短波电台（共8篇）
短波电台 篇1
一、系统概述
短波通信具有通信距离远、使用灵活机动、组网性能好的独特优点。
短波自适应通信网是覆盖范围广、技术先进、安全可靠、自动化程度高的中远距离无线电通信网。该系统对于提高通信能力和应急通信能力, 都具有十分重要的意义。短波系统采用了新型自适应控制器, 并开发了相应的主控软件, 配合508综合业务终端使用, 大大提高了自动化程度和综合性能。
二、短波自适应的工作原理
短波自适应电台可以通过链路质量分析 (LQA) 和自动链路建立 (ALE) 两种重要手段使通信在最佳信道上进行。
2.1链路质量分析 (LQA)
链路质量分析是一种实时信道质量估计技术。对信道LQA就是对信道参数进行测量和分析, 然后对信道的质量进行评分并将信道从最佳到最差排序。通信时可根据LQA矩阵中各信道的排列次序, 择优选取工作频率。
船与基站主要进行点对点通信, 两个电台之间进行双向的LQA的基本过程如下:
第一步, 探测呼叫。主叫台通过某一信道向目标台发出探测信号 (包括主叫台和目标台识别地址的编码信号) 。目标台识别后, 接受并测量其信号质量, 进行评分, 并记录下来。
第二步, 应答。目标台在同一信道上向主叫台发出应答信号, 其中包含来自主叫台探测信号的质量评分信息。主叫台接受并记录该信息, 同时对来自目标台的应答信号的质量进行测量、评分和纪录。这样, 主叫台就掌握了通过该信道双向传输信号的质量评分, 从而得到该信道的质量总评分。
第三步, 确认。主叫台再次通过该信道向目标台发出信号, 其中包含对该信道的质量总评分信息, 从而保证主叫台和目标台关于该信道的质量评分记录完全一致。至此, 对一个信道的双向LQA过程结束。双方又开始对另一个信道按上述“探测呼叫——应答——确认”这三个步骤进行双向LQA。
对所有信道逐个进行双向LQA, 就可得到每个信道的质量评分, 然后双方均按评分的高低顺序, 将所有的信道排序, 并存入存储器中。
2.2自动链路建立 (ALE)
在工作过程中, 主呼台的自适应控制器根据LQA的结果, 在LQA表中选出最佳信道进行呼叫。一旦双方信道沟通, 两个电台均会发出“建链成功”声音, 通知操作员可以进行通信。若是在所有信道上均无法沟通信道, 主呼台将显示相应的提示信息。
被呼自适应电台处于扫描状态, 接收机则对已编程入本台地址的全部信道和本台所属网络地址的信道集合进行循环扫描。当在某个信道上接收到呼叫信号时, 工控便自动停止扫描, 并在该信道上向主呼台发射响应信息, 当再次收到主呼台的“认可”信息后, 就完成了自动链路建立。
三、基于自适应的短波监控系统
传统的单一手键报通信是以手键为终端, 由经过专业训练的报务员敲击手键发报完成报文通信, 属于人工终端, 存在着很多弊端。自适应技术实现了信道建立和沟通联络的自动化, 而要实现短波真正的自动化, 508终端的自动化也是必不可少的。
自适应短波通信系统既可以用于点对点通信, 也可以用于多点之间组网通信, 收发信机主要用于发送和接受数据, 工作种类有上边带、下边带、调幅话、等幅报。
自适应控制器是此系统所以实现自适应通信的核心装置, 它能不断的进行信道扫描, 从中选择最佳信道进行建链, 确保通信成功。在原系统的基础上, 设备增加了终端控制设备508终端, 从而结束了以往单一手键报操作的历史, 它可在短波信道上完成数据传输、传真、声码语音通信等多种业务。
通过计算机监控台和508终端得以利用软件实现对硬件的灵活控制, 该监控软件分为应用程序软件和控制软件两部分, 应用程序软件提供终端的用户界面, 完成各种用户功能, 实现对硬件设备的管理和设置。
屏幕画面简洁, 明确醒目, 操作起来很方便, 操作人员无需专门训练也能很快上手。
四、不足之处和应对措施
自适应电台有时链路建立时间太长, 为了发报, 常常需要等上很长的时间。链路建立时间跟LQA的评估速度和信道数有关。我们所能做的就是尽可能的减少信道数目优化选择频率。
五、结束语
短波通信系统自适应监控的实现, 大大提高了短波通信系统的自动化程度, 实际应用过程中, 灵活的使用频率, 将更有力保障短波通信任务的完成。
摘要：本文总结了短波自适应通信的实现过程, 并就在实际应用中发现的问题提出了应对措施。
关键词：短波通信,自适应短波电台,508短波综合业务终端,LQA,ALE
参考文献
[1]短波系统改造”技术任务书.2006年1月
[2]《短波自适应监控台技术规范书》.测通所, 2005年8月
短波电台 篇2
主要技术要求 2.1 主要功能
完成激励信号放大； 具有正反向功率检测功能； 具有驻波比检测功能； 具有温度检测功能； 具有自检功能。2.2 指标要求
（1）频率范围 ：30MHz～512MHz。（2）输入信号幅度：10dBm；
输入阻抗：50Ω。
（3）输出功率：48.5dBm±1dBm；
输出阻抗：50Ω。（4）增益：≥38dB。（5）驻波比：
输入驻波比：≤1.5：1；
（6）输出驻波比：≤2.0：1。（7）三阶互调抑制：≥30dBc。
（测试方法：功放输入载波偏移±600kHz双信号，产生的三阶互调产物，输出双信号电平，每个电平幅度分别为45dBm，峰包功率为满功率）（8）宽带噪声：偏离载波频率15％≤-75dBm/200kHz。（9）杂散：≥70dBc。（10）功率上升时间：≤10μs。
（11）供电：+24V。（18V-33V时增益功率变化±1.5 dB）
