机载救生电台分析
摘要 机载救生电台（Airborne survival radio station）是飞行员跳伞后唯一的通信联络工具。它可以通过调幅话通信、声码话通信、信标发射、GPS 定位、短消息发送等方式与搜救设备建立联系,为及时搜寻飞行员、确保飞行员的安全提供保障,因此救生电台的性能直接关系到能否准确寻找和救护飞行员。目前，为了改进和完善飞机上的救生系统，我国飞机制造行业亟需研究出可靠的救生电台通信系统。救生电台为个人手持式电台，用于失事、迫降飞机或直升机的飞 行员 、空勤组成员与救援勤务飞机或搜救直升机进行联络，并将它们 引向失事地点，使失事飞机的飞行员或空勤组成员生还和获救的 能性增大，是飞机救生装备中不可缺少的通信设备之一。
救生电台是飞行员跳伞后最有效的通讯联络工具，机载救生电台故障有可能引起失联，通话中断等情况，救生电台则是飞行员跳伞后最有效的通讯联络工具为规避相关情况的发生，本文透彻分析故障机理，严防相似案件的发生。
关键词：飞机 救生 通信 电台 调制/解调
ABSTRACT The Airborne survival radio station is the only communication tool for pilots after parachuting. It can establish contact with search and rescue equipment through amplitude modulation voice communication, vocoder voice communication, beacon transmission, GPS positioning, short message transmission and other ways to provide guarantee for timely search for pilots and ensure the safety of pilots. Therefore, the performance of life-saving radio is directly related to whether pilots can be accurately found and rescued. At present, in order to improve and perfect the lifesaving system on the airplane, the airplane manufacturing industry in our country urgently needs to research a reliable lifesaving radio communication system. Life-saving radio station is a personal hand-held radio station. It is used by pilots and aircrew members who crash or land planes or helicopters to communicate with rescue service planes or rescue helicopters and guide them to the crash site so as to increase the survivability and rescue capability of pilots or aircrew members of the crashed planes. By exploring the principle and failure mechanism analysis of the airborne life-saving radio station, this paper can greatly reduce the time spent in troubleshooting, and workers can have a more thorough understanding of the possible failure types of the radio station when overhauling the life-saving radio station, so as to overhaul the aircraft more efficiently. By analyzing the common faults, studying the fault mechanism, designing the fault equation and finding out the faults in different situations. Life-saving radio station is the most effective communication tool for pilots after parachuting. Life-saving radio station is the most effective communication tool for pilots after parachuting. In order to avoid occurrence of relevant situations, failure mechanism shall be thoroughly analyzed and occurrence of similar cases shall be strictly prevented.
Key words: modulation/demodulation of aircraft lifesaving communication station
目
