапазон частот, МГц	118 -137	118 -135,975	118 -137,9917	118 -136,975	2,8-22	2-17,999	2-29,999	2-29,999
Класс излучения: -речевая связь - передача данных	А3Е	А3Е	А3Е	А3Е	J3Е	J3E, А3Е	АЗЕ/НЗЕJЗЕ	А3Е J3Е
	ФМ или ЧМ	-	J2D	J2D	ФМ	-	J2D	-
Сетка частот, кГц	8,33/25	25	8,33/25	8,33/25	1	0,1	0,1	0,1
Чувствит. приемника, мкВ		2,5	1,5			5 (А3Е) 3 (J3E)	4 (АЗЕ) 1 (JЗЕ)
Мощность передатчика, Вт		5	25ч40	18	400	100 (2ч12 МГц) 50 (>12МГц)	200(2ч3,1499МГц) 400 (>3,15МГц)

Примечание. Класс излучения - это совокупность характеристик излучения [4].

Класс излучения описывается тремя символами:

- первый символ характеризует тип модуляции основной несущей (амплитудная и ее разновидности, частотная, фазовая и др.);

- второй символ характеризует сигнал, модулирующий основную несущую (аналоговый, цифровой);

- третий символ - тип передаваемой информации (телефония, телеграфия, передача данных).

Так, например, излучение амплитудно-модулированных речевых сигналов относится к классу А3Е, а однополосных сигналов - к классу J3E.

В соответствии с требованиями ИКАО [2, 3], основным режимом работы радиостанций ОВЧ диапазона остается режим амплитудной модуляции (АМ) с двумя боковыми полосами (класс излучения А3Е), а радиостанций ВЧ диапазона - однополосной модуляции (ОМ) с верхней боковой полосой (класс излучения J3Е). Но, так как на некоторых самолетах еще эксплуатируются радиостанции ВЧ диапазона старого образца, с режимом АМ, то современная промышленность вынуждена производить радиостанции ВЧ диапазона и с режимом однополосной модуляции и режимом амплитудной модуляции. Например, в радиостанции "Арлекин-ДЕ" предусмотрен класс излучения АЗЕ/НЗЕ, т.е. прием речевых сигналов с двухполосной амплитудной модуляцией, а передача - с однополосной модуляцией и полной несущей (см. §2.2, режим ОМн).

Сетка частот современных радиостанций должна быть 8,33 кГц. Разрешается также применение радиостанций с сеткой частот 25 кГц.

Радиостанции должны обеспечивать также прием и передачу данных. В современных радиостанциях применяется пока класс излучения J2D - прием и передача сигналов от системы автоматизированного обмена данных методом амплитудной модуляции фазо- или частотно - манипулированными колебаниями поднесущей частоты.

4.3.2 Функциональное построение бортовой радиостанции

Функциональное построение бортовых радиостанций во многом определяется назначением, диапазоном частот, режимами работы (классами излучения), особенностями системы встроенного контроля проверки работоспособности, элементной базой и пр. Но обязательными элементами современной бортовой радиостанции являются: приемо-передающая антенна, антенный коммутатор АК, передатчик ПРД, приемник ПРМ, синтезатор частоты СЧ, пульт дистанционного управления ПДУ, встроенная система контроля ВСК. На рис. 4.1 приведена функциональная схема типовой радиостанции, состоящая из названных элементов.

При нажатии на кнопку "РАДИО", напряжение питания ("корпус" через нижние контакты кнопки) поступает на запуск передатчика ПРД и на подключение антенны в антенном коммутаторе АК. На рис. 4.1 коммутатор изображен как переключающее устройство с двумя положениями. Коммутатор представляет собой электронную схему (рис. 4.4) [12]. Основными элементами схемы являются два полупроводниковых диода D1 и D2. Поступающее напряжение питания открывает диоды. В этом случае, высокочастотный сигнал с выхода передатчика беспрепятственно проходит через первый открытый диод на антенну, второй же открытый диод шунтирует вход приемника ПРМ, что исключает возможность попадания сигнала с выхода передатчика на вход приемника. При отжатой кнопке "РАДИО", питающее напряжение снимается, диоды закрываются, и сигнал с антенны поступает на вход приемника.

Сигналы речевых сообщений с выхода микрофона поступают на вход передатчика через верхние контакты кнопки "РАДИО". Критерием исправности передатчика является прослушивание в телефонах своей передачи. С этой целью, в канале передатчика установлен детектор самопрослушивания Дс/пр, с выхода которого сигнал речевого сообщения поступает на оконечный усилитель приемника, и далее, после усиления, на телефоны гарнитуры.

Синтезатор частот СЧ является источником опорных высокостабильных колебаний. В передатчике колебания синтезатора СЧ используются в качестве колебаний генератора высокой частоты (ГВЧ) (рис. 2.1), а в приемнике - в качестве колебаний гетеродина (Г) (рис. 2.4). Выбор опорных частот в синтезаторе осуществляется с помощью системы дистанционной настройки, в соответствии с частотой, выставляемой на пульте ПДУ.

Пульт ПДУ предназначен для дистанционного управления радиостанцией. С помощью органов управления, расположенных на лицевой панели пульта, можно осуществлять выбор режима работы (класс излучения), оперативный контроль работоспособности, установку рабочей частоты, регулировку громкости и др. В комплектации некоторых радиостанций ПДУ может отсутствовать. В этом случае, управление может осуществляться, например, с пульта МФПУ блока настройки радиосистем RTU-4220.

Большинство современных радиостанций имеет встроенную систему контроля. Встроенная система контроля ВСК предназначена для автоматической проверки работоспособности радиостанции и отыскания неисправности с точностью до блока, заменяемого в условиях эксплуатации. Проверка работоспособности осуществляется путем подачи на определенные блоки радиостанции специальных тест-сигналов (шумовой сигнал, сигнал звуковой частоты, высокочастотные колебания) и оценки выходных параметров проверяемых блоков.

4.3.3 Назначение и принцип работы синтезатора частоты

Синтезатор частоты предназначен для формирования дискретной сетки частот высокостабильных колебаний.

По построению синтезаторы частоты делятся на синтезаторы прямого синтеза и косвенного синтеза сетки частот [7].

В синтезаторах прямого синтеза реализуются методы деления, умножения и преобразования частоты, с помощью которых из исходных колебаний частоты одного или нескольких кварцевых генераторов формируется множество колебаний (сетка частот). На рис. 4.2 показана идея функционирования синтезатора прямого синтеза с одним кварцевым генератором.

Рассмотрим работу такого синтезатора на примере. Предположим, частота колебания, формируемого кварцевым генератором КГ, составляет 10 кГц и коэффициент деления делителя частоты равен 10. В этом случае, сетка частот составит: