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GMDSS通信设备与业务第四章船用VHF通信设备

航海学院通信教研室GMDSS通信设备与业务第1页本章内容4．1船用VHF通信概述4．2船用VHF收发设备4．3VHF-DSC终端设备及VHF--EPIRBGMDSS通信设备与业务第2页JRCVHF-DSC无线电台GMDSS通信设备与业务第3页GMDSS通信设备与业务第4页Sailor船用VHF及Skanti船用VHFGMDSS通信设备与业务第5页日本ICOM-45船用VHF日本ICOM-59船用VHFGMDSS通信设备与业务第6页GMDSS通信设备与业务第7页船用VHF通信设备1）2)工作在156～174MHz频率范围，主要用于近距离通信，是GMDSS中A1海区主要通信设备。既是现场通信主要伎俩，也是驾驶台与驾驶台之间通信唯一伎俩。GMDSS通信设备与业务第8页3.符合GMDSS要求VHF设备，应同时含有没有线电话通信功效和DSC通信功效。

ACVHF收发机

DSC终端DSC值守机

电源

话筒打印机DC船用VHF设备基本组成GMDSS通信设备与业务第9页4.VHF-DSC值守机：5.电源：一个单通道接收机，可使用独立接收天线，也可与VHF收发机共用同一天线。外接电源能够是110V或220V交流电，也可使用直流24V供电。GMDSS通信设备与业务第10页4.1.1VHF通信基本原理1.采取调频（FM）体制。

2.调频波为等幅变频波。

所谓调频是用已调信号频率改变来携带信息调制方式。调频波旁频分量，理论上为无穷多个，故其理论带宽为无穷大。所以，在工程上必须依据需要进行取舍。GMDSS通信设备与业务第11页

3.调频方法1）直接调频法：2）间接调频法：直接用调制信号去控制振荡器工作状态，改变其振荡频率，以产生调频信号。实际应用中，广泛采取变容管晶体振荡器来实现直接调频。利用调相电路经适当转换而取得调频波。所谓调相，是指载波瞬时相位受调制信号控制而改变。GMDSS通信设备与业务第12页4.“预加重”和“去加重”技术1）鉴频：2）噪声与“预加重”和去加重”技术：

接收机中，对调频信号解调过程称为鉴频，对应部件称为鉴频器。鉴频器输出噪声随频率升高而增大，造成解调后音频信号中高音频区信噪比下降，影响接收效果。为此，在VHF设备中，广泛采取了“预加重”和“去加重”技术。GMDSS通信设备与业务第13页3）“预加重”—4）“去加重”—5）优点—在发射机中人为地预先加重高音频，将高音频电压提升，使解调后音频信号取得较为均匀信噪比，从而提升其抗干扰性能。在接收机中将发射时因预加重而提升高音频电压对应地减弱。此技术简单易行，既提升了VHF通信抗干扰性能，又不会造成信号失真。GMDSS通信设备与业务第14页4.1.2VHF通信特点1．传输距离较近，通信范围受限。1）2）3）4）5）信号主要以空间波形式直线传输。地球表面曲率效应，致使传输距离取决于收、发天线架设高度。通信距离极限值小于100nmile，正常值约为25nmile。比较适合建立以岸台为中心近距离蜂窝式通信网。普通要求，岸台发射机额定功率不应超出50W。船台发射机额定功率不应超出25W。普通在6～25w之间，并应能减小到≤1w。GMDSS通信设备与业务第15页2．信号波长短，设备天线尺寸小：

3．含有较强抗干扰能力：

船用VHF工作在156～174MHz范围，波长小于2m，故天线尺寸也小，船台易于架设在桅杆或烟囱顶上，岸台易于采取方向性很强定向天线。因为调频接收机中，输出信噪比与调制指数mf相关。mf加大，输出信噪比也增大。

mf=△fmax/Fmax

mf＞1时,宽带调频.B=2(mf+1)Fmax=2(△fmax+Fmax)mf≤1时,窄带调频.B=2FmaxGMDSS通信设备与业务第16页4．因为VHF调频接收机存在门限效应接收机中必须引入静噪电路5．信号占用频带宽Bfm=2(mf+1)Fmax=2(△fmax+Fmax)》Bam

