电磁波在民航中的应用,电磁波在民航中的应用论文

('民航飞机的通信系统通信系统的主要用途是使飞机在飞行的各阶段中和地面的航行管制人员、签派、维修等相关人员保持双向的语音和信号联络，当然这个系统也提供了飞机内部人员之间和与旅客联络效劳它主要分为：甚高频通信系统、高频通信系统、选择呼叫系统和音频系统。1.甚高频通信系统〔VHF：VeryHighFrequency〕使用甚高频无线电波。它的有效作用范围较短，只在目视范围之内，作用间隔随高度变化，在高度为300米时间隔为74公里。是目前民航飞机主要的通信工具，用于飞机在起飞、降落时或通过控制空域时机组人员和地面管制人员的双向语音通信。起飞和降落时期是驾驶员处理问题最繁忙的时期，也是飞行中最容易发惹事故的时间，因此必须保证甚高频通信的高度可，民航飞机上一般都装有一套以上的备用系统。甚高频通信系统由收发机组、控制盒和天线三部分组成。收发机组用频率合成器提供稳定的基准频率，然后和信号一起，通过天线发射出去。接收部分那么从天线上收到信号，经过放大、检波、静噪后变成音频信号，输入驾驶员的耳机。天线为刀形，一般在机腹和机背上都有安装。甚高频所使用的频率范围按照国际民航组织的统一规定在118.000～135.975MHZ，每25KHZ为一个频道，可设置720个频道由飞机和地面控制台选用，频率详细分配为：121.100MHZ、121.200MHZ用于空中飞行情报效劳；121.500MHZ定为遇难呼救的全世界统一的频道。121.600～121.925MHZ主要用于地面管制；值得注意的是通信信号是调幅的，通话双方使用同一频率，一方发送完毕，停顿发射等待对方信号。2.高频通信系统〔HF：HighFrequency〕是远间隔通信系统。它使用了和短波播送的频率范围一样的电磁波，它利用电离层的反射，因此通信间隔可达数千公里，用于飞行中保持与基地和远方航站的联络。使用的频率范围为2－30MHZ，每1KHZ为一个频道。大型飞机一般装有两套高频通信系统，使用单边带通信，这样可以大大压缩所占用的频带，节省发射功率。高频通信系统由收发机组、天线耦合器、控制盒和天线组成，它的输出功率较大，需要有通风散热装置。现代民航机用的高频通信天线一般埋入飞机蒙皮之内，装在飞机尾部，不过目前该系统很少使用。3.选择呼叫系统〔SELCAL〕它的作用是用于当地面呼叫一架飞机时，飞机上的选择呼叫系统以灯光和音响通知机组有人呼叫，从而进展联络，防止了驾驶员长时间等候呼叫或是由于疏漏而不能接通联络。每架飞机上的选择呼叫必须有一个特定的四位字母代码，机上的通信系统都调在指定的频率上，当地面的高频或甚高频系统发出呼叫脉冲，其中包含着四字代码，飞机收到这个呼叫信号后输入译码器，假设呼叫的代码与飞机代码相符，那么译码器把驾驶舱信号灯和音响器接通，通知驾驶员进展通话。4.音频综合系统〔AIS〕包括飞机内部的通话系统，如机组人员之间的通话系统，对旅客的播送和电视等娱乐设施以及飞机在地面时机组和地面维护人员之间的通话系统。它分为飞行内话系统、勤务内话系统、客舱播送及娱乐系统、呼唤系统。l〕飞行内话系统：主要功能是使驾驶员使用音频选择盒，把话筒连接到所选择的通信系统，向外发射信号，同时使这个系统的音频信号输入驾驶员的耳机或扬声器中，也可以用这个系统选择收听从各种导航设备来的音频信号或利用相连的线路进展机组成员之间的通话。2〕勤务内话系统：是指在飞机上各个效劳站位，包括驾驶舱、客舱、乘务员、地面效劳维修人员站位上安装的话筒或插孔组成的通话系统，机组人员之间和机组与地面效劳人员之间利用它进展联络，如地面维护效劳站位一般是安装在前起落架上方，地面人员将话筒接头插入插孔就可进展通话。3〕客舱播送及娱乐系统：是机内向旅客播送通知和放送音乐的系统。各种客机的旅客娱乐系统区别较大。4〕呼唤系统：与内话系统相配合，呼唤系统由各站位上的呼唤灯和谐音器及呼唤按钮组成，各内话站位上的人员按下要通话的站位按钮，那个站位的扬声器发出声音或接通指示灯，以呼唤对方接通。