当＋24V工作电压下降至18V时，输出功率下降不超过1.5dB；当＋24V工作电压上升至33V时，功放应能正常工作，34V时不损坏，（允许出现保护）。（12）功耗要求：≤12A。
（13）温度检测输出：TFI=0.5V+TC×10mV/℃。（14）连续工作能力
功放常温发射30分钟，功率变化不大于1dB；
+65℃温度下天线口输出50W时连续工作1小时以上功放不损坏。环境适应性要求
工作环境：
工作温度：-40℃~+65℃；
储存温度：-50℃~+70℃；
湿
度：40%~70%。
质量保证期要求
使用寿命：不小于15年
可靠性要求
新型短波电台的若干关键技术论述 篇3
1 MIMO技术在短波通信中的应用进展
我国最早将MIMO技术应用于短波通信中的是清华大学的研究人员。当时进行这两种技术的结合主要是为了提高短波通信系统的容量和稳定性。但是当时的实践中所采取的信道条件较为理想,对于短波通信过程中信道的波动性以及相关性等没有进行充分的考虑。国外对于短波通信的主要研究方向是实验研究领域,通过进行一系列的实验来测试短波MIMO的可行性。从整体上来看,对MIMO技术在短波通信上应用的理论研究较少,本文主要从短波信道的建模入手,提出了相应的改进方法以及编码技术下行短波通信系统中的应用。
2 短波信道的传播特性
短波的传播方式主要有两种,分别是地波传播和天波传播。天波传播具有传输距离长,不易受到传输环境影响等优点,因此实际的应用更为广泛。但是短波天波传输的抗干扰性、衰落性等容易受到电离层特性的影响。所谓的电离层是指大气层受到太阳射线的照射,大气中的分子和原子中游离出自由的电子。一般,大气层中的电离层厚度可以达到上百千米,并位于距离地面60-80千米的高空中。电离层的每一层中电子密度都有所不同,在特定的高度上会出现极值。
2.1 短波信号在电离层中的传播特性
短波信道具有衰落性强、多效应等特点,尽管一般的无线信道中也存在这一现象,但是在短波信道中,这些特性表现的尤为明显。多效应现象是指在发射源发射了信号之后,信号在传输的过程中会有不同的传输路径和传输方式,从而产生时间长短不同的延迟以及不同程度的场强衰落现象。衰落效应则主要指短波通信的过程中,信号在电离层进行传播时其振幅会产生不同程度的变化。衰落现象主要有两种类型,分别是快衰落和慢衰落,两者的主要区别是信号波动的持续时间不同。快衰落的信号波动持续时间一般在几分之一秒,最多不会超过几十秒。慢衰落信号波动的起伏时间则可以达到一个小时以上。出现衰落现象的主要原因是电离层对信号进行了一定的吸收。要克服这一问题的主要方式是提高信号的发射功率。
2.2 短波信道的噪声和干扰
在实际的应用过程中,短波信道并不是纯净的,总是会受到一定的噪声干扰。根据噪声的来源不同,可以将其分为电台噪声、大气噪声、人为噪声等几种类型。电台噪声的产生原因是无线电台的工作频率与本电台的运行频率相近而产生一定的干扰现象。针对这种噪音,通常可以利用扩频技术来提高短波通信过程中抗电台的干扰能力。大气干扰主要是由一些极短恶劣的自然天气所导致的,例如沙尘暴、雷电等。这些自然现象会对电磁产生一定的干扰,从而影响了正常的短波通信。人为噪声则主要是由于人工运行的电子设备产生电磁干扰。与前两种噪声干扰相比,人为噪声具有较强的突发性,并且受到人类活动范围和工厂密度的影响。
3 MIMO预编码技术在短波通信中的应用
一直以来,短波通信的质量就受到时变和多普勒频移等因素的影响和限制,在通信的稳定性、信号传输的效率等方面长期都得不到提高。而随着近年来选频技术、调制解调等技术的发展和应用,短波通信的效率和质量也有所提升。但是与其他通信方式相比,短波通信在信号的传输速率上仍不够高,限制了其进一步的推广。为了有效的提升短波通信的数据传输效率,有必要开发和引进一些新的技术。
MIMO(multiple input multiple output)技术被成为多输入多传输技术。该技术在收发端都采用了多个天线进行信号的接收和发射,从而实现了在不增加系统发射功率以及信道带宽的情况下提高系统容量的要求。在信号发射前,先采用预编码技术对发射端的信号进行一系列的预处理,以降低在信号接收端检测过程的复杂性。在信号传输的过程中,则可以使用波束成形技术将发射信号集中于信道的特定方向上,以减少信号的衰变。MIMO技术和预编码技术的结合使用能够有效的提供信号的传输效率和稳定性,并且具有广泛的应用空间。但由于短波通信的效果容易受到电离层、收发信机位置等因素的影响,在对这些信号进行处理时,需要对这些因素进行综合的考虑。
3.1 多用户MIMO下行短波通信系统模型
一个由单基站和K个用户组成的多用户MIMO下行短波通信系统,基站配置,M根发射天线,假设,第k个用户配置根接收天线,基站的发射功率为P。
系统的信道为短波信道,其服从Rayleigh分布,我们假定用户之间的信道是相互独立的,则第k个用户接收到的信号为:
3.2 信道方向信息反馈
假设用户在接收端可以接收到完整的信道状态信息,信道估计的误差不予以考虑,用户k的信道方向信息为
4 结语
本文主要分析了短波在电离层中的传输特点,并结合短波信道具有贷款窄,时延长的特点,难以对信号的真实状况进行实时有效的反馈等特点,分析了MIMO技术在下行短波通信系统中应用的价值和方法。通过MIMO技术在下行短波通信中的应用,能够有效的改善短波信道的时变性以及多普勒频移性等。
参考文献
[1]张哲,程云鹏,唐垒.短波同步组网技术现状及发展趋势[J].通信对抗,2011(01):23-26.
