航空無線電通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡

前言

　　民航是一個高新技術應用非常密集的行業(yè)。通信（Communication，簡稱C）、導航（Navigation，簡稱N）、監(jiān)視（Surveillance，簡稱S）和空中交通管理（Air Traffic Management，簡稱ATM）共同構成了新航行系統(tǒng)（CNS/ATM），其中CNS為ATM提供了技術支持和保障。各種通信、導航和監(jiān)視新技術都在空中交通管制系統(tǒng)和飛機機載電子系統(tǒng)中不斷得到應用，通過空地協(xié)作的方式來保障飛行安全和航班正點，并提高航空公司的運輸效益?！　∽鳛槊窈礁叩仍盒Ｍㄐ殴こ虒I(yè)的教育工作者和負責人，我一直在思考該專業(yè)如何辦出水平和特色，為行業(yè)發(fā)展提供人才支撐。在同行業(yè)內用人單位溝通時，他們提出既希望學生上手快（過去民航院校畢業(yè)生的特點），又希望學生基礎好、后勁足（社會重點大學畢業(yè)生的特點），但兩者難以同時兼顧。在廣泛調研國內外重點高校通信工程專業(yè)課程設置的基礎上，我提出了“厚基礎+特色專業(yè)模塊”的教學改革思路。所謂“厚基礎”，就是把學生的基礎打扎實，凡是社會和民航都需要的知識單獨開課，其目的是讓學生有發(fā)展后勁，有能力適應民航CNS技術的快速發(fā)展和變化。在此基礎上，我們把民航行業(yè)特殊需要的CNS方面的內容集成到3門特色專業(yè)模塊上，分別對應民航空管和航空電子的通信、導航和監(jiān)視，這些課程的內容將“與時俱進”，隨著民航使用技術和設備的變化而變化，但所占學時又不多，可以較好解決“厚基礎”和“上手快”的矛盾。實踐證明，這種教改思路是成功的，近年來我們培養(yǎng)的學生受到了民航用人單位的好評，到社會就業(yè)的學生也表現(xiàn)不俗?！　”緯鴱睦碚?、系統(tǒng)及實踐的角度，廣泛而簡潔地介紹了典型空管系統(tǒng)和飛機上各種不同的通信系統(tǒng)，通篇包含操作實例與個例研究。它是我們選定的比較理想的民航通信模塊特色教材。關于導航和監(jiān)視方面的另外兩本特色教材正在編寫之中?！　〗陙?，隨著我國國產大飛機項目的實施、低空開放將帶來通用航空這一戰(zhàn)略性產業(yè)大發(fā)展、空管CNS設備國產化進程的不斷加快，民航和航空界迫切需要一本能涵蓋空管和航空電子CNS方面的相關著作，由此本書應運而生。本書的翻譯出版工作也得到了國家科技支撐計劃重點課題（2011BAH24B12）“通用航空綜合運行支持系統(tǒng)”的部分支持?！　”緯冗m合于民航管理局、空域管理提供商、監(jiān)管機構的工作人員，也適合于飛機制造商、無線電設備制造商以及航空工程、通信工程或電子信息工程專業(yè)的大學生?！　∪珪芍袊窈酱髮W電子信息工程學院的教師負責翻譯，其中馬愈昭博士負責翻譯第1章和第2章中的2.1～2.7節(jié)、第12章以及附錄1～4，王文益博士負責翻譯第2章的2.8～2.19節(jié)，劉海濤博士負責翻譯第3、4、5、6章，馮青負責翻譯第7、8、9章，石慶研負責翻譯第10章，許明妍翻譯第11章。全書由吳仁彪教授統(tǒng)一審校。

內容概要

　　《航空無線電通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡》介紹航空無線電通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡。全書共分為12章，首先介紹航空無線電系統(tǒng)、電波傳播和通信方面的基礎知識，隨后重點闡述了甚高頻話音與甚高頻數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)、軍用航空通信系統(tǒng)、遠程通信系統(tǒng)（包括高頻話音、高頻數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)和移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)）、航空遙測遙控系統(tǒng)、未來航空移動通信系統(tǒng)、航空電信網(wǎng)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，最后還介紹了航空通信系統(tǒng)電磁兼容及頻譜管理方面的知識。