呼唤系统还包括旅客座椅上呼唤乘务员的按钮和乘务员站位的指示灯(二)短波通信〔高频通信〕详细介绍摘要:短波通信由于其天波传播特性,在通信领域具有其它通信手段无法替代的地位,特别是在民用航空地空通信中,短波通信对于航线覆盖与极地飞行,起着重要的保障作用。下面介绍了短波的传播方式与通信特点,并就短波通信在民用航空中的应用进展了阐述。关键词:短波通信;民航;短波地面站;数据链应用短波按照国际无线电咨询委员会(CCIR)的划分是指波长在10m～100m,频率为3MHz～30MHz的电磁波。短波通信又称高频(HF)通信,实际上,为了充分利用短波近间隔通信的优点,其实际使用的频率范围为1.5MHz～30MHz。由于短波通信的固有特点,长期以来,短波通信始终是军事指挥的重要手段之一,一直被广泛地应用于外交、气象、邮电、交通等各个部门,用以传送图像、数据、语言、文字等信息。同时,它也是海上航行和高空飞行的必备通信方式。短波通信是无线通信的根底,尽管目前无线通信新技术不断涌现,短波通信有逐渐退出通信领域的趋势,但是自身所拥有的优势和长处并不能被完全取代,在国际通信、防汛救灾、海难救援及军事等领域仍然发挥着重要作用。1.短波的传播方式民航通信中使用到的短波本质为无线电波,主要用于地面与飞机间的通信,其通信传播方式主要有以下三种:1.1地面波。地面波是沿着地球外表传播的波,它沿着半导电性质和起伏不平的地外表进展传播,一方面使电波的场构造不同于自由空间传播的情况而发生变化并引起电波吸收,另一方面使电波不像在均匀媒质中那样以一定的速度沿着直线途径传播,而是由于地球外表呈现球形使电波传播的途径按绕射的方式进展。1.2天波。天波是经过地面上空40~800公里高度含有大量自由电子离子的电离层的反射或折射后返回地面的电波传输方式。天波是短波的主要传播途径,可实现长间隔的传播,短波信号由天线发出后,经电离层的屡次反射,传播间隔可以由几百公里到达上万公里,且不受地面障碍物阻挡。在天波传播的过程中,途径衰耗、大气噪声、时间延迟、电离层衰落、多径效应等因素,都会造成信号的畸变与弱化,影响短波通信的效果。1.3直接波。直接波是从发射天线到接收天线之间,不经过任何发射,直接到达,电波就象一束光一样,所以有人称它为视线传播。由于民航中,飞机大多数时间都是在飞行,所以有些时候地、空之间的短波通信,实际上是可以靠直接波完成的。2.短波通信的特点与卫星通信、地面短波等通信手段相比,无线电短波通信有许多显著的优点:(1)短波通信无需建立中继站即可实现远间隔通信,(2)短波通信元器件要求低、技术成熟、制造简单、设备体积小、价格廉价,建立和维护费用低;(3)设备简单,目的小、架设容易、机动性强,即使遭到损坏也容易修理,由于其造价相对较低,可以大量装备,因此系统顽存性强。(4)电路调度容易,灵敏性强,可以使用固定设置,进展定点固定通信,也可背负或装入车辆,实现挪动中的通信。这些优点是短波通信被长期保存、至今仍被广泛应用的主要原因。同时,短波通信也存在着一些明显的缺点:(1)信道拥挤、频带窄;(2)短波的天波信道是变参信道,故信号传输不稳定;(3)大气和工业无线电噪声干扰严重;(4)天线匹配困难。3.短波通信在民航中的应用短波通信系统的主要用途是使飞机在飞行的各阶段中和地面的航行管制人员、签派、维修等相关人员保持双向的语音和信号联络,当然这个系统也提供了飞机内部人员之间和与旅客的联络效劳。3.1民航短波通信根本设备民航短波地空通信设备由短波单边带发信机、短波单边带收信机、遥控器及地空选择呼叫器组成,设备一律使用单边带抑制载波、模拟单信道无线工作方式。短波单边带发、收信机均采用全固态电路及频率合成技术,频率范围为2.8～22MHz,发信机功率不大于6KW。3.2民航短波通信地面站民航短波通信地面站系统由三部分组成:短波机房设备、天线和馈线以及操作台设备。短波机房设备作为大功率发射设备,通常设置在远端,以减少对其他电子设备的干扰以及对操作员安康的影响。操作台设备设置在操作终端附近,便于操作与管理。天线。天线的选择详细根据用途来确定:近间隔固定通信:选择地波天线或天波高仰角天线。