[2]王俊江,柳文,焦培南.基于返回散射探测和干扰监测的短波通信实时选频系统[J].电子学报,2012(04):29-33.
短波电台 篇4
关键词：小功率短波电台,覆盖范围影响因素,采取措施,注意事项
1 前言
短波广播是依赖无线电波在空间传输的广播。对于不同功率的短波电台及短波不同的工作频段, 其短波的传播特性也各有不同, 因此所采用的传播方式也存在很大的差异。短波在传播过程中, 要受到电离层和短波电台周边各种电磁环境、自然环境的影响。
短波传输除了靠电离层反射传播外, 还能以地面波进行传播。短波在各种媒介质及媒介质分界面上传播时, 由于反射、折射、散射及绕射, 其传播方向会发生变化;由于扩散和媒介质的吸收, 其场强也会不断减弱。短波广播主要靠电离层传播, 其优点是传输距离远;缺点是电离层受季节, 昼夜, 太阳活动等因素影响变化, 因此短波的传播条件很不稳定, 能观察到深度的衰落, 必须采用专门的办法来克服。另外, 短波传播过程还有回波现象、漫反射现象、寂静区等特点, 为减少短波信号在传播过程中的能量损耗, 必须掌握短波传播的途径、特点及规律, 才能改善我们短波广播的覆盖效果。
短波传输途径可分为两种, 分别为地波传播和天波传播。沿地球表面传播的电磁波叫地面波, 简称地波, 地波传播距离及途径主要取决于地面介质的电特性。地波在传播过程中, 部分能量被大地吸收, 波长越短, 减弱越快, 地面对短波吸收越严重, 吸收的程度与电波的频率及地面介质结构有关。小功率短波电台的传播主要是靠地波方式进行传播。
天波传播是指由天线向高空辐射的电磁波, 它受到天空电离层反射或折射后返回地面, 天波传播是短波传输的主要传播途径。短波信号由天线发出后, 经电离层反射回地面, 又由地面反射回电离层, 可以反射多次, 因而传播距离很远, 而且不受地面障碍物阻挡。在天波传播过程中, 会受到路径衰耗、时间延迟、大气噪声、多径效应、电离层衰落等因素的影响, 造成信号的弱化和畸变, 影响短波广播的效果。大功率短波广播电台主要采用天波传输方式进行传播, 原因是天波的传播距离比较远。
2 如何提高小功率短波电台的覆盖范围
若要提高小功率短波电台的覆盖范围, 对于自然环境因素造成的, 我们是无法改变的, 但是我们可以通过电台的选址、天馈线系统场地的选择安装和改进、机房接地系统的完善以及天馈线与发射机之间良好的匹配等措施加以解决。
2.1 短波台天馈线系统的选择与安装
天馈线系统是整个广播发射系统的最为重要的组成部分, 是电磁信号相互转换的重要设备。天馈线系统的安装架设与调试, 直接影响着短波广播的覆盖效果。天线场地的正确选址以及天馈线的合理安装和调试, 可以有效提高短波的覆盖范围。
2.1.1 天线场地的选择及改善
短波电台短波信号的覆盖效果与天线场地的正确选取有很大的关系。架设天线, 除天线本身占用的面积外, 天线区前方应留有足够的场地用来反射电磁波;整个天线场地要求开阔、平坦、场地内的土壤应该有良好的导电性。而实际情况中, 天线场地的导电特性各异, 也不是无限的平坦。因此, 我们可以从技术上、经济上作适当处理, 尽量选择潮湿良好的土壤作天线场地。各种地面导电率与相对介电常数如表1所示。
天线选址时, 应尽量避免外部电磁环境的干扰, 须远离城市, 远离高压电源, 同时天线与天线间距离应尽量拉开, 减少天线间的相互电磁干扰。在技术要求范围内, 也应该尽量避开高大的建筑物、山峦等, 天线周围和天线底下, 也应避开大树或建筑物, 天线场地对四周障碍物的高低也有严格的要求。一般从天线底下地面的投影中心到障碍物定点的仰角, 不得超过天线在垂直面最大仰角的二分之一, 简单地讲, 就是从天线地面的投影中心到200m以外的障碍物不能超过20, 天线间距结构示意图如图1所示。
2.1.2 短波天线及工作方式的选择
发射机输出的射频信号功率, 都要通过天线以电磁波形式辐射出去。天线是整个发射系统的重要组成部分, 选择优良的天线, 可以节省数十倍的发射功率, 还能很好地净化电磁环境。短波天线的种类很多, 用途各异, 按方向性划分, 有全向天线、定向天线等;按电波极化分, 有水平极化、垂直极化和椭圆极化;按外形分, 有π形天线、T形天线、笼形天线等;按带宽, 又可划分为窄带天线和宽带天线。在不同场合、不同地形、不同用户分布等情况时, 应采用不同的天线形式。
根据小功率短波电台的短波传播方式及工程技术设计要求, 通常选用全向垂直极化的单极笼形宽带天线, 传播方式主要是靠地波传输, 当电场强度方向垂直于地面时, 此电波就称为垂直极化波, 原理如图2所示。
2.1.3 地网铺设方法的改进
对于乱石戈壁或土壤极干燥的场地, 需预先对场地进行处理。铺设天线地网前, 可以先在天线场地垫上50cm的黄土, 然后再铺设地网铜线, 最后再用30~40cm黄土将地网覆盖, 为增加天线区土壤的潮湿度, 可在天线区种上花草加装自动滴灌系统, 始终保持天线区土壤较为潮湿。潮湿的地面可作为良好的高频地, 由于潮湿地面导电电阻较小, 可以构成导电“镜面”, 当电场进入大地后, 很容易形成镜像天线。这样, 损耗电阻越小, 辐射电流就会越大, 从而提高辐射磁场, 电磁波的辐射效率大大提高, 镜像天线原理如图3所示。
