民机通信导航与雷达 第七章 空中交通管制应答机ppt课件

1、理解离散寻址信标系统的基本工作原理；理解离散寻址信标系统的基本工作原理；课时分配课时分配5 5学时学时 空中交通管制，其目的是有序地组织和实施空中交通，防空中交通管制，其目的是有序地组织和实施空中交通，防止飞机相撞，保证飞行安全，同时提高航空交通繁忙空域，主止飞机相撞，保证飞行安全，同时提高航空交通繁忙空域，主要是中心机场的利用效率。要是中心机场的利用效率。 空中交通管制系统可分为数据获取系统，数据远距传输系统，空中交通管制系统可分为数据获取系统，数据远距传输系统，数据处理显示系统和空地通信系统。数据处理显示系统和空地通信系统。 空中交通管制应答机空中交通管制应答机ATC TRANSPONDE

2、RATC TRANSPONDER是保证飞机在繁是保证飞机在繁忙空域中飞行和进行着陆过程中的安全的重要设备之一。它的功忙空域中飞行和进行着陆过程中的安全的重要设备之一。它的功用是向地面管制中心报告飞机的识别代码和飞机的气压高度。现用是向地面管制中心报告飞机的识别代码和飞机的气压高度。现代机载应答机则是机载防撞系统的主要组成设备之一，它可以利代机载应答机则是机载防撞系统的主要组成设备之一，它可以利用数字形式传送更为广泛的信息。机载应答机是和地面二次雷达用数字形式传送更为广泛的信息。机载应答机是和地面二次雷达配合工作的，所以有时候把它叫做二次雷达应答机。配合工作的，所以有时候把它叫做二次雷达应答机。

3、 空中交通管制雷达信标系统也可以称为航管二次监视雷达系空中交通管制雷达信标系统也可以称为航管二次监视雷达系统。通常，把系统的地面二次监视雷达简称为二次雷达。统。通常，把系统的地面二次监视雷达简称为二次雷达。 v一、空中交通管制一、空中交通管制 空中交通管制通常分为终端区空中交通管制与航路走廊空中交通管制通常分为终端区空中交通管制与航路走廊空中交通管制。对我国民航而言，通常所指的是以机场为中心空中交通管制。对我国民航而言，通常所指的是以机场为中心的大约的大约150km150km范围终端区中的空中交通管制，范围终端区中的空中交通管制， 空中交通管制所依赖的技术基础是空中交通管制系统。一空中交通管制

4、所依赖的技术基础是空中交通管制系统。一般，空中交通管制系统可以分为数据获取系统、数据远距传输般，空中交通管制系统可以分为数据获取系统、数据远距传输系统、数据处理显示系统和空地通信系统。系统、数据处理显示系统和空地通信系统。 v二、一次雷达与二次雷达二、一次雷达与二次雷达 （一一次监视雷达（一一次监视雷达 地面一次监视雷达地面一次监视雷达PSRPSR的工作方式与机载气象的工作方式与机载气象雷达相似，是依靠目标对雷达天线所辐射的射频脉冲雷达相似，是依靠目标对雷达天线所辐射的射频脉冲能量的反射而探测目标的。以一定速率在能量的反射而探测目标的。以一定速率在360360范围范围内旋转扫掠的天线，把雷达发

5、射信号形成方向性很强内旋转扫掠的天线，把雷达发射信号形成方向性很强的波束辐射出去，同时接收由飞机或其他目标反射回的波束辐射出去，同时接收由飞机或其他目标反射回来的回波能量，以获取目标的距离、方位信息，监视来的回波能量，以获取目标的距离、方位信息，监视空域中飞机的存在及活动情况。空域中飞机的存在及活动情况。 地面一次监视雷达通常工作于地面一次监视雷达通常工作于L L波段波段100010002000MHz2000MHz和和S S波段波段20004000 MHz20004000 MHz），具有很），具有很强的脉冲功率，其探测距离可达强的脉冲功率，其探测距离可达400km400km或更远，因而或更远，

6、因而其发射设备和天线都相当庞大。其发射设备和天线都相当庞大。 二次雷达工作于波段，其询问发射频率为 1030 MHz，接收频率为 1090MHz，作用距离与配合工作的一次雷达相适应，但发射功率远低于一次雷达。v（二二次雷达系统（二二次雷达系统1 1二次雷达的工作方式二次雷达的工作方式 二次雷达的工作方式与一次雷达不同，它是由地面二次雷二次雷达的工作方式与一次雷达不同，它是由地面二次雷达达询问器与机载应答器配合，采用问答方式工作的。询问器与机载应答器配合，采用问答方式工作的。 地面二次雷达发射机产生询问脉冲信号由其天线辐射；机地面二次雷达发射机产生询问脉冲信号由其天线辐射；机载应答机在接收到有效

7、询问信号后产生相应的应答信号发射；载应答机在接收到有效询问信号后产生相应的应答信号发射；地面二次雷达接收机接收这一应答信号，在进行一系列处理后地面二次雷达接收机接收这一应答信号，在进行一系列处理后获得所需的飞机代码等信息。可见，二次雷达系统必须经过二获得所需的飞机代码等信息。可见，二次雷达系统必须经过二次雷达发射机与机载应答器发射机的两次有源辐射询问与应次雷达发射机与机载应答器发射机的两次有源辐射询问与应答各一次），才能实现其功能。答各一次），才能实现其功能。 在同时装备有二次雷达与一次雷达的空中交通管制系统中，在同时装备有二次雷达与一次雷达的空中交通管制系统中，通常总是使二次雷达与一次监视雷