作者簡介

作者：(英國)斯泰西 (Dale Stacey) 譯者：吳仁彪 劉海濤 馬愈昭 等

書籍目錄

第1章 引言 11.1 回顧 11.2 當代與第二代設備 21.3 未來技術 21.4 操作及用戶變化 21.5 航空用無線電頻譜 31.6 航空電信業(yè)組織結構的討論 51.6.1 國際機構 51.6.2 典型的國家機構 61.6.3 工業(yè) 61.6.4 典型的規(guī)范與專業(yè)工程機構 61.6.5 用戶/使用者 6第2章 航空無線電系統(tǒng)理論 72.1 基本定義 72.2 傳播原理 82.2.1 電磁矢量 82.2.2 極化 82.2.3 傳播速度及其與波長和頻率的關系 82.3 功率、振幅和分貝 102.4 各向同性功率源和自由空間路徑損耗 112.4.1 各向同性功率源的定義 112.4.2 推導自由空間路徑公式 112.4.3 功率通量密度 132.4.4 電場強度 132.4.5 電場強度與發(fā)射功率的關系 142.5 無線電幾何 142.5.1 無線電地平線計算 142.5.2 地球膨脹因子——k因子 162.5.3 海里 172.5.4 大圓距離 182.6 復雜傳播：折射、吸收、非視距傳播 192.6.1 折射 192.6.2 大氣吸收引起的損耗 212.6.3 非視距傳播 212.6.4 傳播至衛(wèi)星 262.7 其他傳播效應 272.8 調制 282.8.1 調制之謎 292.8.2 模擬域和數(shù)字域 302.8.3 幅度調制(AM) 302.8.4 頻率調制 362.8.5 數(shù)字調制 372.9 香農理論 442.10 復用和中繼 452.10.1 頻分復用(FDM) 452.10.2 中繼 452.10.3 時分復用(TDM) 472.10.4 正交頻分復用(OFDM)和編碼OFDM 482.11 接入方案 482.11.1 頻分多址接入(FDMA) 482.11.2 時分多址接入(TDMA) 492.11.3 碼分多址接入(CDMA) 492.12 抗衰落和抗多徑技術 512.12.1 均衡 512.12.2 前向糾錯和循環(huán)冗余校驗 522.12.3 內插 532.12.4 空間分集 532.12.5 頻率分集 542.12.6 被動接收分集 562.13 帶寬規(guī)范 562.14 天線增益 572.14.1 理想的各向同性天線 572.14.2 實際實現(xiàn) 572.14.3 幾種常用的航空通信用天線 582.15 鏈路預算 622.16 互調 622.16.1 三次諧波與多余諧波 632.16.2 高次諧波 662.17 通信系統(tǒng)的噪聲 662.17.1 熱噪聲 662.17.2 自然噪聲 662.17.3 人為噪聲與干擾 662.17.4 天電噪聲 662.18 衛(wèi)星理論 662.18.1 擴展噪聲方程 672.18.2 G/T 672.18.3 鏈路預算方程 672.18.4 噪聲溫度 682.19 可用性與可靠性 712.19.1 定義 712.19.2 可靠性浴盆曲線 712.19.3 幾個可靠性的概念 722.19.4 多元件系統(tǒng)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(tǒng) 753.1 甚高頻航空通信的發(fā)展歷程 753.1.1 1947年前的甚高頻無線通信 753.1.2 1947年到現(xiàn)在的甚高頻無線通信：信道化和帶寬劃分 763.1.3 當前及8.33 kHz信道間隔 783.1.4 未來航空甚高頻通信 783.2 雙邊帶-調幅系統(tǒng) 803.3 移動通信的標準——3C 823.3.1 網(wǎng)絡覆蓋 833.3.2 容量 863.3.3 質量 873.4 無線電管理與許可證 883.5 甚高頻“硬化”和互調 903.5.1 接收機淹沒 903.5.2 互調干擾 903.6 甚高頻數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng) 913.6.1 甚高頻模擬通信系統(tǒng)局限性 913.6.2 數(shù)據(jù)鏈路的發(fā)展歷程 913.6.3 系統(tǒng)技術規(guī)范 923.6.4 數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)比較 1013.6.5 航空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)業(yè)務 1013.6.6 數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的未來應用 