电磁场的镜像原理是指位于无穷大的、理想导电平板上方空间的任何电荷产生的电磁场, 等效于原来电荷产生的电场叠加上由它的镜像电荷产生的电场。镜像天线就是根据电磁场的镜像原理形成的, 只要天线场地满足条件, 就有可能形成镜像天线。
2.2 改善机房设备的接地系统
发射机房各种电器设备一般都比较齐全, 所有电器设备都会辐射出很强的频谱脉冲的无用信号, 使机房内的电磁环境复杂化。良好的接地, 是使设备不受干扰而可靠工作的基础。但是很多广播台站机房设备的接地系统都是比较混乱的, 有的甚至零地不分, 地线既是电源的中性地, 又是保护地、信号地, 甚至避雷地也都连在一根接地线上。要使机房的无用电磁信号从源头上堵住, 使干扰信号对电台的影响减至最低, 必须对机房设备接地系统进行改善。
广播电台发射机系统的高频接地, 大多都采用方形接地铜板作高频接地体, 根据土壤的电阻率和铜板的面积, 就可以大概的计算出高频接地电阻值, 一般不大于2Ω。
短波广播台站的高频接地线是至关重要的, 高频接地实际上是整个发射机系统的重要组成部分。高频接地一般不能接到电源地或保安地上, 必须单独埋设。埋设接地体, 必须按有关标准进行, 中小机房的高频接地电阻值一般不大于2Ω, 大型机房和单用于接收的机房的高频接地电阻值一般不大于1Ω。
制作高频接地时, 接地柱和接地体之间, 必须用多股铜线、铜网或采用大截面的铜带连接, 才能起到良好的高频接地的作用。良好的高频接地是减小发射驻波和减小接收噪声的必要前提。为减少外界温度变化和冻土层对散流电阻和接地装置寿命的影响, 接地体埋入地下的垂直或水平接地体上端距离地面不小于80cm, 工程中通常采用2.5m左右深土坑。高频接地最好选择在潮湿的土壤地上, 有水的地方更好, 这有利于接地铜板与大地连接, 更好的降低接地电阻。如果没上述的这些有利条件, 我们可以对其进行预处理, 可在挖好的深坑内先垫50cm的黄土, 加入降阻剂, 注入水充分搅拌, 放入铜板, 使铜板与降阻剂充分接触, 再用降阻剂和黄土将铜板填埋起来, 制作方法如图4所示。
2.3 天馈线系统与发射机要有良好的阻抗匹配
2.3.1 天线的驻波比
当发射机、馈线和天线完全匹配时, 馈线上没有反射波, 只有入射波, 即馈线上传输的只是向天线方向行进的入射波, 这时, 馈线上各处的电压幅度与电流幅度都相等, 馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗;而当发射机、天线和馈线不匹配时, 也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时, 负载就只能吸收馈线上传输的部分高频能量, 而不能全部吸收, 未被吸收的那部分能量, 将反射回去从而形成反射波。
发射机与天馈线系统在不相匹配的情况下, 馈线上会同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方, 电压振幅相加为最大电压振幅Vmax, 形成波腹;而在入射波和反射波相位相反的地方, 电压振幅相减为最小电压振幅Vmin, 形成波节, 其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间, 这种合成波称为驻波。天线与馈线系统驻波较大时, 一部分功率被天线辐射出去, 变为有用的信号, 一部分功率则被天线反射回来, 变为热能消耗掉, 可见驻波越大, 天线辐射出的能量就越少, 短波辐射范围也随之降低。
反射波电压和入射波电压幅度之比叫反射系数, 记为Г:
上式中:ZL、Z0分别为负载阻抗和特性阻抗, V-I-为反射波的电压和反射波电流, V+I+为入射波的电压和入射波电流。
波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数, 也叫电压驻波比, 记为VSWR, 图5为电压驻波比示意图。
终端负载阻抗ZL和特性阻抗Z0越接近, 反射系数Г越小, 驻波比VSWR越接近于1, 匹配也就越好。驻波系数、反射系数、传输功率和反射功率的关系如表2所示。
2.3.2 发射机与天馈线系统的阻抗匹配
天线、馈线、发射机三者之间的匹配必须引起高度重视, 否则, 即使发射机、天线、馈线选得再好, 也可能会出现广播传播效果差的现象。匹配就是要求达到无损耗连接, 发射机、馈线、天线三者的高频输入输出阻抗一致。大多数短波发射机的输出阻抗都为50Ω, 必须选用阻抗为50Ω的射频电缆与发射机匹配。天线的特性阻抗比较高, 一般为600Ω左右, 短波宽带天线的特性阻抗稍低一点, 大约200至300Ω, 因此, 天线不能直接与50Ω的射频电缆连接, 中间须加阻抗匹配器。阻抗匹配器的输入端阻抗必须与射频电缆的阻抗一致 (50Ω) , 阻抗匹配器的输出端阻抗必须与天线的输入阻抗一致 (600Ω或200/300Ω) 。阻抗匹配器一般由电容、电感组成, 其最佳安装位置是与天线连为一体, 阻抗匹配器的结构原理如图6所示。
3 结论
为提高小功率短波台覆盖范围, 我们在选择台址时, 应尽可能选择平坦宽阔, 电磁环境良好, 土壤潮湿的场地。电台建成后, 我们可以通过文章中所提到的一些措施来改进小功率短波电台的覆盖范围。通过我台技术改造的实践证明, 上述措施, 已有效地提高了我台小功率短波广播传播的覆盖范围。
参考文献
[1]谢处方, 邱文杰.天线原理与设计.西北电讯工程学院出版社.