点对点通信或方向性通信:选择天波方向性天线等。组网通信或全向通信:选择天波全向天线。车载通信或个人通信:选择小型鞭状天线。3.3短波地空通信数据链系统在民用航空领域,由于我国地理复杂、疆域辽阔、超短波网络尚不能实现完全覆盖,短波仍然是地空通信的主要手段。短波地空通信数据链系统作为民航数据通信系统的子系统,在当前兴起的极地飞行中,有效解决了飞行盲区问题,对飞行平安起着非常重要的保障作用。短波地空通信数据链系统用于航空器飞行中保持与基地和远方航站的联络。其系统构造由短波/超短波通信系统、卫星通信站、地空数据网及机载通信系统组成,短波地空通信数据链系统通过短波、超短波与卫星实现了近、中、远程地空实时话音和数据通信。〔三〕雷达以及二次雷达雷达：即用无线电的方法发现目的并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位〞。利用电磁波探测目的的电子设备。发射电磁波对目的进展照射并接收其回波，由此获得目的至电磁波发射点的间隔、间隔变化率〔径向速度〕、方位、高度等信息。1.工作原理：雷达的信息载体是无线电波。事实上，不管是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差异在于它们各自的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进展处理，提取有关该物体的某些信息。目的物体至雷达的间隔，间隔变化率或者径向速度，方位，高度等。我国的频率划分方法名称符号频率波段波长传播特性主要用途甚低频VLF3-30KHz超长波1KKm-100Km空间波为主海岸潜艇通信；远间隔通信；超远间隔导航低频LF30-300KHz长波10Km-1Km地波为主越洋通信；中间隔通信；地下岩层通信；远间隔导航中频MF中波1Km-100m地波与天波船用通信；业余无线电通信；挪动通信；中间隔导航高频HF3-30MHz短波100m-10m天波与地波远间隔短波通信；国际定点通信甚高频VHF30-300MHz米波10m-1m空间波电离层散射〔30-60MHz〕；流星余迹通信；人造电离层通信〔30-144MHz〕；对空间飞行体通信；挪动通信特高频UHF分米波空间波小容量微波中继通信；〔352-420MHz〕；对流层散射通信〔700-10000MHz〕；中容量微波通信〔1700-2400MHz〕超高频SHF3-30GHz厘米波10cm-1cm空间波大容量微波中继通信〔3600-4200MHz〕；大容量微波中继通信〔5850-8500MHz〕；数字通信；卫星通信；国际海事卫星通信〔1500-1600MHz〕极高频EHF30-300GHz毫米波10mm-1mm空间波在入大气层时的通信；波导通信名称符号频率波段波长传播特性主要用途3.二次雷达：主要用于航空管制，其工作形式是地面雷达向目的飞机发射雷达波，目的飞机以相应的方式应答。区别于一次雷达。二次雷达发射的脉冲是成对的，它的发射频率是1030MHz，接收频率是1090MHz，发射脉冲由P1、P2、P3脉冲组成，P1、P2脉冲间隔恒为2微秒，P1、P3脉冲间隔决定了二次雷达的形式。目前民航使用的是两种形式，一种间隔为8微秒，称为A形式又称为3/A形式〔识别码〕；另一种间隔21微秒，称为C形式〔高度码〕。接收脉冲由16个脉冲位组成，包含目的的高度，代码等内容。二次雷达系统的另一重要组成部分是飞机上装的应答机，应答机是一个在承受到相应的信号后能发出不同形式编码信号的无线电收发机，应答机在接收到地面二次雷达发出的询问信号后，进展相应答复。这些信号被地面的二次雷达天线接收，经过译码，就在一次雷达屏幕出现的显示这架飞机的亮点旁边显示出飞机的识别号码和高度，管制员就会很容易地理解飞机的位置和代号。为了使管制员在询问飞机的初期就能很快地把屏幕上的光点和所对应的飞机联络起来，机上应答机还具有识别功能，驾驶员在管制员要求时可以按下“识别〞键，这时应答机发出一个特别位置识别脉冲〔SPI〕，这个脉冲使地面站屏幕上的亮点变宽，以区别于屏幕上的其他亮点。',)