8、达协同工作。二次雷达的条通常总是使二次雷达与一次监视雷达协同工作。二次雷达的条形天线安装在一次雷达天线上方，二者同步扫掠。见图形天线安装在一次雷达天线上方，二者同步扫掠。见图7-17-1。二。二次雷达与一次雷达共用定时电路与显示终端，以实现同步工作。次雷达与一次雷达共用定时电路与显示终端，以实现同步工作。图7-1 二次雷达与一次雷达 二次雷达系统的组成方框图如图二次雷达系统的组成方框图如图7-27-2所示。图中虚线左侧为所示。图中虚线左侧为地面二次雷达地面二次雷达询问器，右侧为机载应答机。由图可见，地面询问器，右侧为机载应答机。由图可见，地面二次雷达包括发射电路、编码器及接收电路；机载应答机也

9、是由二次雷达包括发射电路、编码器及接收电路；机载应答机也是由接收电路、译码器、编码器和发射电路等电路组成的。接收电路、译码器、编码器和发射电路等电路组成的。 2 2二次雷达系统的组成及工作概况二次雷达系统的组成及工作概况 二次雷达发射机在编码器的控制二次雷达发射机在编码器的控制下，产生一定模式的询问脉冲对信号。下，产生一定模式的询问脉冲对信号。通过它的条形方向性天线辐射。在其通过它的条形方向性天线辐射。在其天线波束照射范围内的机载应答机对天线波束照射范围内的机载应答机对所接收到的询问信号进行接收处理与所接收到的询问信号进行接收处理与译码识别，如果判明为有效的询问信号，则由应答机中的编码电译码识

10、别，如果判明为有效的询问信号，则由应答机中的编码电路控制发射电路产生应答发射信号发射。应答信号被地面二次雷路控制发射电路产生应答发射信号发射。应答信号被地面二次雷达天线接收后，经过接收电路、译码电路的一系列处理，将所获达天线接收后，经过接收电路、译码电路的一系列处理，将所获得的信息输往数据处理与显示系统。得的信息输往数据处理与显示系统。 图7-2 雷达信标系统简化方框图3 3二次雷达信息二次雷达信息 图7-3 二次雷达图像举例目前，航管二次雷达系统可以获得的信息主要是：目前，航管二次雷达系统可以获得的信息主要是：（1 1飞机的距离与方位信息；飞机的距离与方位信息；（2 2目标的识别信息，及飞机

11、军用或民用的代码；目标的识别信息，及飞机军用或民用的代码；（3 3飞机的气压高度信息；飞机的气压高度信息；（4 4一些紧急警告信息，如飞机发生紧急故障、无线电通信失一些紧急警告信息，如飞机发生紧急故障、无线电通信失效或飞机被劫持等。效或飞机被劫持等。图图7-37-3是一种典型的显示图像。图中弧形显是一种典型的显示图像。图中弧形显示图像为装备有应答机的飞机回波图像；点示图像为装备有应答机的飞机回波图像；点形图像则为没有装备应答机的飞机的图像。形图像则为没有装备应答机的飞机的图像。弧形图像旁的二层数字显示中的上层为飞机弧形图像旁的二层数字显示中的上层为飞机的代码信息，下层为飞机的气压高度信息。的代

12、码信息，下层为飞机的气压高度信息。当弧形图像闪烁时，表示该飞机遇到了紧急当弧形图像闪烁时，表示该飞机遇到了紧急情况。加粗、增辉的图像为按下识别按钮发情况。加粗、增辉的图像为按下识别按钮发射射SPISPI脉冲时所产生的图像。脉冲时所产生的图像。图图7-47-4为一种实际的航管二次雷达显示为一种实际的航管二次雷达显示画面。这种显示器称为综合显示器，画面。这种显示器称为综合显示器，它除了可以显示上述目标的图像、代它除了可以显示上述目标的图像、代码、高度及其他信息外，还可以显示码、高度及其他信息外，还可以显示地图背景及必要的标志和字符，可以地图背景及必要的标志和字符，可以显示飞机的航迹等信息。图中，虚

13、线显示飞机的航迹等信息。图中，虚线表示航空管制区域；双线表示航路和表示航空管制区域；双线表示航路和走廊，中央的双线图形表示出机场跑走廊，中央的双线图形表示出机场跑道的位置和方向；单线表示小航路，道的位置和方向；单线表示小航路，在航路上的小点代表导航台的位置，在航路上的小点代表导航台的位置，其他小点是地标；与一次雷达显示器相同，为了便于判别飞机其他小点是地标；与一次雷达显示器相同，为了便于判别飞机的距离与方位，显示器上显示有同心圆形的距离标志圈和代表的距离与方位，显示器上显示有同心圆形的距离标志圈和代表方位的方位射线。方位的方位射线。 图7-4 一种实际航管雷达显示画面v（三雷达信标系统的特点（

14、三雷达信标系统的特点v1 1发射功率较小发射功率较小 在覆盖范围相同的条件下，二次雷达系统的发射功率要比一在覆盖范围相同的条件下，二次雷达系统的发射功率要比一次雷达小得多。例如，当作用距离为次雷达小得多。例如，当作用距离为370km370km时，工作于同一波段时，工作于同一波段的一次雷达应具有约的一次雷达应具有约2500kw2500kw的脉冲功率，而二次雷达仅需的脉冲功率，而二次雷达仅需2.5kw2.5kw的脉冲询问功率。相应地，二次雷达及应答机的接收灵敏度也的脉冲询问功率。相应地，二次雷达及应答机的接收灵敏度也可以比一次雷达的低一些。可以比一次雷达的低一些。 2 2干扰杂波较少干扰杂波较少

15、雷达信标系统的接收频率与发射频率不同，各种地物、气雷达信标系统的接收频率与发射频率不同，各种地物、气象目标对象目标对1030MHz1030MHz发射信号的反射信号，不会被频率为发射信号的反射信号，不会被频率为1090MHz1090MHz的接收机所接收，因此二次雷达基本上没有上述杂波干扰。这的接收机所接收，因此二次雷达基本上没有上述杂波干扰。这是与一次雷达不同的。是与一次雷达不同的。 3 3不存在目标闪烁现象不存在目标闪烁现象 二次雷达回波是机载应答机主动辐射的信号形成的，不是二次雷达回波是机载应答机主动辐射的信号形成的，不是目标反射能量形成的，因而与目标的反射面积无关，不存在由目标反射能量形成