102補充閱讀材料 102第4章 軍用無線通信系統(tǒng) 1044.1 軍用甚高頻通信發(fā)展歷史 1044.2 軍用航空移動通信的發(fā)展 1044.3 軍用甚高頻通信系統(tǒng)的缺陷 1054.4 新一代戰(zhàn)術通信系統(tǒng)的挑戰(zhàn)性 1054.5 JTIDS/MIDS系統(tǒng)的誕生 1064.6 JTIDS/MIDS技術規(guī)范 1064.6.1 信道劃分 1064.6.2 Link 4A空中接口 1064.6.3 Link 11空中接口 1074.6.4 Link 16空中接口 1084.6.5 接入方式 1094.6.6 Link 16數(shù)據(jù)交換 1094.6.7 抖動字段 1104.6.8 同步字段(SYNCH) 1104.6.9 定時同步 1104.6.10 JTIDS/MIDS的其他特性 1124.6.11 與測距設備共信道工作 112第5章 遠距離無線通信系統(tǒng) 1135.1 短波無線通信系統(tǒng) 1135.2 短波通信系統(tǒng)的頻率分配 1135.3 短波無線通信系統(tǒng) 1135.3.1 短波發(fā)射機 1145.3.2 短波接收機 1145.3.3 系統(tǒng)配置 1155.3.4 選擇呼叫 1155.3.5 短波信道的可用性 1155.4 短波數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng) 1175.4.1 短波數(shù)據(jù)通信協(xié)議 1175.4.2 短波數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)部署 1185.5 短波通信在民航的其他應用 1185.6 航空移動衛(wèi)星通信系統(tǒng) 1185.6.1 航空移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡介 1185.6.2 地球同步衛(wèi)星服務系統(tǒng) 1205.6.3 天線系統(tǒng)技術參數(shù) 1235.7 甚高頻、高頻、L波段JTIDS/MIDS系統(tǒng)與衛(wèi)星通信系統(tǒng)的比較 1245.8 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(tǒng) 1266.1 遙測系統(tǒng) 1266.2 遙測系統(tǒng)現(xiàn)狀 1266.2.1 遙測系統(tǒng)的頻率分配 1276.2.2 遙控系統(tǒng) 1296.3 遙測/遙控系統(tǒng)的應用 1296.4 空中客車公司的未來遙測系統(tǒng) 1306.4.1 信道分配規(guī)劃 1306.4.2 系統(tǒng)組成 1306.4.3 下行鏈路 1316.4.4 上行鏈路 1316.5 無人機 131第7章 陸地回程和航空電信網(wǎng) 1337.1 引言 1337.2 點到點承載形式 1347.2.1 銅電纜 1347.2.2 頻分復用組 1347.2.3 新型的數(shù)字式連接和脈沖編碼調制 1357.2.4 同步數(shù)字體系、異步傳輸模式和Internet協(xié)議 1377.2.5 光纖 1377.2.6 專用網(wǎng)和航空電信網(wǎng) 1377.2.7 PTT所提供的服務 1377.2.8 無線電鏈路 1387.2.9 VSAT網(wǎng)絡 1407.2.10 混合網(wǎng)絡 142第8章 未來的航空移動通信系統(tǒng) 1438.1 引言 1438.2 近期的可行技術 1448.2.1 UAT 1448.2.2 S模式擴展電文 1468.2.3 802.xx協(xié)議族 1488.3 長遠的選擇 1498.3.1 分析 1498.3.2 答案 1508.3.3 定義的難題 1518.3.4 一個基于CDMA通信系統(tǒng)的建議 1538.3.5 軟件無線電 155補充閱讀材料 156第9章 無線電經(jīng)濟學 1579.1 引言 1579.2 經(jīng)濟學的基本準則 1579.3 分析和盈虧平衡點 1579.4 資金成本 1589.4.1 基本的財務概念 1589.4.2 通貨膨脹 1599.5 安全考慮 1609.6 可靠性成本 1609.7 宏觀經(jīng)濟學 161第10章 地面設施及設備 16310.1 引言 16310.2 實際的甚高頻通信頻帶(118～137 MHz)設備 16510.2.1 甚高頻發(fā)射機 16510.2.2 甚高頻接收機 16510.2.3 甚高頻發(fā)射機/接收機結構 