短波电台 篇5
近年短波电台在各种应急通信中应用越来越多, 而短波通信大多采用外接自动天线调谐器和高增益的窄带天线, 以实现通信效果的最佳化。实际使用时, 一般是短波电台给外置天线调谐器供电, 而且现在大多采用供电和通信在一根电缆上传输, 这样可有效降低实际操作时布线的难度, 提高操作便捷性。但由此引入一个问题, 即电台天线接口的供电问题。此接口需要在接入天线调谐器时, 供出天线调谐器所需的高压 (通常为24V) , 而接入各种射频测试仪器时, 不再供出直流电压。
2 阻抗检测法原理简介
短波天线调谐器射频输入阻抗一般约为2k欧姆, 而各种射频测试仪器及宽带天线的输入都采用50欧姆设计。所以, 可根据接入阻抗来判断是否向外提供电压。
根据电路原理知道, 在地参考点和一个高电动势之间串入两个电阻R1和R2, 如图1所示。若R1阻值固定, 则R2上压降随R2阻值的变化而变化。R2到地电压为:
可以看出, R1阻值固定后, R2阻值增大, 其电压也增大;若R2阻值减小, 则其电压也降低。本电路设计就是依据这个原理。
3 阻抗检测法电路设计框图
阻抗检测共分5个部分, 即阻抗电压检测电路、阻抗电压比较电路、触发控制电路、上电控制电路、电流检测电路。
阻抗检测电路, 主要完成阻抗电压的检测和获取;阻抗电压比较电路主要完成阻抗检测电压的比较, 并将比较结果输出;触发控制电路, 主要是完成JK触发器的功能, 其两路输入, 一是阻抗比较电路输出, 一是电流检测电路输出;上电控制电路, 主要电源电压的切换;电流检测电路, 主要完成接入设备的电流检测。若接入设备电流过小, 则切断输出高压。电路原理框图如下图2所示。
下面分别对电路设计进行分析。
3.1 设计分析
阻抗电压检测电路由稳压器、分压电阻组成;电压比较电路由三个基准比较器组成;触发控制电路由JK触发器和基准比较器组成;电流检测电路由电流取样、基准电压比较器组成。下面给出原理图。如下图3所示所示
3.1.1 稳压和分压
阻抗检测法的基础, 需要一个电压基准。此处采用一个稳压器, 将输入电压稳压到11.8V, 又采用R1 (13k欧姆) 和接口设备进行分压。
3.1.2 阻抗电压检测
若接口设备阻抗在适当范围 (700欧姆-3.3k欧姆) , 使检测电压在0.6V和2.4V之间, 则比较器N1和N2同时输出高电平, 比较器N3输出高电平, 触发N6输出高电平, 进而控制K1闭合输出24V。实际中, 天线调谐器输入阻抗一般约为2k欧姆, 所以满足700欧姆到3.3k欧姆这个阻抗范围。
当电台接入50欧姆宽带天线或50欧姆射频测试仪器时, 检测电压为0.045V, 低于0.6V, 比较器N1输出高, 而N2输出低, 最终两个比较器输出为低, N3输出低, 无法触发JK触发器, 触发器输出维持原来状态。而0.045V的接口输出电压, 对射频测试仪器不会造成损坏。
当检测电压高于2.4V时, N1输出低, N2输出高, 最终两个比较器输出为低, N3输出低, 无法触发JK触发器, 触发器输出维持原来状态。
3.1.3 电流检测
电台接入一个1k欧姆的电阻。首先通过检测, K1自动闭合, 提供出24V电压。当接入后, 通过的电感L1的电流约为0.024A, 而电感L1两端的取样电压差将很小, 不会使比较器N4输出较高电压, 继而N5输出高, 触发JK触发器, 使其输出低, 切断K1供电。
若接入的是天线调谐器, 首先通过检测, K1自动闭合, 电台给天线调谐器提供24V电压, 而天线调谐器上电后, 其工作电流一般约为0.5A, 导致电感L1两端的取样电压差将增大, 进而使N4输出高电平, N5输出低电平, 无法触发JK触发器, 触发器输出维持原来状态, 可为天线调谐器可靠稳定地提供24V电压。
3.2 需要注意点
3.2.1 电流取样中比较器N5初始状态
在电台加电, 检测阻抗电压时, 比较器N5输出需要维持低电平, 故需要在N4输出上进行电压切换。开始时, 为N5保证输入一个高电平, 使N5输出低, 使此路不会触发JK触发器。这样在保证初始检测时, JK触发器只有阻抗电压检测一路可以触发。
3.2.2 高频干扰问题
由于采用一根电缆给天线调谐器供电、通信, 并且射频功率信号也通过电台输出接口。所以, 在发射时, 射频功率可能会对电流取样造成影响, 进而触发JK触发器, 造成继电器断开, 使天调断电。工程上, 一般在电流取样处, 加适当滤波, 可解决此问题。
4 结束语
本文设计的短波天线接口电路, 经过分析并通过工程测试, 可以满足工程应用需求。
摘要：短波电台天线接口既要接入外置天线调谐器、各种宽带天线, 同时也要接入各种50欧姆射频测试仪器。为了使各种设备可靠安全地接入电台, 本文提出一种基于阻抗检测的设计, 并详细分析了此电路工作原理。经过工程测试验证, 满足了要求。
短波电台 篇6