门限效应：

是指当Si/Ni低于门限时，其So/No显著下降，使扬声器中出现S/N恶化现象。为保持工作环境安宁，当Si/Ni低于门限时，应切断扬声器输出；而当Si/Ni高于门限时，再恢复扬声器输出。这就是静噪电路作用，该电路放在解调之后。这是调频制缺点所在，采取调频传输即使提升了通信质量，但却降低了频率资源利用率。GMDSS通信设备与业务第17页4.1.3VHF通信工作种类和方式1．工作种类1）2）

CCIR提议：调频（调相）单路无线电话，用F3E（G3E）表示。利用副载波调制单路调频（调相）自动接收报，用F2B（G2B）表示。 在VHF波段进行DSC或NBDP通信时，要求终端设备输出和输入信号，应是以1700Hz为副载波、频移为±400Hz、调制速率为1200波特移频键控信号。

码元宽度=1000/1200=0.833sGMDSS通信设备与业务第18页2．工作方式

有、和三种。1）单工方式①②单工双工半双工按CCIR提议，水上VHF通信中船舶间通信只能使用同频单工方式。 船用设备单工操作由话筒上PTT开关控制。发则不收，收则不发。2）双工方式通信时双方必须分别使用两个不一样频率同时进行发射和接收。GMDSS通信设备与业务第19页导线，去接收机导线，去发射机导体弹簧常闭触电常开触电绝缘体按钮PPT示意图GMDSS通信设备与业务第20页3）半双工方式①②③④按要求，在水上VHF通信中船台与岸台间并经过岸台转接到公众通信网用户通信，只能使用双工方式。 为节能和降低无须要电磁辐射，通信中船台依然采取受控发射，但却一直处于接收状态。所以，此种方式也被称为半双工或准双工工作方式。船岸间为港口工作或船舶动态业务进行通信，能够使用同频单工方式，也可使用异频准双工方式。 岸台采取船台设备时，则只能使用同频单工方式与船台通信。GMDSS通信设备与业务第21页4.1.4VHF频道划分和使用①CCIR指配船岸频率：水上VHF频率156---174MHz 船台发射频段： 岸台发射频段：②收发频率间隔：③频道划分：④CH16：156.025～157.425MHz156.050～162.025MHz4.6MHz，相邻信道间隔为25kHz。

共划分出57个频道，频道号为1～28和60～88，其中单工频道20个，双工频道35个，保护频道2个。88以上为私人频道。如美国各港口设置USA信道等。 （156.8MHz）指定为VHF无线电话国际遇险与安全通信频道；GMDSS通信设备与业务第22页⑤CH70：⑥保护频道：⑦CH06：⑧CH13：⑨CH87和CH88： （156.525MHz）指定为VHFDSC国际遇险与安全呼叫频道；CH75和CH76为CH16保护频道；156.800±0.025

用于国际航行船舶间导航和避让操作；

两个单工频道用于提供海上作业船舶自动识别和监视系统（AIS）工作频道。

用于国内航行船舶间导航和避让操作，也可用于从事协调搜救作业船舶电台和飞机电台之间通信；GMDSS通信设备与业务第23页4.2船用VHF收发设备①VHF通信系统组成及作用：②船、岸VHF电台特点： 水上移动业务VHF通信系统由岸台和船台组成，可用来实现船岸间或船舶间近距离通信，也可经过岸台转接实现船台与陆地公众网用户间通信。 受安装环境和发射功率限制，VHF设备可分为船用和岸用两种。普通船台设备为收发一体，岸台设备可收、发分开。GMDSS通信设备与业务第24页4.2.1船用VHF收发设备组成1．组成方框图双工器接发收射机机控制单元面板单元显示器话筒DSC终端扬声器GMDSS通信设备与业务第25页2．各组成部分主要作用1）双工器作用：位置： 为使双工工作时收发机仍能使用同一天线，必须利用双工器对收、发信号进行隔离，以确保通信时接收机不受本台发射信号干扰或损坏。 双工器连接在天线、发射机和双工工作接收机之间。GMDSS通信设备与业务第26页2）控制单元

3）发射机单元

主要由CPU组成。分别与面板单元、DSC单元、双工器和收发机相连，完成对整机操作及通信控制。 其作用是对话音信号进行处理和调制，向天线输送大功率调频波，实现无线电波发射。GMDSS通信设备与业务第27页4）接收机单元①②5）面板单元

