內容簡介
本書介紹航空無線電通信系統與網路。全書共分為12章,首先介紹航空無線電系統、電波傳播和通信方面的基礎知識,隨後重點闡述了甚高頻話音與甚高頻數據鏈通信系統、軍用航空通信系統、遠程通信系統(包括高頻話音、高頻數據鏈通信系統和移動衛星通信系統)、航空遙測遙控系統、未來航空移動通信系統、航空電信網的組成及工作原理、航空無線電地面設備安裝及使用方法、機載電子設備,最後還介紹了航空通信系統電磁兼容及頻譜管理方面的知識。
目錄
目 錄
第1章 引言 1
1.1 回顧 1
1.2 當代與第二代設備 2
1.3 未來技術 2
1.4 操作及用戶變化 2
1.5 航空用無線電頻譜 3
1.6 航空電信業組織結構的討論 5
1.6.1 國際機構 5
1.6.2 典型的國家機構 6
1.6.3 工業 6
1.6.4 典型的規範與專業工程機構 6
1.6.5 用戶/使用者 6
第2章 航空無線電系統理論 7
2.1 基本定義 7
2.2 傳播原理 8
2.2.1 電磁矢量 8
2.2.2 極化 8
2.2.3 傳播速度及其與波長和頻率的關係 8
2.3 功率、振幅和分貝 10
2.4 各向同性功率源和自由空間路徑損耗 11
2.4.1 各向同性功率源的定義 11
2.4.2 推導自由空間路徑公式 11
2.4.3 功率通量密度 13
2.4.4 電場強度 13
2.4.5 電場強度與發射功率的關係 14
2.5 無線電幾何 14
2.5.1 無線電地平線計算 14
2.5.2 地球膨脹因子——k因子 16
2.5.3 海里 17
2.5.4 大圓距離 18
2.6 複雜傳播:折射、吸收、非視距傳播 19
2.6.1 折射 19
2.6.2 大氣吸收引起的損耗 21
2.6.3 非視距傳播 21
2.6.4 傳播至衛星 26
2.7 其他傳播效應 27
2.8 調製 28
2.8.1 調製之謎 29
2.8.2 模擬域和數字域 30
2.8.3 幅度調製(AM) 30
2.8.4 頻率調製 36
2.8.5 數字調製 37
2.9 香農理論 44
2.10 復用和中繼 45
2.10.1 頻分復用(FDM) 45
2.10.2 中繼 45
2.10.3 時分復用(TDM) 47
2.10.4 正交頻分復用(OFDM)和編碼OFDM 48
2.11 接入方案 48
2.11.1 頻分多址接入(FDMA) 48
2.11.2 時分多址接入(TDMA) 49
2.11.3 碼分多址接入(CDMA) 49
2.12 抗衰落和抗多徑技術 51
2.12.1 均衡 51
2.12.2 前向糾錯和循環冗餘校驗 52
2.12.3 內插 53
2.12.4 空間分集 53
2.12.5 頻率分集 54
2.12.6 被動接收分集 56
2.13 頻寬規範 56
2.14 天線增益 57
2.14.1 理想的各向同性天線 57
2.14.2 實際實現 57
2.14.3 幾種常用的航空通信用天線 58
2.15 鏈路預算 62
2.16 互調 62
2.16.1 三次諧波與多餘諧波 63
2.16.2 高次諧波 66
2.17 通信系統的噪聲 66
2.17.1 熱噪聲 66
2.17.2 自然噪聲 66
2.17.3 人為噪聲與干擾 66
2.17.4 天電噪聲 66
2.18 衛星理論 66
2.18.1 擴展噪聲方程 67
2.18.2 G/T 67
2.18.3 鏈路預算方程 67
2.18.4 噪聲溫度 68
2.19 可用性與可靠性 71
2.19.1 定義 71
2.19.2 可靠性浴盆曲線 71
2.19.3 幾個可靠性的概念 72
2.19.4 多元件系統的綜合可用性 72
補充閱讀材料 74
第3章 甚高頻航空通信系統 75
3.1 甚高頻航空通信的發展歷程 75
3.1.1 1947年前的甚高頻無線通信 75
3.1.2 1947年到現在的甚高頻無線通信:信道化和頻寬劃分 76
