РАЗДЕЛ 1 Основные понятия электросвязи
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
КИРОВОГРАДСКАЯ ЛЕТНАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНОГО АВИАЦИОННОГО УНИВЕРСИТЕТА
Хафизов А.В.
РАДИООБОРУДОВАНИЕ
Часть 1
СРЕДСТВА
АВИАЦИОННОЙ СВЯЗИ
Учебное пособие
Кировоград
201 3
УДК 629.7.052
ББК 39.56
Ха 12
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за напрямом підготовки «Аеронавігація» та «Обслуговування повітряних суден» (лист №1/11-18272 від 27.11.2013)
Радиооборудование. Часть 1. Средства авиационной связи: Учебное пособие / Хафизов А.В. – Кировоград: КЛА НАУ, 2013. – 136 с.
ISBN 978-966-7878-47-4
Ил. 77, табл. 8, лит. ист. 30.
Изложены основы теории передачи речевых сообщений и передачи данных по каналам авиационной подвижной воздушной службы (AMS) и спутниковой службы (AMSS).
Рассмотрены принципы построения авиационных радиостанций и аппаратуры внутрисамолетной связи на уровне функциональных и структурных схем, а также основные технические характеристики, органы управления и индикации, порядок проверки работоспособности современного бортового оборудования связи.
Приведены рекомендации ИКАО по принципам организации авиационной электросвязи и основным техническим характеристикам бортовых средств связи.
Пояснены принципы организации систем сотовой и спутниковой связи, как основы единой глобальной системы широкополосной связи.
Учебное пособие предназначено для курсантов факультета летной эксплуатации КЛА НАУ при изучении оборудования в соответствии с учебной программой «Радиооборудование», а также для студентов других авиационных учебных заведений.
Рецензенты: Кравченко Ю.В.- профессор кафедры применения космических систем и геоинформационного обеспечения Национального университета обороны Украины, д.т.н., профессор;
Осадчий С.И. – зав. кафедрой автоматизации производственных процессов Кировоградского национального технического университета, доктор технічних наук, профессор.
Рассмотрено и рекомендовано для издания и использования в учебном процессе решением кафедры авиационного оборудования, протокол № 3 от 23.10.2012 г.
ISBN 978-966-7878-47-4
© Хафизов А.В., 2013
 |
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 5
РАЗДЕЛ 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ............................. 7
1.1 Информация, сообщение, сигнал................................................... 7
1.2 Преобразователи сообщений и сигналов....................................... 7
1.3 Электрические сигналы: классификация, параметры.................. 13
1.3.1 Понятие спектра сигнала........................................................... 14
1.3.2 Спектр периодической
последовательности прямоугольных импульсов............................... 17
1.4 Понятия системы связи, канала связи и их классификация......... 21
РАЗДЕЛ 2 РАДИОКАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ РЕЧЕВЫХ СООБЩЕНИЙ.... 25
2.1 Радиоканалы с амплитудной модуляцией................................... 25
2.2 Радиоканалы с однополосной модуляцией.................................. 33
РАЗДЕЛ 3 РАДИОКАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ............................... 38
3.1 Основные положения теории передачи данных.......................... 38
3.2 Метод импульсно-кодовой модуляции (ИКМ)............................ 40
3.3 Способы манипуляции в цифровых радиоканалах..................... 43
3.4 Структурная схема радиоканала с ИКМ..................................... 50
3.5 Радиоканалы передачи данных
в авиационной подвижной службе (AMS)......................................... 51
3.5.1 Назначение и структура системы передачи данных................ 51
3.5.2 Состав бортовой системы передачи данных............................. 55
3.5.3 Адресно-отчетная система авиационной связи ACARS........... 56
РАЗДЕЛ 4 БОРТОВЫЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ............................................. 59
4.1 Основные положения по
организации связи в гражданской авиации....................................... 59
4.2 Состав бортового оборудования связи........................................ 61
4.3 Бортовые радиостанции................................................................ 62
4.3.1 Требования ИКАО к техническим
характеристикам радиостанций......................................................... 62
4.3.2 Функциональное построение бортовой радиостанции............ 63