16、的，因而与目标的反射面积无关，不存在由于目标姿态变化及散射所引起的回波忽强忽弱而导致的闪烁现于目标姿态变化及散射所引起的回波忽强忽弱而导致的闪烁现象。虽然飞机机动飞行时可能会暂时遮挡住应答机天线而造成象。虽然飞机机动飞行时可能会暂时遮挡住应答机天线而造成回波的瞬时中断，但这种情况不是经常出现的。回波的瞬时中断，但这种情况不是经常出现的。4 4方位精度较差而高度精度较高方位精度较差而高度精度较高 前已说明，二次雷达系统可以获得较为准确的飞机高度信前已说明，二次雷达系统可以获得较为准确的飞机高度信息。与一次雷达相比，这是一个突出的优点。另一方面，由于息。与一次雷达相比，这是一个突出的优点。另一方面

17、，由于二次雷达通常采用较为简单的条形天线，它的方位精度较差。二次雷达通常采用较为简单的条形天线，它的方位精度较差。由于二次雷达与一次雷达相比具有上述特点，所以实用中往往由于二次雷达与一次雷达相比具有上述特点，所以实用中往往是使二次雷达与一次雷达配合工作，取长补短，提供空中交通是使二次雷达与一次雷达配合工作，取长补短，提供空中交通管制所需要的广泛信息。管制所需要的广泛信息。v三、询问信号三、询问信号（一询问模式（一询问模式 地面二次雷达发射的是射频脉冲信号。这种信号由间隔不地面二次雷达发射的是射频脉冲信号。这种信号由间隔不同的脉冲对信号组成。脉冲信号的脉冲编码方式称为询问模式。同的脉冲对信号组成

18、。脉冲信号的脉冲编码方式称为询问模式。 目前，国际民航组织规定的航管二次雷达询问模式共有目前，国际民航组织规定的航管二次雷达询问模式共有6 6种，种，分别称为模式分别称为模式1 1，2 2， 3 3，和，和D D。其中模式。其中模式1 1，2 2为军用；为军用；模式模式3 3可用于军用与民用识别；模式只用于民用识别；模可用于军用与民用识别；模式只用于民用识别；模式用于高度询问；模式为备用询问模式，其询问内容尚未式用于高度询问；模式为备用询问模式，其询问内容尚未确定。可见，与民航有关的是确定。可见，与民航有关的是A A，模式用于飞机代码识别，模式用于飞机代码识别和模式用于高度询问）。和模式用于高

19、度询问）。 图图7 75 5为模式，的脉冲间隔关系。图中画出为模式，的脉冲间隔关系。图中画出了一对脉冲了一对脉冲 与与 ，实际上在各模式的，实际上在各模式的 脉冲之后还有一个幅脉冲之后还有一个幅度较小的脉冲度较小的脉冲 。由图可知，模式的脉冲间隔为。由图可知，模式的脉冲间隔为8 8 ，模式，模式为为17 17 ，模式为，模式为21 21 ，模式，模式D D为为25 25 。各模式脉冲间隔时。各模式脉冲间隔时间的误差为间的误差为0.2 0.2 ；脉冲宽度为；脉冲宽度为0.80.80.1 0.1 。图7-5 询问模式 1P1P1P1P3P1P1P3P1P2Pssssss（二询问方式（二询问方式 实

20、际上航管人员既需要掌握飞机的代码信息又需要了解飞实际上航管人员既需要掌握飞机的代码信息又需要了解飞机的高度信息，所以二次雷达总是交替发射不同模式的询问信机的高度信息，所以二次雷达总是交替发射不同模式的询问信号的。号的。 通常，采用每组三重模式的询问方式，即每组轮流发射三通常，采用每组三重模式的询问方式，即每组轮流发射三种模式的询问信号；三种模式以种模式的询问信号；三种模式以111111的比例交替询问。当然，的比例交替询问。当然，也可以采用每组二重模式的询问方式；模式之间的比例也可以也可以采用每组二重模式的询问方式；模式之间的比例也可以是其他的数值，比如三重模式的是其他的数值，比如三重模式的22

21、2222，211211。二重模式。二重模式的的2121等等。等等。 与此同时，还可以按天线的扫掠来改换询问方式，由天线与此同时，还可以按天线的扫掠来改换询问方式，由天线通过正北方位时的信号来转换。例如，在某一天线扫掠周期中，通过正北方位时的信号来转换。例如，在某一天线扫掠周期中，以组三重模式交替询问；在天线的下一个扫掠周期中，则以以组三重模式交替询问；在天线的下一个扫掠周期中，则以另一组的三重或二重模式编排方式询问。另一组的三重或二重模式编排方式询问。（三询问重复频率（三询问重复频率 询问重复频率主要取决于二次雷达的作用距离，同时与应询问重复频率主要取决于二次雷达的作用距离，同时与应答机所能承

22、受的最大应答率有关。对二次雷达来说，应使最大答机所能承受的最大应答率有关。对二次雷达来说，应使最大作用距离内的飞机应答信号能在本询问周期内被接收到，而不作用距离内的飞机应答信号能在本询问周期内被接收到，而不能落在下一个询问脉冲之后。为此，就应保证信号的往返时间能落在下一个询问脉冲之后。为此，就应保证信号的往返时间小于询问周期。例如设最大作用距离为小于询问周期。例如设最大作用距离为370km370km，则电磁波的往返，则电磁波的往返时间约为时间约为2.5ms2.5ms，这样重复频率就必须低于，这样重复频率就必须低于400Hz400Hz。再考虑机载。再考虑机载应答机的询问阻塞、延迟时间，以及二次雷