3.1.3 當前及8.33 kHz信道間隔 78
3.1.4 未來航空甚高頻通信 78
3.2 雙邊帶-調幅系統 80
3.3 移動通信的標準——3C 82
3.3.1 網路覆蓋 83
3.3.2 容量 86
3.3.3 質量 87
3.4 無線電管理與許可證 88
3.5 甚高頻“硬化”和互調 90
3.5.1 接收機淹沒 90
3.5.2 互調干擾 90
3.6 甚高頻數據鏈系統 91
3.6.1 甚高頻模擬通信系統局限性 91
3.6.2 數據鏈路的發展歷程 91
3.6.3 系統技術規範 92
3.6.4 數據鏈系統比較 101
3.6.5 航空數據鏈系統業務 101
3.6.6 數據鏈系統的未來套用 102
補充閱讀材料 102
第4章 軍用無線通信系統 104
4.1 軍用甚高頻通信發展歷史 104
4.2 軍用航空移動通信的發展 104
4.3 軍用甚高頻通信系統的缺陷 105
4.4 新一代戰術通信系統的挑戰性 105
4.5 JTIDS/MIDS系統的誕生 106
4.6 JTIDS/MIDS技術規範 106
4.6.1 信道劃分 106
4.6.2 Link 4A空中接口 106
4.6.3 Link 11空中接口 107
4.6.4 Link 16空中接口 108
4.6.5 接入方式 109
4.6.6 Link 16數據交換 109
4.6.7 抖動欄位 110
4.6.8 同步欄位(SYNCH) 110
4.6.9 定時同步 110
4.6.10 JTIDS/MIDS的其他特性 112
4.6.11 與測距設備共信道工作 112
第5章 遠距離無線通信系統 113
5.1 短波無線通信系統 113
5.2 短波通信系統的頻率分配 113
5.3 短波無線通信系統 113
5.3.1 短波發射機 114
5.3.2 短波接收機 114
5.3.3 系統配置 115
5.3.4 選擇呼叫 115
5.3.5 短波信道的可用性 115
5.4 短波數據鏈系統 117
5.4.1 短波數據通信協定 117
5.4.2 短波數據鏈系統部署 118
5.5 短波通信在民航的其他套用 118
5.6 航空移動衛星通信系統 118
5.6.1 航空移動衛星通信系統簡介 118
5.6.2 地球同步衛星服務系統 120
5.6.3 天線系統技術參數 123
5.7 甚高頻、高頻、L波段JTIDS/MIDS系統與衛星通信系統的比較 124
5.8 航空乘客通信(APC) 125
補充閱讀材料 125
第6章 航空遙控遙測系統 126
6.1 遙測系統 126
6.2 遙測系統現狀 126
6.2.1 遙測系統的頻率分配 127
6.2.2 遙控系統 129
6.3 遙測/遙控系統的套用 129
6.4 空中客車公司的未來遙測系統 130
6.4.1 信道分配規劃 130
6.4.2 系統組成 130
6.4.3 下行鏈路 131
6.4.4 上行鏈路 131
6.5 無人機 131
第7章 陸地回程和航空電信網 133
7.1 引言 133
7.2 點到點承載形式 134
7.2.1 銅電纜 134
7.2.2 頻分復用組 134
7.2.3 新型的數字式連線和脈衝編碼調製 135
7.2.4 同步數字型系、異步傳輸模式和Internet協定 137
7.2.5 光纖 137
7.2.6 專用網和航空電信網 137
7.2.7 PTT所提供的服務 137
7.2.8 無線電鏈路 138
7.2.9 VSAT網路 140
7.2.10 混合網路 142
第8章 未來的航空移動通信系統 143
8.1 引言 143
8.2 近期的可行技術 144
8.2.1 UAT 144
8.2.2 S模式擴展電文 146
8.2.3 802.xx協定族 148
8.3 長遠的選擇 149
8.3.1 分析 149
8.3.2 答案 150
8.3.3 定義的難題 151