其作用是未来自天线已调高频波进行频率变换、信号放大及解调，最终将其还原为原始音频信号，以实现信息接收。 解调后话音信号经静噪电路和去加重处理后，送入低频功率放大器进行功率放大，以推进耳机、扬声器等相关终端设备工作。 主要由单片机和音频处理电路组成，与显示器、扬声器以及送受话器等外设组成对整机操作控制。GMDSS通信设备与业务第28页3．工作原理和信号流程1）单工工作（1）发射 收发采取同频同天线，需将天线轮番接入收、发机。普通经过送受话器上PTT按压开关控制天线继电器来实现。 按下PTT开关，发射机工作，同时天线连到发射机；话音信号经送话器转变为音频电信号，经面板单元、控制单元送至发射机单元，由其进行调频、放大和预加重等技术处理后再经天线发射出去。而此时接收机暂停工作。GMDSS通信设备与业务第29页（2）接收 需释放PTT开关，发射机关闭，天线转接到接收机，接收机开始工作，天线将射频电磁波转换为电信号送入接收机，经变频、放大、解调、去加重等技术处理后还原成音频信号，再经低频功率放大后送入送受话器或扬声器而变成声音。GMDSS通信设备与业务第30页2）双工工作时，收发机同时工作。（1）（2） 如采取独立收、发天线，则不需双工器，收、发机分别在不一样频率上工作即可。 收、发机采取同一天线，则必须使用双工器才能确保其正常工作。双工器内含有两个分别对不一样频率谐振滤波电路，相当于两个不一样信号通道。接收通道对接收信号呈短路状态，允许其经过；而对发射信号则呈开路状态，阻止其经过。反之，发射通道只对发射信号呈短路状态，允许其经过；而对接收信号则呈开路状态，阻止其经过。这么，就有效地防止了本台发射信号经过天线进入本台接收机。GMDSS通信设备与业务第31页4.2.2VHF设备主要性能指标发射功率

①衡量方式：

②载波功率2.频率偏差 定义：通惯用载波功率来衡量。 是指在无调制时，发射机在工作频率上一个射频周期中供给标准负载平均功率。 调频波瞬时频率最大值或最小值与中心频率（载频）间差值。 通常在正常工作条件下所限定频率偏差称为最大频偏。而船用VHF设备无线电话通信所允许最大频偏为±5kHz。GMDSS通信设备与业务第32页3.音频带宽：4.发射机辐射带宽：

因为： 所以：5.灵敏度：调制音频频带应限于3000Hz以下。指占总辐射能量99%信号频谱宽度。 允许频偏△fmax为±5kHz，最高调制频率Fmax为3kHz，发射机最大辐射带宽为：Bmax=2(Fmax+△fmax)=2(3kHz+5kHz)=16kHz船用VHF接收机灵敏度应优于1μV。GMDSS通信设备与业务第33页4.2.3VHF设备中特殊电路

包含： 和 。1.静噪电路1）作用

在无信号或信号电平低于门限电平而引发接收机输出信噪比急剧下降时，自动将低放闭锁，使扬声器不发声，以保持平静。当信号电平高于门限时，再自动解锁，正常接收。静噪电路双值守电路GMDSS通信设备与业务第34页2）技术要求（1）（2）（3）（4）

静噪灵敏度要高。信号消失，马上闭锁；信号出现，马上解锁。 要预防误动作。即在收到脉冲式强干扰时，不解锁。 静噪电路接入对其它电路不应有影响，不降低整机灵敏度。 静噪电路可视情况接在鉴频器之前或之后，并由面板开关控制。GMDSS通信设备与业务第35页3）电路组成

鉴频器静噪开关低放直流放大噪声检波噪声放大噪声提取GMDSS通信设备与业务第36页2．双值守电路（1）双值守：（2）原因：①② 所谓双值守是指利用接收机同时守听两个或两个以上通话频道。 因为VHF通信业务原因，船台经常碰到需要同时守听多个频道情况。 SOLAS条约明确要求：设置VHF无线电话设备船舶电台，在水上时应保持对CH16连续值守。