录 摘要 ....................................................... 1 ABSTRACT ................................................... 1 第 1 章 绪论 ................................................ 3 1.1 机载救生电台的定义 ...................................... 4 1.2 构成与特性 .............................................. 4 1.3 我国无线电台发展史 ...................................... 4 1.4 机载救生电台使用现状及存在的问题 ........................ 4 第 2 章 无线电导航理论基础 .................................. 5 2.1
无线电导航信号 ........................................ 5 2.1.1
无线电频段划分 ...................................... 5 2.1.2
无线电导航信号传播特性 .............................. 5 2.2 救生电台接收机与发射机 ................................. 11 2.2.1 救生电台发射机组成及工作原理分析 ..................... 11 2.2.2 救生电台发射机组成及工作原理分析 ..................... 12 2.3 甚高频通信原理 ......................................... 12 2.4 机载救生电台干扰原因分类 ............................... 14 2.5 本章小结 ............................................... 14 第 3 章 对救生电台的改进措施分析 ........................... 14 3.1 对干扰的改进措施分析 ................................... 14 3.1.1 同频干扰 ............................................. 14 3.1.2 互调干扰 ............................................. 15 3.2 其他原因改造措施 ....................................... 16
3.3 本章小结 ............................................... 16 结论 ...................................................... 16 谢辞 ...................................................... 17 参考文献 .................................................. 17
第 1 章 绪论
1 1.1 机载救生电台的定义
救生电台为个人手持式电台，用于失事，迫降飞机或直升机的飞行员，空勤组成员与救援勤务飞机或搜救直升机进行联络，并将他们引向失事地点，使失事飞机的飞行员或空勤组成员获救和生还可能性增大，是飞机救生装备中必须拥有的通信设备之一。
2 1.2 构成与特性
由无线电台本体，天线，耳机和电池及其他部件组成的救生电台。
工作频率分为 121.5 MHz和 243.0 MHz。
接触距离随搜救飞机的高度而变化。
飞机高度 3000 米，使用 121.5 MHz，信标超过 90 多公里，通话超过 60 多公里； 243.0 MHz，信标距离大于 110km，对话距离大于 80km。
平原之间的接触距离不少于 1.5 公里。
3 1.3 我国无线电台发展史
我国在二十世纪之前没有自己的通信设备， 自抗日战争起，师团和旅拥有广播电台。
解放战争开始后，大部分团部都配备了广播电台。
从 1950 年开始进行接力，1952 年陆续配备了超短波和真空管短波无线通讯设备。
从 1951 年到 1957 年，我国全军进行了第一次通信装备的大改装。
至此，我军主要战斗部队基本统一了战术通讯电台的型号，配合编组配备了主要装备。
1957 年，中国人民解放军建设了长波无线通讯设备，1963 年陆续装备了长波局，1966 年开始使用晶体管超短波调频通信设备 1969 年至 1975 年，全军师以下的部队实现了装备半导体化无线电台。
4 1.4 机载救生电台使用现状及存在的问题
随着科学技术的飞速发展和信息水平的越来越高，无线电波得到了广泛的应用，因此无线电的干扰越来越严重，这对航空通信非常不利。
无线电波的干扰会严重影响航空通信，导致飞机的正常飞行。
对于机载救生电台，干扰源主要分为同频干扰，互调干扰和临时信道干扰三种..另外在电台保养措施上，我们还有许多不足，例如 CJT-2 双频率救生电台，是我国国营第 789 厂按照国外同类型救生电台仿制的，1992 年开始装备部队。该救生电台装备在伞包中，由于平时很少使用，部队反映的问题也较少。但调研中发现，该型电台的开关与舌簧管故障率达到了 76%，如若遇到危险，将为飞行人员的救生带来极大隐患，经过批量排查后发现，主要故障原因为开关接触不良，舌簧管失效，晶体失效，滤波器性能低等问题。
第 2 章 无线电导航理论基础 2.1
无线电导航信号
2.1.1
无线电频段划分 无线电波可以从几赫兹（或更少）工作到 3000 千兆赫，相应的波长从数万到 0.1 毫米。