23、达与终端显示系统应答机的询问阻塞、延迟时间，以及二次雷达与终端显示系统的处理、显示时间，实际的重复频率还应低于这一计算值。的处理、显示时间，实际的重复频率还应低于这一计算值。 综上所述，通常把询问重复率限制在使每架飞机在一次扫综上所述，通常把询问重复率限制在使每架飞机在一次扫掠中被询问掠中被询问2020至至4040次的范围内。一般，询问重复频率为次的范围内。一般，询问重复频率为150150450Hz450Hz。作用距离较近时，可以取较高的询问重复频率。作用距离较近时，可以取较高的询问重复频率。 询问频率也是由二次雷达中的编码器控制的。询问频率也是由二次雷达中的编码器控制的。 v四、应答信号四、

24、应答信号识别码与高度码识别码与高度码（一应答格式（一应答格式应答格式见图应答格式见图7-67-6，由图可见，应答脉冲串是由框架脉冲，由图可见，应答脉冲串是由框架脉冲 与与 , ,信息脉冲及信息脉冲及SPISPI脉冲组成的。脉冲组成的。 框架脉冲框架脉冲 与与 是应答信是应答信号的标志脉冲号的标志脉冲, ,之间的时之间的时间间隔固定为间间隔固定为20.3+0.120.3+0.1。在两个框架脉冲的正中位置处留有一个备份的脉冲位置。在两个框架脉冲的正中位置处留有一个备份的脉冲位置。脉冲恒为逻辑零，所以、脉冲的间隔为脉冲恒为逻辑零，所以、脉冲的间隔为2.92.9，其余脉冲的间隔均，其余脉冲的间隔均为为

25、1.451.45。在框架脉冲之后。在框架脉冲之后4.354.35处的是特别位置识别脉冲处的是特别位置识别脉冲SPISPI。只。只有在按下控制盒上的识别按钮后才会产生有在按下控制盒上的识别按钮后才会产生SPISPI脉冲。各应答脉冲脉冲。各应答脉冲的宽度均为的宽度均为0.450.45（0.10.1）；脉冲的幅度均应相等。）；脉冲的幅度均应相等。 1F2F图7-6 应答脉冲串格式1F2F（二识别代码（二识别代码1 1识别代码的编码原理识别代码的编码原理 置定旋钮电路决定了置定旋钮电路决定了1212个信息脉冲的编码状况。每个脉冲都个信息脉冲的编码状况。每个脉冲都有有1 1表示该脉冲存在和表示该脉冲存在

26、和0 0该脉冲不存在两种状态，这样该脉冲不存在两种状态，这样1212个信息脉冲共可组成种信息脉冲组合状态，即总共可表示个信息脉冲共可组成种信息脉冲组合状态，即总共可表示40964096个个识别代码。识别代码。 把把1212个信息脉冲分成个信息脉冲分成A,B,C,DA,B,C,D四组，每组表示四位数识别码四组，每组表示四位数识别码中的一位：中的一位：A A组表示第一位，组表示第二位，组表示第三位，组表示第一位，组表示第二位，组表示第三位，D D组表示第四位。注意，这四组脉冲从高到低的顺序是组表示第四位。注意，这四组脉冲从高到低的顺序是ABCDABCD，这，这一顺序和脉冲在实际脉冲串中的位置顺序一

27、顺序和脉冲在实际脉冲串中的位置顺序 ， （见图（见图7-67-6是不一致的。是不一致的。1C1A4D这样，每组脉冲都可以有三个信息脉冲。用这三个信息脉冲表这样，每组脉冲都可以有三个信息脉冲。用这三个信息脉冲表示八进制数，可以得到示八进制数，可以得到0,1,2,3,4,5,6,70,1,2,3,4,5,6,7共共8 8个八进制数。个八进制数。 每个脉冲的下标代表该脉冲的权值，例如每个脉冲的下标代表该脉冲的权值，例如A A组脉冲内组脉冲内 的权为的权为1 1， 的权为的权为2 2， 的权为的权为4,4, ,D,D各组与此相同。各组与此相同。举例来说，如果控制盒上所置定的识别代码为举例来说，如果控制

28、盒上所置定的识别代码为71627162，那么：，那么： 组码为组码为7 7，所以，所以A A组码为组码为 1 1， =1=1， =1=1，1+2+4=71+2+4=7； 组码为组码为1 1，所以，所以B B组码为组码为 1 1， =0=0， =0=0，1+0+0=11+0+0=1； 组码为组码为6 6，所以，所以C C组码为组码为 0 0， =1=1， =1=1，0+2+4=60+2+4=6； 组码为组码为2 2，所以，所以D D组码为组码为 0 0， =1=1， =0=0，0+2+0=20+2+0=2；1A2A4A1A2A4A1B2B4B1C2C4C1D2D4D2 2紧急代码紧急代码7500

29、7500表示飞机被劫持；表示飞机被劫持；76007600表示无线电通信失效当机组无法与地面通信时，表示无线电通信失效当机组无法与地面通信时，通过选择这一紧急代码可报告地面管制人员）；通过选择这一紧急代码可报告地面管制人员）；77007700表示飞机发生危急故障。表示飞机发生危急故障。v（三高度码（三高度码 气压高度信息是由大气数据计算机提供的，由高度编码电气压高度信息是由大气数据计算机提供的，由高度编码电路编码。路编码。 1 1高度码的特点高度码的特点在代表飞机高度信息时，在代表飞机高度信息时，1212个信息脉冲也是分成个信息脉冲也是分成, , , ,四组的，但四组脉冲的组成顺序是：四组的，但