短波通信是远距离传输的重要手段。短波电台作为短波通信的载体, 有着非常重要的作用。特别是在军事领域, 短波电台在传输战场信息等方面的能力高低往往是决定战斗胜负的关键因素。然而传统短波电台受短波信道固有缺点的限制, 传输速率比较低, 频带利用率也不高, 目前大部分短波电台的最高可靠数据传输速率一般只能达到2400bps, 并且抗干扰能力也不理想[1], 这在现代信息化战场条件下是严重制约军队战斗力发挥的。
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing:正交频分复用) 技术, 其子载波间保持相互正交, 子信道的频谱互相重叠, 可以最大限度地利用频谱资源。同时通过串并转换, 每个子载波上的数据符号持续长度相对增加, 降低了子信道的信息速率, 将频率选择性衰落信道转换为平衰落信道, 从而具有良好的抗噪声、抗多径干扰的能力, 适于在频率选择性衰落信道中进行高速数据传输[1]。因此, 将OFDM技术引入到短波电台改进方案的设计当中来, 可以有效地解决传统短波电台中存在的问题, 应用前景十分广泛。
1 OFDM技术的基本原理[2,3]
OFDM是多载波调制 (MCM) 技术的一种。
MCM的基本思想是把数据流串并变换为N路速率较低的子数据流, 用它们分别调制N路的子载波后再并行传输。因子数据流的速率是原来的1/N, 即符号周期扩大为原来的N倍, 远大于信道的最大延迟扩展, 这样MCM就把一个宽带频率选择性的信道划分成了N个窄带平坦衰落信道, 从而具有较强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力, 特别适合于高速无线数据的传输。OFDM是一种子载波相互混叠的MCM, 因此它除了具有上述MCM的优势外, 还具有更高的频谱利用率。OFDM选择时域相互正交的子载波, 它们虽然在频域相互正交混叠, 却仍能在接收端被分离出来。OFDM的系统框图如图1所示。
OFDM符号可以表示为:
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其中, N表示子载波的个数, T表示OFDM符号的持续时间, di是分配给每个子信道的数据符号, fi是第i个子载波的载波频率, |t|≤T/2是矩形函数。若此时令ts=0, 对信号s (t) 以T/N的速率进行抽样, 则得到下式:
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可以看到, sk等效为对di进行IDFT运算。同样, 在接收端, 为了恢复出原始的数据信号di, 可以对sk进行逆变换DFT得到:
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根据以上分析可以看到, OFDM系统的调制和解调可以分别由IDFT和DFT来代替。在实际应用中, 可以采用更加方便快捷的IFFT/FFT来降低系统的复杂度。
2 基于OFDM的短波电台改进方案设计
传统短波电台信息传输框图如图2所示。
传统短波电台一般采用离散多音频 (DMT) 调制解调方式对数据进行处理, 由于这种调制解调方式的各个子载波之间为了避免相互干扰, 必须留有一定的保护频带, 从而不能有效的利用频谱资源, 数据传输速率受到极大限制。同时为了克服短波信道固有的多径干扰, 还要采用复杂的均衡技术, 更是增加了系统的复杂度, 大大限制了短波电台的进一步发展。
由于OFDM技术具有频带利用率高、抗多径能力强的先天优势, 将其引入到短波电台的技术改进体制当中来, 可以有效增强短波电台的性能。
基于OFDM的短波电台改进方案框图如图3所示。
在发送端, 计算机数据终端通过RS-232接口将数据传送给OFDM调制模块, 该模块完成数据的基带调制, 调制好的基带信号经短波电台模拟角调制后, 经过一系列混频、滤波等处理后, 形成射频信号, 最后由天线发射出去。在接收端, 短波电台将经由天线接收到的信号解调为基带信号, 送给OFDM解调模块进行基带解调和相关的数字处理, 最后将解调后的数据经RS-232接口送给计算机数据终端。
3 短波电台改进方案的可行性分析
从改进方案框图上看, 本方案最关键的部分即为OFDM调制解调模块的设计与实现, 也即基带处理部分, 基带处理部分的性能直接影响短波电台技术改进的程度。故可以对基于OFDM的基带调制解调部分进行仿真, 来验证此方案的可行性。
3.1 短波电台改进方案的基带传输模型
短波电台改进方案的基带传输模型[4]如图4所示。
由于传统短波电台限制的频带为300～3000Hz, 最高可靠数据传输速率为2400bps, 所以此处仍取OFDM调制解调模块的系统带宽为2.7kHz, 用以控制输入到短波电台音频接口的音频带宽, 保证信号不被滤波器滤除产生失真。为了验证加入OFDM调制解调模块后, 改进电台的性能提升, 此处设定系统的数据传输速率为9600bps。根据基带传输模型, 利用Matlab中的Simulink模块, 建立了系统仿真模型。其中, 信源采用Bernoulli Binary发生器, 信道编解码器采用的是RS (15, 11) 编码及解码器。数字调制采用256QAM调制, 对应解调也是256QAM解调, 子载波数为64。采用瑞利衰落信道和高斯白噪声信道相加来模拟短波信道, 因为短波信道的时延扩展一般在2～3ms左右, 最大可达8ms[5], 这里多径延迟设为2ms。