4.3.3 Назначение и принцип работы синтезатора частоты............... 65
4.3.4 Особенности построения
структурных схем бортовых радиостанций...................................... 66
4.3.5 Назначение органов управления и
порядок проверки работоспособности радиостанций...................... 72
4.4 Аппаратура внутрисамолетной связи:
назначение, принципы построения..................................................... 79
4.5 Бортовые устройства записи речевых
сообщений (речевые регистраторы)................................................... 85
4.5.1 Назначение и принцип действия................................................ 85
4.5.2 Требования ИКАО и основные
характеристики бортовых регистраторов......................................... 87
4.5.3 Комплект, особенности, органы управления и индикации...... 87
РАЗДЕЛ 5 СИСТЕМЫ ШИРОКОПОЛОСНОЙ СВЯЗИ........................... 92
5.1 Сотовые системы связи................................................................. 93
5.1.1 Назначение и принцип организации сотовой связи................. 93
5.1.2 Состав и функционирование сотовой системы связи............... 94
5.1.3 Технологии множественного доступа....................................... 98
5.1.4 Стандарты и технологии.......................................................... 102
5.2 Спутниковые системы связи....................................................... 109
5.2.1 Назначение и состав спутниковых систем связи..................... 109
5.2.2 Структура построения сетей спутниковых служб.................. 113
5.2.3 Основные факторы, влияющие
на качество спутниковой связи......................................................... 123
5.2.4 Характеристика спутниковых систем связи............................ 126
РАЗДЕЛ 6 СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА
ПОИСКА И СПАСАНИЯ COSPAS-SARSAT.......................................... 127
6.1 Назначение и состав системы COSPAS-SARSAT...................... 127
6.2 Принцип определения местоположения
радиобуя в системе COSPAS-SARSAT............................................ 128
6.3 Перспективные направления развития COSPAS-SARSAT....... 129
6.4 Аварийный радиомаяк АРМ-406П............................................ 129
6.5 Аварийный радиомаяк АРМ-406АС1........................................ 131
Список сокращений........................................................................... 133
Библиографическое описание........................................................... 134
Введение
Средства связи являются составной частью радиотехнического оборудования самолета, и предназначены для передачи и приема информации. Своевременность, достоверность, целостность и непрерывность передачи и получения информации, являются критериями надежной связи. Надежная связь - это обязательный и необходимый компонент обеспечения регулярности и безопасности полетов.
В системе «оператор-средство связи», важной составляющей в обеспечении надежной связи, является оператор, точнее его действия по включению, настройке, проверке работоспособности, применению других способов и, быть может, резервных вариантов передачи и приема информации. Все эти действия, рассматриваемые в комплексе, назовем грамотной эксплуатацией.
Грамотная эксплуатация средства связи летным экипажем, возможна при условии:
- твердых знаний по решаемым задачам, техническим характеристикам средств авиационной связи, условиям их применения и эксплуатации;
- понимания «процессов преобразования», которые происходят в аппаратуре связи, структуры ее построения, особенностей режимов работы, а также воздействия органов управления и регулировок на ее возможности;
- умения проводить анализ и оценку влияния отказа или неисправности некоторых элементов аппаратуры на ее работоспособность в целом;
- осознанного выполнения проверки работоспособности аппаратуры перед полетом и эксплуатации ее в полете.
Под «процессами преобразования» понимаются процессы, связанные с преобразованием электрического сигнала, в форму и параметры которого, «закладывается» информация. Поэтому, в разделах 1 и 3 рассматриваются параметры аналогового и цифрового сигналов. Особое внимание уделяется понятиям ширины спектра сигнала и полосы пропускания канала связи, так как, достоверность принятой информации во многом зависит от согласованности параметров сигнала и канала связи.