30、四组脉冲的组成顺序是： 421DDD421AAA421CCC与识别代码是不同的。与识别代码是不同的。国际民航组织规定的高度编码范围是从国际民航组织规定的高度编码范围是从10001000至至126700 ft126700 ft相相当于当于-304-304至至37000 m37000 m）规定高度编码的增量为规定高度编码的增量为100 ft100 ft。对于上述高度范围，我们只需。对于上述高度范围，我们只需 12781278组高度编码，即只需利用组高度编码，即只需利用40964096种编码中的一小部分。种编码中的一小部分。421BBB规定不用脉冲规定不用脉冲 （ 恒为）；恒为）； 和和 脉冲不能同

31、时为脉冲不能同时为1 1，但，但组脉冲必须有一个为组脉冲必须有一个为1 1。 1D1D1C4C实际上，民航所使用的高度范围从实际上，民航所使用的高度范围从-1000-1000到到 62700 ft62700 ft就足够了，就足够了，所以高度编码中所以高度编码中 的脉冲实际上也总是为零的。可以把的脉冲实际上也总是为零的。可以把1010个编码个编码脉冲脉冲 分成三组：前三位分成三组：前三位 为第一组，为第一组，可编成可编成8 8个格雷码组，用于表示高度范围，其间隔为个格雷码组，用于表示高度范围，其间隔为8000 ft8000 ft，即，即共可有共可有8 8个间隔为个间隔为8000ft8000ft的

32、高度范围；其后的的高度范围；其后的 为第二组，为第二组，可编成可编成 1616个格雷码组个格雷码组, ,码组的增量为码组的增量为500ft500ft；最后的三位为第三；最后的三位为第三组组 ，接，接“五周期循环码五周期循环码可编成可编成5 5个码组，增量为个码组，增量为100 ft100 ft。1010位高度码共可得到位高度码共可得到640640个高度码组，可表示从个高度码组，可表示从1000 ft1000 ft至至62700 ft62700 ft（30419111m30419111m范围内的按范围内的按100 ft100 ft增量的高度编增量的高度编码码 。2D4214214214CCCBB

33、BAAAD214AAD4214BBBA321CCC表表7-2 十位高度码的分组十位高度码的分组由上可知，由上可知， 1010位高度码共可得到位高度码共可得到8 816165 5640 640 表表7-3 编码的对应高度增量编码的对应高度增量500 ft） 表表7-4 编码的对应高度增量增量为编码的对应高度增量增量为100 ft ）高度编码时先按表高度编码时先按表7-37-3确定增量为确定增量为500 ft500 ft的第一、二组编码，再的第一、二组编码，再按表按表7-47-4确定增量为确定增量为100 ft100 ft的的C C组编码。若高度的后三位数在组编码。若高度的后三位数在N N1000

34、1000200 ft200 ft范围内范围内N N为为0 0，1 1，2 2，），则），则C C组用表组用表7-47-4中中左侧左侧1000 ft1000 ft栏的编码；若高度在栏的编码；若高度在M M500500200 ft200 ftM M为奇数为奇数的范围内，则用表的范围内，则用表7-47-4中中500 ft500 ft栏的编码。栏的编码。 421CCC设高度为设高度为28200 ft28200 ft，则由表，则由表7-37-3可知，前可知，前7 7位位的编码为的编码为；因高度的后三位数在；因高度的后三位数在10001000200 ft200 ft范围内，故由表范围内，故由表7-47-4

35、的的1000 ft1000 ft栏可知栏可知C C组的编码为组的编码为100100，即对应于，即对应于28200 ft28200 ft的高的高度编码为：度编码为： 如高度为如高度为28400 ft28400 ft，则因高度的末三位在，则因高度的末三位在500500200 ft200 ft范围内，范围内，所以应使用表所以应使用表7-47-4中中500ft500ft栏的编码栏的编码110110对应于对应于-100ft-100ft），前二），前二组的编码也相应改变为组的编码也相应改变为01001100100110，即，即28400ft28400ft的高度编码为：的高度编码为： 0 0 1 1 421

36、4214214CCCBBBAAAD4214214214CCCBBBAAAD2 2高度编码原理高度编码原理高度编码的前两组（高度编码的前两组（ 和和 ）共）共7 7个信息脉冲，是按格个信息脉冲，是按格雷码编码的，可得到雷码编码的，可得到128128个码组，每个码组的增量为个码组，每个码组的增量为 500ft500ft。 格雷码又称标准循环码，它的特点是相邻二个数之间只有一位格雷码又称标准循环码，它的特点是相邻二个数之间只有一位不同见表不同见表7 73 3），因此适合在模），因此适合在模数转换设备中应用。数转换设备中应用。通过模二加运算，即可将二进制数转换为格雷数，现以二进制通过模二加运算，即可将

37、二进制数转换为格雷数，现以二进制数数11001100对应于十进制数对应于十进制数1212为例，说明把二进制数转换为格雷为例，说明把二进制数转换为格雷码的具体方法。码的具体方法。 第一步，第一个最左位格雷数字和二进制数的第一位最第一步，第一个最左位格雷数字和二进制数的第一位最高位一样，即：二进制高位一样，即：二进制 1 1 0 01 1 0 0 格雷码格雷码 1 1 214AAD4214BBBA第二步，把二进制数的头两位相加第二步，把二进制数的头两位相加1 11 11010），忽略任何进位，），忽略任何进位，即得到第二位格雷数字：即得到第二位格雷数字： 二进制二进制 1 1 1 0 01 0 0

38、 格雷码格雷码 1 01 0第三步，把二进制数的第二、三位相加，忽略进位，即得到第三第三步，把二进制数的第二、三位相加，忽略进位，即得到第三位格雷数：位格雷数： 二进制二进制 1 1 1 1 0 0 0 0 格雷码格雷码 1 0 11 0 1第四步，把二进制数的第三、四位相加，忽略进位，即得到第四第四步，把二进制数的第三、四位相加，忽略进位，即得到第四位格雷数：位格雷数： 二进制二进制 1 1 01 1 0 0 0 格雷码格雷码 1 0 1 01 0 1 0可见，二进制数可见，二进制数11001100的格雷码等值数为的格雷码等值数为10101010。把格雷码转换回为二进制的方法与此相似，但不完