8.3.4 一個基於CDMA通信系統的建議 153
8.3.5 軟體無線電 155
補充閱讀材料 156
第9章 無線電經濟學 157
9.1 引言 157
9.2 經濟學的基本準則 157
9.3 分析和盈虧平衡點 157
9.4 資金成本 158
9.4.1 基本的財務概念 158
9.4.2 通貨膨脹 159
9.5 安全考慮 160
9.6 可靠性成本 160
9.7 總量經濟學 161
第10章 地面設施及設備 163
10.1 引言 163
10.2 實際的甚高頻通信頻帶(118~137 MHz)設備 165
10.2.1 甚高頻發射機 165
10.2.2 甚高頻接收機 165
10.2.3 甚高頻發射機/接收機結構 166
10.2.4 甚高頻腔體濾波器 167
10.2.5 甚高頻合路器、多路耦合器、開關與功分器 167
10.2.6 其他無線電設備 168
10.2.7 外圍設備 171
10.3 室外 172
10.3.1 傳輸線(VHF、L波段及微波) 172
10.3.2 天線工程 173
10.3.3 塔或桅桿 178
10.3.4 機房 179
10.3.5 設備架 180
第11章 航空電子 181
11.1 引言 181
11.2 環境 181
11.2.1 溫度 182
11.2.2 壓力 183
11.2.3 設備測試 183
11.2.4 表觀風速 184
11.2.5 濕度:0~100% 184
11.2.6 射頻環境、抗擾性、電磁兼容 187
11.2.7 環境的分類 188
11.3 飛機類型 188
11.3.1 私人飛機 188
11.3.2 通用航空飛機 189
11.3.3 商用航空飛機 189
11.3.4 軍用航空飛機 190
11.4 用於私人航空的簡單航空電子設備 191
11.5 分散式航空電子設備概念 191
11.5.1 數據匯流排標準 192
11.5.2 供電系統 195
11.6 航空電子機架的布置 197
11.6.1 航空運輸支架與模組化概念單元 197
11.6.2 冷卻 198
11.6.3 背板布線 198
11.6.4 其他標準 199
11.7 航空無線電盒子 199
11.7.1 甚高頻收發機 199
11.7.2 高頻無線電 201
11.7.3 衛星接收機系統航空電子設備 205
11.7.4 其他設備 205
11.8 天線 206
11.8.1 甚高頻天線 206
11.8.2 高頻天線 208
11.8.3 衛星天線 209
11.9 控制共址環境 210
11.10 數據線、電源線、特殊電纜、同軸電纜 211
11.11 認證與適航維護 212
11.11.1 認證 212
11.11.2 歐洲民航設備組織 212
11.11.3 主最低設備清單 212
補充閱讀材料 212
第12章 干擾、電磁兼容、頻譜管理與頻率管理 214
12.1 引言 214
12.2 干擾 214
12.2.1 干擾源 215
12.2.2 干擾形式 216
12.2.3 抗擾性與敏感性 217
12.2.4 干擾的測量 218
12.3 電磁兼容 219
12.3.1 分析 219
12.3.2 信道外發射、頻帶外發射、雜散發射 221
12.3.3 電磁兼容標準 222
12.4 頻譜管理過程 223
12.4.1 同信道共享、相鄰信道和相鄰頻帶兼容 223
12.4.2 系統內與系統間兼容 223
12.4.3 系統內標準 224
12.4.4 系統間標準 224
12.4.5 WRC進展以及循環檢查與修訂 225
12.5 頻率管理過程 225
12.5.1 例子 225
12.5.2 應急頻率(3通道保護頻帶兩側) 226
12.5.3 航空用頻譜與頻率信息資源庫 227
補充閱讀材料 227
附錄1 公式總結 228
附錄2 量與單位 233
附錄3 常量列表 235
附錄4 單位轉換 236
術語表 237