GMDSS通信设备与业务第37页（2）双值守实现：（3）在所值守多个频道中，有优先频道和附加频道之分：①②③ 在实际应用中，双值守功效是经过特定自动扫描程序来实现。 开启双值守程序后，一旦在优先频道上检测到信号，则扫描程序立刻停顿扫描，锁定接收。 优先频道无信号时，即使附加频道有信号，但扫描驻留时间一到，仍须自动切换到优先频道。 从设备性能上讲，优先频道和附加频道应可选，如优先频道不允许选择，则一定是CH16。GMDSS通信设备与业务第38页（4）对双值守功效和性能要求：①②③④⑤⑥双值守功效可人工开启或关闭。 即使已经开启双值守功效，一旦拿下送受话器，双值守功效将自动关闭；而挂上送受话器，双值守功效又将自动恢复。 执行双值守功效时，发射被禁止。关闭此功效后，电台自动转到附加频道上。 设备上应有独立功效键，以确保能快速切换到优先频道上接收。执行双值守功效时，应能同时显示所值守频道号。如在某一频道上收到信号，应能显示对应频道号。GMDSS通信设备与业务第39页4.2.4船用VHF天线①尺寸：②原因：③位置： 船用VHF设备工作在156MHz～174MHz频率范围，其对应波长不足2米。船用VHF设备天线多采取0.5～1.5米鞭状天线。 普通固定安装在驾驶台顶部、烟囱顶或大桅顶等较高位置，以确保能有足够大通信距离。GMDSS通信设备与业务第40页4.3VHF-DSC终端及VHFEPIRB4.3.1VHF-DSC作为VHF设备终端，其性能要求、基本组成、信息编码技术和检纠错技术以及呼叫序列格式与本篇第3章中介绍MF/HFDSC设备基本相同。这里只把不一样点归纳以下：1）2）3） 对于VHF-DSC设备性能，要求：若呼叫信道被占用，则除遇险呼叫外，本台其它呼叫自动禁止。 VHF-DSC终端输出FSK信号中心频率仍为1700Hz，频偏却为±400Hz，调制速率为1200波特。（MF/HF：速率：100波特，1700±85Hz。） VHF-DSC终端只能工作在CH70信道。各种呼叫只能在该信道进行。GMDSS通信设备与业务第41页4）

VHF-DSC呼叫序列格式与MF/HFDSC序列格式相同，只是序列格式中点阵连续时间与呼叫类型没相关系，均为20Bit16.66ms。MF/HF与遇险相关呼叫和全部岸对船呼叫点阵连续200bit

2S，而全部呼叫确认（不含遇险确认）和全部船对岸呼叫（不含遇险报警和转发），点阵连续时间为20Bit

0.2S.GMDSS通信设备与业务第42页5)6) 从业务应用角度讲，VHFDSC终端几乎不适合进行“群呼”和“海呼”两种格式呼叫。 VHF-DSC二重时间分集技术时间间隔也为4

个字节，但因为其调制速率为1200波特，故每一码元占时0.833ms，每一字节占时8.33ms

，则分集时间为33.33ms

。GMDSS通信设备与业务第43页4.3.2VHFEPIRB1.概述1)2) 按GMDSS船用设备配置要求，在A1海区航行船舶，可配置1台VHFEPIRB，包含用于寻位9GHzSART，以代替COSPAS-SARSAT系统406MHzEPIRB。 使用VHFEPIRB

在VHFCH70上发射DSC报警信号，作为船对岸报警，必须要求岸台建立起对应接收台，并做到对A1海区完全覆盖。一旦相关岸台接收到DSC报警信号，应能马上将此信息转往相关RCC，并由RCC及时采取有效搜救办法。GMDSS通信设备与业务第44页2.VHFEPIRB主要技术指标： ①工作频率:

②频率容限：

③输出功率:

④CH70(156.525MHz)小于10ｘ10-6即瞬时频率偏离标称频率最大值为频率容限，普通用相对值表示。>100mW 入水后必须能自动浮起并在浮起时自动开启，也可人工开启。GMDSS通信设备与业务第45页3.发射序列内容①②③④VHFEPIRB只能提供遇险船识别码、遇险船位和时间。 在其发射呼叫序列中，格式符为“遇险呼叫”，自识别为9位MMSI码，由销售商依据船舶分配识别码写入。遇险性质为“EPIRB发射”。 当EPIRB与GPS连接时，遇险船位和遇险时间由GPS连续注入和修改。 但当EPIRB未与GPS相连时，遇险船位和遇险时间分别用10个“9”和4个“8”来填充。GMDSS通信设备与业务第46页⑤⑥ 电文中通信指令表明后续遇险通信使用工作种类。详细内容视船舶设备配置情况，由销售商出售时写入。普通设定为VHFCH16电话通信，但特殊情况也可选择使用NBDP

ARQ方式进行。 VHFEPIRB每次发射由

5

个DSC