根据频率范围及其特性，，可以将其划分为若干波段，如表 2 所列。无线电波在不同波段的传播特性差异很大.. 表 2 无线电波频段划分 序号 频段名称 频率范围 波段名称 1 极低频 3Hz～30Hz 极长波 2 超低频 30Hz～300Hz 超长波 3 特低频 300Hz～3kHz 特长波 4 甚低频（VLF）
3kHz～30kHz 甚长波 5 低频（LF）
30kHz～300kHz 长
波 6 中频（MF）
300kHz～3000kHz 中
波 7 高频（HF）
3MHz～30MHz 短
波 8 甚高频（VHF）
30MHz～300MHz 超短波 9 超高频（UHF）
300MHz～3000MHz 分米波 微波波段 10 特高频（SHF）
3GHz～30GHz 厘米波 11 极高频（EHF）
30GHz～300GHz 毫米波 12 超级高频 300GHz～3000GHz 亚毫米波
对于卫星通信，由于卫星处于距地面几百 km 到几万 km 之间的一个高度，电波要穿过大气的电离层、平流层、对流层等，使电波的传播特性非常复杂。
理论和实验表明，0.3-10GHz 频带内的信号，大气传输损耗小，电波适于大气层传播。
2.1.2
无线电导航信号传播特性 无线电导航信号是指携带了导航信息的无线电信号，其传播特性既有和一般无线电波相同的地方，也有其自身的特点。首先介绍无线电导航使用频段中一般的无线电波传播基础知识，而后在此基础上再介绍一些对无线电导航信号有明显影响的传播问题。
（1）无线电导航使用的主要频率范围 到目前为止无线电导航主要使用的频率范围为（10kHz～20GHz），在这个范围内，国内外广泛使用的系统如表 2-3 所示。
表 2-3
无线电导航设备主要使用频段
序号 名
称 频率范围 研制时间 原
理 备
注 1 奥米加（Omega）
10kHz～14kHz 1960年 相位双曲线 超远程 2 台卡（Decca）
70kHz～130kHz 1944年 相位双曲线 近
程 3 罗兰-C（Loran-C）
90kHz～110kHz 1957年 脉冲 相位双曲线 远
程 4 罗兰-A（Loran-A）
1750kHz～1950kHz 1943年 脉冲双曲线 中
程 5 罗盘（Radio Compass）
100kHz～1750kHz 1912年 振幅式 近
程 6 伏尔（VOR）
108MHz～118MHz 1946年 振幅相位式 近
程 7 仪表着陆（ILS）
航向：108MHz～118MHz 下滑：329MHz～335MHz 1939年 调制度差 着
陆 引
导 8 地美依（DME）
962MHz～1213MHz 四十年代 脉冲测距 近
程 9 塔康（Tacan）
962MHz～1213MHz 1952年 极坐标定位 近
程 10 微波着陆（MLS）
5031MHz～5090.7MHz
时间基准 波速扫描 着
陆 引
导 11 多普勒导航（DoPpler）
8000MHz～13500MHz 1954年 多普勒 测速、推算 自主式 12 精密引进雷达（PAR）
10000MHz 左右
测角/测距 着
陆 引
导 13 卫导（子午仪）
Transit （NNSS）
149.988MHz～399.968MHz 1964年 多普勒测距差 全
球 定
位 14 全球定位系统（GPS）
1575.42MHz～1227.60MHz 1994年 星座布满 定时、测距 多普勒测速 全
球 定
位 15 各种雷达 300MHz～20000MHz
测角/测 近
距 程 中
程
（2）无线电波传播的基本类型 地波，自发射天线辐射出来后沿近地面传播的电波称为地波，它包括地表面波，地面直达波，地表面绕射波。频率比较低的电波，如长波或超长波一般都利用地波为基本传播形式，地波传播其场强和相位比较稳定。
天波，自发射天线辐射出来后被高空电离层反射回来的电波称为天波。一般只有中长波段的电波才被电离层反射，利用天波可扩大导航工作区，但精度比地波差，因为天波受电离层变化影响大。
直达波，自发射天线辐射出来后按直线路径直达接收点的电波称为直达波。超短波段以上的导航系统，一般均利用直达波。
（3）电波在自由空间（或在真空中）中的传播 自由空间是一个无限大，无任何介质的空间，这是电波传播的最理想空间，在这种条件下，电波传播的基本特性有下列三点：
a.电波传播的速度是恒定不变的，其数值等于光速 s m c c / 10 38 。
b.电波传播路径是直线。
c.电波传播的路径损耗（或衰减）与功率密度的发散有关。如一个点源发射的球面波，其功率为tP ，沿径向周围均匀传播，在 r 处的功率密度 S 为：
ErPSt 24
（2-8）
电场强度有效值rPEt30 ，波阻抗 120 。
可见，电场强度与传播路径长 r 成反比。
如果发射天线有方向性，且方向性系数为tD ，则在最大辐射方向 r 处，场强最大：
rD PE Et t30max
（2-9）
若在距发射天线 r 处有一个接收天线，其有效面积为r rG A42 （由天线理论引用），其中，rG 为接收天线增益系数， 为工作波长，则接收天线的接收功率rP 为：
t r t t r t r rG G PrD G PrSA P2 24 4
（2-10）
式中，t tD G ，tG 为发射天线增益。
当 1 r tG G 时，无损发射天线的输入功率tP 和无损接收天线的输出功率rP 之比反映了自由空间传输损耗情况，通常定义自由空间的传输损耗dBL 为：
) / 4 lg( 20 lg 10 rtdBPPL
（2-11）
dBL 的单位为 dB。
由此可见，自由空间电波传播的损耗只与路径长 r 和波长 λ 有关。
（4）非自由空间的电波传播 非自由空间中的电波传播情况比较复杂，为了便于分析，将其分成均匀媒质中和非均媒质中两种情况。
在均匀媒质中电波传播路径是直线，传播速度 V 是恒定不变的，其值为：r...