3.2 短波电台改进方案的可行性分析
为了验证该短波电台改进方案的可行性, 对加入OFDM调制解调模块的传输性能进行了仿真, 并将得到的数据保存到工作区, 绘制出系统的信噪比-误码率曲线如图5所示。
传统的短波电台要求在传输速率为2400bps、SNR为9dB时, 误码率要低于10-4, 而从图中可以看出, 采用OFDM技术改进后, 在传输速率为9600bps, SNR为9dB的条件下, 误码率接近于10-5。由此可见, 基于OFDM的改进短波电台比传统的短波电台具有更好的误码率性能。从而验证了通过加入OFDM调制解调模块对短波电台进行改进的方案是可行的。
4 结束语
本文在阐述了OFDM技术基本原理的基础上, 提出了一种基于OFDM的短波电台改进方案, 并对其进行了基带仿真和分析, 验证了此方案的可行性。下一步的工作既是选择合适的OFDM调制解调开发平台, 完成OFDM全代码的编程实现, 并针对短波信道这一特定环境, 设计出更加符合此电台改进方案的系统参数以及OFDM的PAPR抑制、同步、信道估计等算法, 进一步提高短波电台的性能。
参考文献
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短波电台 篇7
一、短波电台概述
防空通信与军用通信中最常见的即为短波通信, 是军用通信的重要类别。随着科技的发展, 空袭斗争在优化演变, 然而, 防空通信系统作为军事力量不可缺少的力量, 在目前也成为了人们研究最多的话题。
1、概念。
波长在10~100m间, 频率为3~30兆赫间的, 并被用于传输通话、移频报和等幅报等的无线通讯装置就是短波通信电台。在发展过程中, 由于频率划分的评定, 使得在短波电台中形成了以高频无线通信技术为基础, 一体化的综合性工作流程。
2、应用优势。
被广泛称为高频无线通讯的短波通信, 有着强抗干扰能力, 与抵抗灾害能力的通信方式。在经历灾害或战争时, 很多通信网络通信设施都会被破坏, 但是短波通讯频率高、信号强, 破坏对它的影响不大, 使得此技术得到空前发展。
3、应用范围。
应用范围广泛, 甚至涉及到每个领域, 在政府、军事、导航等中都起到了重要作用, 已经成为了一个重要的语言文字图像的传播工具。信号强、稳定性好、抗干扰能力强, 使之成为远距离传送的重要手段。
二、短波通信电台在人防通信中的重要作用
1、有助于实现现代化的防空通信。
作为群众性技术, 也是灾害或战时信息传播的主要路径, 可保障落实战争策略与指令的传递。战争阶段, 军队有关的防空部通报空中状况, 对人民的防空通信起到了保障与指导作用, 战时方位, 是做好城市防空的基础, 综合工作, 更加可以建立起协调、全面又系统的通信系统模式。
2、信息传输的优势。
信息通信技术的重要性, 在社会发展的过程中, 不断被肯定, 其能量吸收小, 但传播迅速、灵活, 不断地改进与创新, 使得通信质量得到了迅速提升。为传送通信方式, 做到对距离要求低, 即使有了更先进的微波通信与光纤通信, 也代替不了的重要通信手段。对卫星拦截技术的成熟, 短波技术又具有不易被摧毁的电离层, 抗毁性能好, 造价低, 设备简单, 体积小, 又容易部署, 比较灵活, 成为了通讯方式中不可或缺的部分。
3、抗干扰优势。
短波通信是一种典型随机的参量信道, 靠天波地波传播, 地波稳, 通过对电离层反射形成天波, 整体随时间空间、无线电波的频率随机变化, 产生振幅的衰落、电磁干扰等现象, 都是由于太阳运动与地磁影响等外界因素的影响而造成的, 所以难以预测且又影响着短波通信的质量与可靠性, 为了避免过多干扰, 达到最佳的通信效果, 不宜传输高速率数据。
三、短波通信电台在人防通信中的应用
1、使用条件。
根据用途与使用条件可以将短波通信电台划分为固定式电台、车载式电台与便携式电台等。战略通信中采用固定式电台, 性能好, 功率高, 有着不可替代的作用。
2、适用范围。
移频报、等幅报或传送话音等均需要短波电台服务。电话信号的传送, 需要短波电台利用单边带调制与振幅调制;在传播电信信号时, 以采用振幅键控或以移频键控 (数字频率控制) 为主。随被传送信号变化的高频振幅信号的振幅调制, 组成有三:上边带、下边带、载频。单边带调制, 仅发射一个边带。在上边带与下边带之间包含了被传送的信息, 且每个边带都有完整的被传送信息。单边带电台和调幅电台相比较, 可以有效地节约功率、节省频率等。短波电台占有重要地位的原因主要因为设备简单, 进行远程通信时使用功率小, 但是不足的是稳定性不高, 通讯路径中信号不稳定, 信息容量小。所以在短波通信电台中采用了实时频率检测、分集接收, 为进一步提高短波通讯稳定性与可靠性, 电报终端利用了压缩扩展设备, 电话的终端也利用了压缩扩展设备, 提升了整个设备的抗干扰能力。
3、天线架设.