На самолетах, эксплуатируемых в настоящее время, применяется довольно обширный перечень оборудования связи, среди которого встречается оборудование, установленное еще в 60-е годы прошлого века, и оборудование, изготавливаемое современной промышленностью. Поэтому в учебном пособии, наряду с рассмотрением современного оборудования связи, рассматривается также, в плане обзора, и «устаревшее», которое еще применяется на большинстве самолетов отечественного производства.
Учитывая переход современных средств коммуникации на цифровые способы передачи информации, а в перспективе на единую глобальную систему связи, в учебном пособии рассматриваются вопросы теории передачи данных, организации и применения системы передачи данных в гражданской авиации (система ACARS, каналы связи режима S, каналы спутниковой системы связи). Причем, технологии и стандарты связи, включая способы множественного доступа, применяемые в спутниковых системах, во многом схожи с наземными сотовыми системами связи. Поэтому при изложении материала по принципу работы спутниковых систем, приводятся ссылки на рассмотренные, похожие принципы в сотовых системах.
Структура пособия и включенный в него учебный материал, базируется на полученных курсантами знаниях по теории распространения радиоволн, работы антенн, схем усилителей, модуляторов, детекторов и элементов (диодов, транзисторов и др.), образующих данные схемы.
РАЗДЕЛ 1 Основные понятия электросвязи
1.1 Информация, сообщение, сигнал
В общем случае, информация есть совокупность сведений о каких-либо событиях, явлениях или предметах. Задача электросвязи состоит в том, чтобы передать информацию от отправителя к получателю. Информация передается в виде сообщений, т.е. сообщение – это форма представления информации, предназначенная для передачи.
Различают оптические (телеграмма, письмо, фотография) и звуковые (речь, музыка) сообщения. Документальные сообщения наносятся на определенные носители (например, на бумагу). Сообщения, предназначенные для обработки в компьютерных системах, называют данными.
Сообщения могут быть представлены множеством своих элементов. Если сообщение состоит из конечного числа элементов, например, из совокупности букв и цифр, то такое сообщение называется дискретным. При бесконечном числе элементов - сообщение является непрерывным. Примером непрерывного сообщения может служить речевое сообщение.
В электросвязи передача сообщений осуществляется с помощью электрических сигналов. Электрический сигнал является носителем или транспортировщиком сообщения.
Таким образом, для передачи сообщений от источника к потребителю сообщений, следует преобразовать сообщения в электрические сигналы, затем организовать передачу сигналов, их прием и выполнить обратное преобразование принятых сигналов в исходное сообщение.
1.2 Преобразователи сообщений и сигналов
Существуют различные способы преобразования звуковых и оптических сообщений в электрические сигналы и преобразования электрических сигналов в сообщения. Не вдаваясь в детали рассмотрения всех способов преобразования, остановимся лишь на принципе действия некоторых преобразователей звука и изображения.
Преобразование звука
Прибор для преобразования звуковых колебаний (переменного звукового давления) в электрические сигналы называется микрофоном [8].
По способу преобразования звуковых колебаний в электрические, различают микрофоны угольные, пьезоэлектрические, электромагнитные, динамические и конденсаторные.
Наиболее простым является угольный микрофон (рис. 1.1), принцип действия которого, основан на изменении электрического сопротивления угольного порошка, вследствие изменения его плотности при колебательных движениях мембраны. Изменение сопротивления приводит к образованию переменного напряжения или тока, изменяющегося в такт со звуковыми колебаниями. Изменяющееся по величине напряжение или ток является электрическим сигналом.
Рис. 1.1 Устройство угольного микрофона: Рис. 1.2 Устройство телефона:
1-металлическая мембрана; 2-корпус; 1-электромагнит;
3,6-электроды, 4-угольный порошок; 2-постоянный магнит;