39、全相同，现把格雷码转换回为二进制的方法与此相似，但不完全相同，现以格雷码以格雷码11000111100011为例，说明转换的流程。为例，说明转换的流程。第一步，重复格雷码的最高位数为二进制数，第一步，重复格雷码的最高位数为二进制数， 格雷码格雷码 1 1 0 0 0 1 11 1 0 0 0 1 1 二进制二进制 1 1第二步，把所得到的第一位二进制数与第二位格雷数相加，第二步，把所得到的第一位二进制数与第二位格雷数相加，略去进位，即得到第二位二进制数。略去进位，即得到第二位二进制数。 格雷码格雷码 1 1 0 0 0 1 11 1 0 0 0 1 1 二进制二进制 1 01 0依此类推，把上

40、一位二进制数与本位的格雷数相加，略去进依此类推，把上一位二进制数与本位的格雷数相加，略去进位，即可得到本位的二进制数。位，即可得到本位的二进制数。 这样，格雷码对应的二进制数为这样，格雷码对应的二进制数为 11：格雷码格雷码 1 1 0 0 0 1 1 二进制二进制 1 0 0 0 0 1 0它所对应十进制数为它所对应十进制数为 。因其高度增量为。因其高度增量为500ft，故它所对应的高度为，故它所对应的高度为50066100033000100032000ft） 这与从表这与从表7-3查得的结果是一致的可由表查得的结果是一致的可由表7-3的第的第5行第行第3列查得为列查得为32000ft）。）

41、。662642216v五、旁瓣抑制五、旁瓣抑制(SLS)(SLS) 由于二次雷达天线不可避免地存在着一定电平的旁瓣，由于由于二次雷达天线不可避免地存在着一定电平的旁瓣，由于管制终端区内的飞机距二次雷达天线较近，所以被天线旁瓣所照管制终端区内的飞机距二次雷达天线较近，所以被天线旁瓣所照射到的飞机上的应答机也往往会被触发而产生应答信号。这种被射到的飞机上的应答机也往往会被触发而产生应答信号。这种被旁瓣所触发应答的飞机图像同样被显示在这一时刻天线主波瓣的旁瓣所触发应答的飞机图像同样被显示在这一时刻天线主波瓣的方位上，从而可使显示器上出现多个目标的错误显示。方位上，从而可使显示器上出现多个目标的错误显

42、示。 应答机即可通过比较应答机即可通过比较 ， 脉冲与脉冲与 脉冲的相对幅度，来脉冲的相对幅度，来判明飞机是处在二次雷达方向性天线的主波瓣内还是旁瓣内，判明飞机是处在二次雷达方向性天线的主波瓣内还是旁瓣内，从而决定是否产生应答信号。从而决定是否产生应答信号。1P3P2P（a方向性天线和无方向性天线的方向图（b脉冲幅度关系应答机即可通过比较应答机即可通过比较 ， 脉冲与脉冲与 脉冲的相对幅度，来脉冲的相对幅度，来判明飞机是处在二次雷达方向性天线的主波瓣内还是旁瓣内，判明飞机是处在二次雷达方向性天线的主波瓣内还是旁瓣内，从而决定是否产生应答信号。如图从而决定是否产生应答信号。如图7 79 9所示所

43、示1P3P2P图7-10 应答概率 应答机在模糊区中的应答概率随应答机在模糊区中的应答概率随 脉冲的增大而增大，如脉冲的增大而增大，如图图7171所示。所示。 1Pv一、机载应答机系统的组成与技术参数一、机载应答机系统的组成与技术参数 （一系统组成 图图7-117-11为机载应答机系统的组成方框图。由图可见，系统为机载应答机系统的组成方框图。由图可见，系统是由应答机、控制盒及天线三个组件组成的。是由应答机、控制盒及天线三个组件组成的。 图7-11 机载应答机系统1 1应答机应答机 如果收发组发生了故障，则收发组如果收发组发生了故障，则收发组故障指示器显现为明显的故障指示器显现为明显的黄色，且在

44、断电后仍保持这一黄色显黄色，且在断电后仍保持这一黄色显示。示。天线的故障显示器天线的故障显示器ANTANT则用来显则用来显示天线系统是否发生过故障。示天线系统是否发生过故障。 按压复位按钮按压复位按钮RESETRESET）即可使故障指示器复位。即可使故障指示器复位。图图7-127-12为典型的应答机为典型的应答机 图7-12 典型的应答机2 2天线天线应答机使用波段的短刀型天线应答机使用波段的短刀型天线, ,见图见图7-13 7-13 。 应答机天线为无方向性天线，它在水平面内的方向性图为对称应答机天线为无方向性天线，它在水平面内的方向性图为对称的圆。天线在垂直面内的覆盖范围的圆。天线在垂直面

45、内的覆盖范围不应小于不应小于3030。应答机天线与测距机天线往往是应答机天线与测距机天线往往是相同的，因而可以互换使用相同的，因而可以互换使用 图7-13 应答机天线3 3控制盒控制盒 机载应答机使用一部控制盒来控机载应答机使用一部控制盒来控制两部应答机的工作制两部应答机的工作 3 3控制盒控制盒 机载应答机使用一机载应答机使用一部控制盒来控制两部部控制盒来控制两部应答机的工作应答机的工作 （二对应答机的功能要求与技术参数（二对应答机的功能要求与技术参数: :应答机是作为交通管制应答机是作为交通管制雷达信标系统的机载设备与地面航管二次雷达配合工作的。雷达信标系统的机载设备与地面航管二次雷达配合

46、工作的。 1 1接收信号的基本要求接收信号的基本要求频率与通带频率与通带 : :接收机的中心频率为接收机的中心频率为103010300.2MHz0.2MHz。接收机的。接收机的3dB3dB带宽约为带宽约为 6MHz6MHz，60dB60dB带宽为带宽为25MHz25MHz。接收机灵敏度接收机灵敏度 : :典型的应答机接收灵敏度为典型的应答机接收灵敏度为-76dBm-76dBm，一般，一般为为-69-69至至-77dBm-77dBm 脉冲宽度鉴别脉冲宽度鉴别 : :接收机应能鉴别询问脉冲的宽度，滤除小于接收机应能鉴别询问脉冲的宽度，滤除小于0.4 0.4 的窄脉冲和大于的窄脉冲和大于1.5 1.