三线式天线全频段短波基站天线, 对距离要求不高的可以保持很好通信效果的通信方式。辐射效率高且工作频率大。其有两种架设方式, 适用于不同途径。三线“倒V”架设, 适用于中心站对各方向的通信, 可以兼顾水平竖直的极化波。三线平拉架设, 适合点点对称, 点面对应的通信, 两侧高度以1/4波长效果最佳。
四、结语
作为重要通信方式的短波通信, 以体积小、结构简单等优势, 成为了远程通信方式中的理想方式, 既是人们防空袭斗争的“杀手锏”, 又在在多方面发挥了重要作用, 随着其越来越重要的使用地位, 作为通信枢纽, 将会得到大跃进发展。
摘要：为抓好通信建设, 需要以实现人防信息化建设为基础, 实施科学化与现代化人防指导。一旦遭受灾害或战争, 各种网络系统将会被破坏, 而短波通信的抗摧毁能力是无与伦比的。短波通信与卫星通信比较, 运行成本低, 还不需付费。
关键词：短波通信,人防通信,重要作用
参考文献
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[2]吕辉, 贺正红, 防空指挥自动化系统原理[M], 西安电子科技大学出版社, 2003;
短波电台 篇8
随着以“可靠性为中心”的维修工作不断深入，对主最低设备清单的要求更加强烈。超短波电台作为飞机重要的通信系统之一，其最低设备清单是以分系统为单位给出的，这在实际的应用中是远远不够的。
为减少抢修备件的储存量，提供维修数据库，提高抢修能力和机动能力，对飞机超短波电台主最低设备的研究是非常必要的。彩色Petri网(CPN)具有令牌颜色和层次网络的特点，可以对各种大型复杂系统进行建模和仿真，另外一个成熟而功能强大的CPN建模仿真工具CPN-tools也为CPN建模工具的发展提供了良好的保障。
本文运用CPN建模工具对飞机超短波电台进行了建模分析，并运用CPN-Tools仿真工具实现模型的仿真运行，所得出的结果既有利于查询，又有利于其他计算机处理系统的数据应用。
1 超短波电台建模
1.1 针对系统的假设
(1)系统中所有电源输入、接地线以及线路板都默认正常，在系统描述中不考虑在内;
(2)系统中的普通连接线不考虑在内，高频电缆等特殊联接元件考虑在内;
(3)非本系统的元件输入/输出只考虑输入/输出情况，不考虑于系统作用;
(4)为减少建模中元件的个数，按系统功能对相关、无分支的设备元器件作为一个部件考虑;
(5)因为只考虑系统的设备的情况，因此研究时只选取相关功能的一部分，基本要求是包括所有的系统元件，而功能显示力求简单。
超短波电台具有接收和发信的功能，而分析时只考虑接收功能。
1.2 系统元件编号
为方便结果对照分析，便于以后扩展，元件编码取三位数字，如表1所示。
1.3 结构形式描述
通常情况下飞机上装有两套电台，可实现飞机与飞机、飞机与地面电台之间近距离话音通信。该电台具有双收和救生功能。共两套，其中一套的结构描述如图1所示。
1.4 建模与程序设计
实现主最低设备清单的输出是由颜色设置(Colour sets)中一项字符串变量实现。字符串变量在运行的过程中自动记录工作元件，当系统能完成所设定的功能后，模型会利用CPN-ML语言编制的代码段将所有可执行元件的字符串变量值记录到相应文本文件中。建立CPN模型图如图2所示。
模型声明如下：
2 仿真结果
在CPN-tools1.2.2仿真工具中运行所建的CPN模型，可以在CPN模型所在的目录中形成文本文件。按要求保障系统所有功能，但不包括系统的冗余设备仿真，将文本文件中的内容进行整理，得到仿真结果如表2所示，其最低设备清单具有2个选择。
3 结语
利用该仿真方法模型可以扩展到飞机整个无线电甚至所有系统，形成飞机的主最低设备清单。一方面可以有效减少试验、检查的次数，另一方面可以避免不必要、重复的计算工作，从而提高最低设备研究的效率。
摘要：主最低设备清单是科学维修体系的重要组成部分,彩色Petri网具有令牌颜色和层次网络的特点,可以对各种系统进行建模和仿真。将建模仿真技术应用到主最低设备研究中,飞机超短波电台具有接收和发信的功能,分析时只考虑接收功能,在对系统进行假设、对结构形式进行描述的基础上,对系统元件进行编号,结合CPN模型语言的优势,并用CPN对超短波电台进行了建模,进行了程序设计。最后运用CPN tools工具对所建模型进行了仿真,给出了仿真结果,可供分析、对比研究。
关键词：超短波电台,Petri,主最低设备清单,CPN
参考文献
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