16610.2.4 甚高頻腔體濾波器 16710.2.5 甚高頻合路器、多路耦合器、開關與功分器 16710.2.6 其他無線電設備 16810.2.7 外圍設備 17110.3 室外 17210.3.1 傳輸線(VHF、L波段及微波) 17210.3.2 天線工程 17310.3.3 塔或桅桿 17810.3.4 機房 17910.3.5 設備架 180第11章 航空電子 18111.1 引言 18111.2 環(huán)境 18111.2.1 溫度 18211.2.2 壓力 18311.2.3 設備測試 18311.2.4 表觀風速 18411.2.5 濕度：0～100% 18411.2.6 射頻環(huán)境、抗擾性、電磁兼容 18711.2.7 環(huán)境的分類 18811.3 飛機類型 18811.3.1 私人飛機 18811.3.2 通用航空飛機 18911.3.3 商用航空飛機 18911.3.4 軍用航空飛機 19011.4 用于私人航空的簡單航空電子設備 19111.5 分布式航空電子設備概念 19111.5.1 數(shù)據(jù)總線標準 19211.5.2 供電系統(tǒng) 19511.6 航空電子機架的布置 19711.6.1 航空運輸支架與模塊化概念單元 19711.6.2 冷卻 19811.6.3 背板布線 19811.6.4 其他標準 19911.7 航空無線電盒子 19911.7.1 甚高頻收發(fā)機 19911.7.2 高頻無線電 20111.7.3 衛(wèi)星接收機系統(tǒng)航空電子設備 20511.7.4 其他設備 20511.8 天線 20611.8.1 甚高頻天線 20611.8.2 高頻天線 20811.8.3 衛(wèi)星天線 20911.9 控制共址環(huán)境 21011.10 數(shù)據(jù)線、電源線、特殊電纜、同軸電纜 21111.11 認證與適航維護 21211.11.1 認證 21211.11.2 歐洲民航設備組織 21211.11.3 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 21412.1 引言 21412.2 干擾 21412.2.1 干擾源 21512.2.2 干擾形式 21612.2.3 抗擾性與敏感性 21712.2.4 干擾的測量 21812.3 電磁兼容 21912.3.1 分析 21912.3.2 信道外發(fā)射、頻帶外發(fā)射、雜散發(fā)射 22112.3.3 電磁兼容標準 22212.4 頻譜管理過程 22312.4.1 同信道共享、相鄰信道和相鄰頻帶兼容 22312.4.2 系統(tǒng)內與系統(tǒng)間兼容 22312.4.3 系統(tǒng)內標準 22412.4.4 系統(tǒng)間標準 22412.4.5 WRC進展以及循環(huán)檢查與修訂 22512.5 頻率管理過程 22512.5.1 例子 22512.5.2 應急頻率(3通道保護頻帶兩側) 22612.5.3 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

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：同步字段由多個定時同步與細定時同步序列構成。需要強調的是，在LINK16系統(tǒng)中，任何一個終端可使用多種技術手段來實現(xiàn)終端的定時同步功能。LINK16系統(tǒng)采用以上定時同步機制的原因是，確保各個通信終端具有最大的獨立性，以保證網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，網(wǎng)絡具有最大的靈活性與抗毀滅性。在短時間內，通信終端可通過自身攜帶高的精度原子鐘來來實現(xiàn)終端的網(wǎng)絡定時同步，但隨著時間增加，LINK16系統(tǒng)可使用以下兩種方法來實現(xiàn)通信終端的網(wǎng)絡定時同步功能：第一，各個通信終端通過向網(wǎng)絡主時鐘源進行同步的方法來實現(xiàn)網(wǎng)絡的定時同步，網(wǎng)絡主時鐘源也稱為“網(wǎng)絡定時參考”，網(wǎng)絡主時鐘源的職責由網(wǎng)絡內各個通信終端輪流承擔；第二，網(wǎng)絡內所有通信終端通過向一個更加精確的時鐘源進行同步，以確保整個網(wǎng)絡的定時同步。

編輯推薦

《航空無線電通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡》為國防電子信息技術叢書之一。

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