47、5 的宽脉冲，以避免被噪声及波的宽脉冲，以避免被噪声及波段的其他信号所触发。段的其他信号所触发。间隔模式鉴别间隔模式鉴别 : :当询问识别信号的模式与控制盒所选定的当询问识别信号的模式与控制盒所选定的模式相符时，自动应答识别代码；当询问脉冲间隔与模式相符时，自动应答识别代码；当询问脉冲间隔与C C模式相模式相符时，则应答高度编码信号。符时，则应答高度编码信号。ss2 2旁瓣抑制与应答抑制旁瓣抑制与应答抑制旁瓣抑制旁瓣抑制 : :当接收机判明为旁瓣询问时，产生一个约当接收机判明为旁瓣询问时，产生一个约28 28 的抑的抑制波门以抑制接收机不应答制波门以抑制接收机不应答28 28 。应答抑制应答抑

48、制 : :内抑制。当接收机判明一个正常询问时，也将接收内抑制。当接收机判明一个正常询问时，也将接收机译码电路抑制约机译码电路抑制约28 28 ，以避免在正常应答期内再被后续的询问，以避免在正常应答期内再被后续的询问信号触发应答。信号触发应答。 外抑制外抑制: :当应答机正常应答时，输出一个当应答机正常应答时，输出一个1818以上的宽约以上的宽约28 28 的外抑制波门，以抑制测距机，反之亦然。的外抑制波门，以抑制测距机，反之亦然。3 3发射信号的基本参数发射信号的基本参数应答机发射应答信号的频率为应答机发射应答信号的频率为 。 应答率不应超过每秒应答率不应超过每秒12001200次。当应答率达

49、到规定值的次。当应答率达到规定值的15%15%时，时，自动过载控制电路自动过载控制电路AOCAOC使接收机灵敏度下降使接收机灵敏度下降30%30%。ssssMHz31090v二、系统工作概况二、系统工作概况1 1系统选择与模式选择系统选择与模式选择图图7 71414为典型的应答机控制盒面板图。为典型的应答机控制盒面板图。系统选择开关系统选择开关ATCATC用用于选择第一部或第二部应于选择第一部或第二部应答机来产生射频应答信号。答机来产生射频应答信号。系统的模式选择开关用于系统的模式选择开关用于选择应答机能够正常响应选择应答机能够正常响应的识别询问模式。开关置的识别询问模式。开关置于位，应答机只

50、在收到于位，应答机只在收到模式识别询问信号后才模式识别询问信号后才应答飞机的识别码；反之，当开关置于位时，应答机只应答应答飞机的识别码；反之，当开关置于位时，应答机只应答模式询问信号。模式询问信号。 图7-14 控制盒面板2 2高度报告高度报告 高度报告控制开关用于控制应答机是否应答高度询问模高度报告控制开关用于控制应答机是否应答高度询问模式），并用于选择第一套或第二套大气数据计算机来作为高式），并用于选择第一套或第二套大气数据计算机来作为高度报告信息源。度报告信息源。 3 3代码置定旋钮代码置定旋钮 飞机的四位识别码是由控制盒上的同芯旋钮调定的。旋钮飞机的四位识别码是由控制盒上的同芯旋钮调定

51、的。旋钮为八位限动旋钮。旋钮转动时数字窗中显示相应的数字为八位限动旋钮。旋钮转动时数字窗中显示相应的数字77。 4 4识别按钮识别按钮 识别按钮识别按钮IDNTIDNT装在左置定钮的中央。接下识别钮，应装在左置定钮的中央。接下识别钮，应答机即产生特别位置识别脉冲答机即产生特别位置识别脉冲SPISPI）。按压一次识别钮，不论）。按压一次识别钮，不论在按压后是否松开按钮，均可使在按压后是否松开按钮，均可使SPISPI脉冲保持脉冲保持22s22s。5 5系统监测系统监测: :监测应答机输出信号功率、频率等主要参数，也监测应答机输出信号功率、频率等主要参数，也能监测信号的接收译码过程及时钟频率等是否正

52、常。监测电路能监测信号的接收译码过程及时钟频率等是否正常。监测电路还可以监测天线、电缆系统是否正常。还可以监测天线、电缆系统是否正常。 6 6自检自检 利用应答机内的自检电路，可以模拟接收询问信号，以使利用应答机内的自检电路，可以模拟接收询问信号，以使接收处理译码和编码发射电路工作，从而通过监测电路检查系接收处理译码和编码发射电路工作，从而通过监测电路检查系统的工作情况。按下控制盒或应答机前面板上的自检按钮，即统的工作情况。按下控制盒或应答机前面板上的自检按钮，即可使应答机内的自检振荡器产生自检脉冲信号，并同时产生各可使应答机内的自检振荡器产生自检脉冲信号，并同时产生各种控制信号。以后，应答机

