无方向信标入门.doc

无方向信标入门 东苑电脑工作室编写  目 录 一、无方向信标台 二、无方向信标的组成 三、T型天线的计算 四、无方向信标的调谐与匹配 一、无方向信标台 1、无方向信标台 无方向信标台，也叫做NDB，出现在1937年，是最早用于航空导航的无线电设备。 无方向信标工作在中长波，它是一种能给飞机上的无线电罗盘提供位置线的无线电发射机，也称中波导航机。 无方向信标台通常建设在机场附近或航路、航线上。 图1 无方向信标台 2、两种无方向信标台 通常在机场跑道延长线上各建设两个无方向信标台。一个距离跑道端1公里的信标台叫做近台，另一个距离跑道7公里的信标台叫做远台。这两个信标台起引导飞机进近着陆的作用。 这两个导航台通常叫做双归航台，可以引导飞机对准跑道，穿出云层，安全下降到50米以下，然后进行目视着陆。 近台的发射功率通常为100W； 远台和航路导航台的发射功率通常为500W。 3、无方向信标台发送的信息 无方向信标台不间断地发射连续载波信号，每8秒以调幅方式发射一次识别码。 近台的识别码使用一个字母表示，远台和航路导航台使用两个字母表示，使用莫尔斯电码编码而成，调制音频为1020Hz。 也就是说，识别码是采用调幅电报形式发送的。 无方向信标在不发射识别码时，只发射等幅载波信号，供飞机自动定向机测定无方向信标台的方位使用。 无方向信标发射调幅的识别码，可以防止发射识别码过程中引起自动定向机指针摆动。 对于远台来说，应当具备发射调幅电话的功能，以便当飞机通信设备发生故障时，驾驶员可以利用自动定向机来接收地面的指挥信号 4、无方向信标的天线 近台天线高度一般为10米，远台和航路导航台的天线架设高度为30米，由于天线高度远低于λ，所以，天线呈电容性。 为了调谐天线，需要在天线调谐器上，增加电感分量。 图2 宽 T 形天线 宽T形天线的水平方向图是一个圆，也就是在水平面上的无方向性。 宽T形天线的垂直方向图如下： 图3 宽 T 形天线的垂直方向图 由此可见，宽 T 形天线是地波天线。 在T型天线的上空是一个寂静锥区，飞机通过无方向信标台的上空时将收不到信号。 5、地网 为了得到良好的发射效果，台站应铺设地网，接地电阻应小于1。 图4 地网的结构 二、什么是脉宽调制 1、什么是脉冲？ 在数字电路课程中，我们学过了脉冲，单个脉冲，周期性序列脉冲，矩形脉冲，微分脉冲，等。 一个脉冲 周期性脉冲序列 图5 脉冲的波形 描述一个脉冲，需要使用两个物理量，一个是幅度，一个是脉宽。 描述一个周期性序列脉冲，需要有5个物理量，它们是：幅度，脉宽，周期，频率，占空比。 在周期性脉冲序列中，脉冲宽度与脉冲周期的比值叫做占空比。 假设脉冲宽度为，周期为T，则占空比 2、脉冲调制 周期性序列脉冲是不含有任何信息的，我们可以把周期性序列脉冲当作一个载波，然后将音频信号调制到这个脉冲序列上，这就形成了脉冲调制。 常见的脉冲调制方式有脉幅调制和脉宽调制。 如果使周期性脉冲序列的幅度随着音频信号成比例地变化，这就是脉幅调制，记做PAM，见下图。 图6 脉幅调制波形图 如果使周期性脉冲序列的脉冲宽度随着音频信号成比例地变化，则为脉宽调制，记做PWM，见下图。 图7 脉宽调制波形图 3、数字功率放大器 数字功率放大器是一种D类功率放大器。它采用脉宽调制（PWM）技术，将音频信号转换成脉宽调制信号，使功放管工作在开关状态。 根据电子技术理论，晶体管工作在开关状态时，具有最高的工作效率，即具有最大的功率输出，而最小的耗散功率。 在理想情况下，功放管导通时内阻为零，两端没有电压，因此没有功率损耗；而截止时，内阻无穷大，电流又为零，也没有功率损耗。管管，它的导通电阻额定功率时，放大器的效率90%。 图8 数字功率放大器原理方框图 图9 各点的电压波形图 三角波经过调制后得到正弦脉宽调制波形，这种周期信号的频谱是一种离散频谱。对于信号频率为fo，载频频率为f1的调制信号，其频谱主要分布在fo和nf1的谱线上。当f1＞fo时，调制信号通过低通滤波器后，载频被抑制，很容易分离出语音信号。 数字功率放大器具有体积小，额定输出功率大等特点，在现代高质量音频功率放大器中普遍采用数字功率放大技术。 三、无方向信标的组成 1、无方向信标的工作原理 无方向信标机是一个自动拍发识别码信号的调幅发射机。 在生产设计无方向信标机时，考虑到提高无方向信标的工作效率，降低本身功耗。为此，在无方向信标机中，采用了以下两种技术： （1）高频功率放大器采用了D类放大设计； （2）在放大1020Hz音频功率的过程中，使用了脉宽调制技术。将1020Hz的音频信号转变成了脉宽调制信号，然后进行功率放大，以