53、对自检信号的处理过程，就像对有种控制信号。以后，应答机对自检信号的处理过程，就像对有效询问信号的，脉冲的处理情形一样，直至产生应答脉冲串。效询问信号的，脉冲的处理情形一样，直至产生应答脉冲串。这样，便可通过监测电路检测应答机的性能状况这样，便可通过监测电路检测应答机的性能状况v三、应答机的基本工作原理三、应答机的基本工作原理图图7-157-15为应答机的的简化方框图。为应答机的的简化方框图。 图7-15 应答机简化方框图由天线所接收的由天线所接收的1030MHz1030MHz询问脉询问脉冲信号经由环流器加至接收机冲信号经由环流器加至接收机输入端的前置滤波器。输入端的前置滤波器。前置滤波器是一个

54、带宽约为前置滤波器是一个带宽约为2525MHzMHz的带通滤波器，能够有效地的带通滤波器，能够有效地滤除镜象干扰及波段的其他滤除镜象干扰及波段的其他杂波。杂波。译码电路按照控制盒所选择的译码电路按照控制盒所选择的形式，鉴别脉冲与脉冲之间时间间隔。形式，鉴别脉冲与脉冲之间时间间隔。 编码器的功用是在译码电路产生的模式起动信号的触发下，产编码器的功用是在译码电路产生的模式起动信号的触发下，产生识别代码或高度编码。编码器形成的编码脉冲串加至调制器，生识别代码或高度编码。编码器形成的编码脉冲串加至调制器，由调制器控制发射机产生功率符合要求的由调制器控制发射机产生功率符合要求的1090MHz1090MH

55、z射频脉冲应射频脉冲应答信号，经由环流器输往天线辐射。接收机中的旁瓣抑制电路用答信号，经由环流器输往天线辐射。接收机中的旁瓣抑制电路用于抑制二次雷达天线旁瓣信号对应答机的触发。于抑制二次雷达天线旁瓣信号对应答机的触发。自动过载电路的作用是限制应答机的应答率，防止发射机过载自动过载电路的作用是限制应答机的应答率，防止发射机过载以保护发射机。当编码器产生的应答率超过规定的每秒以保护发射机。当编码器产生的应答率超过规定的每秒12001200组时，组时，自动过载电路将逐渐降低接收机的灵敏度，以减少译码器对编码自动过载电路将逐渐降低接收机的灵敏度，以减少译码器对编码器的触发次数，从而使发射机的平均功率不

56、超过限定值。器的触发次数，从而使发射机的平均功率不超过限定值。 应答机的接收电路可以分为接收机与视频处理器两部分。应答机的接收电路可以分为接收机与视频处理器两部分。接收电路的方框图见图接收电路的方框图见图7-167-16。 图7-16 接收电路方框图v一、接收机一、接收机（一高频部分（一高频部分 接收机高频部分把天线所接收的接收机高频部分把天线所接收的1030MHz1030MHz询问信号询问信号变换成变换成60MHz60MHz的中频信号，以输入中放进行有效的放的中频信号，以输入中放进行有效的放大。大。 1 1高频电路的结构特点高频电路的结构特点微带电路微带电路图图7-177-17为几种微带电路

57、的结构示为几种微带电路的结构示意图。带状导体与接地导体之间为意图。带状导体与接地导体之间为高介电常数的电介质。正确设计带高介电常数的电介质。正确设计带状导体的形状、带状导体与接地导状导体的形状、带状导体与接地导体之间的距离及其他因素，可以改体之间的距离及其他因素，可以改变带状导体及其与接地导体之间的变带状导体及其与接地导体之间的等效分布参数，从而使微带电路呈现出不同的阻抗特性，形成等效分布参数，从而使微带电路呈现出不同的阻抗特性，形成所需的收发开关、前置滤波器、混频器等微波电路。所需的收发开关、前置滤波器、混频器等微波电路。图7-17 微带线的结构2 2收发开关收发开关 收发开关是由微带电路构

58、成的。从功能上可以分为收发开关、收发开关是由微带电路构成的。从功能上可以分为收发开关、低通滤波器和监测耦合器三段，见图低通滤波器和监测耦合器三段，见图7-187-18所示的等效电路图。所示的等效电路图。 收发开关段有两条电路通收发开关段有两条电路通道。接至发射机的道。接至发射机的1090MHz1090MHz通通道对道对1090MHz1090MHz呈现为低阻抗而呈现为低阻抗而对对1030MHz1030MHz呈现为高阻抗；接呈现为高阻抗；接至接收机前置滤波器的至接收机前置滤波器的1030MHz1030MHz通道则对通道则对1030MHz1030MHz呈现低阻抗呈现低阻抗而对而对1090MHz109

59、0MHz呈现高阻抗。这呈现高阻抗。这样，就使收发开关段等效为样，就使收发开关段等效为一个三端环流器，如图一个三端环流器，如图7-187-18右下所示。右下所示。 终端等效为一个终端等效为一个1500MHz1500MHz的低通滤波器，用于滤除的低通滤波器，用于滤除1500MHz1500MHz以上的信号。以上的信号。 图7-18 收发开关等效电路3 3混频器混频器混频器也是由微带电路构成的。混频器也是由微带电路构成的。1030MHz1030MHz的询问信号和的询问信号和1090MHz1090MHz本机振荡信号经混频晶体混频后产生各种频率成分的本机振荡信号经混频晶体混频后产生各种频率成分的信号，但只

60、有信号，但只有60MHz60MHz的中频信号能够通过的中频信号能够通过1030MHz1030MHz和和1090MHz1090MHz两两节串联的短路微带滤波器而输往中频放大器。节串联的短路微带滤波器而输往中频放大器。 （二中频电路（二中频电路 作用作用: :应答机的中频放大电路不仅应具有足够的增益和满足整应答机的中频放大电路不仅应具有足够的增益和满足整个接收机对通带的要求，还应具有足够的动态范围。个接收机对通带的要求，还应具有足够的动态范围。组成组成: :应答机中频电路通常由二级受控增益放大器、带通滤波应答机中频电路通常由二级受控增益放大器、带通滤波器、对数中频放大器组成，见器、对数中频放大器组