多普勒甚高频全向信标边带信号浅析
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇多普勒甚高频全向信标边带信号浅析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：二十世纪四十年代末，国际民航组织（ICAO）将甚高频全向信标（VOR）定为标准近程导航设备，其作为现代航空无线电测向导航的一种地面设备，在世界范围内得到广泛应用。本文对多普勒甚高频全向信标的空间合成信号中所使用到的振幅调制及空间调制等原理进行分析，并以AWA DVOR VRB-51D设备为例对其边带信号产生及相位调整作一简要介绍。
关键词：多普勒；空间调制；边带信号；锁相环；9960Hz
一、振幅调制及空间调制原理
振幅调制是用低频调制信号去控制作为传送载体的高频载波的幅度，使已调波的幅度随调制信号的大小线性变化，并保持载波的角频率。
设单音调制信号为 ，载波信号为 ，则已调波信号为
其中调幅指数 ， 为比例常数，一般由调制电路参数决定。由上式可见，该调幅波包含有三个频率分量，即载波分量 、上边带（USB）分量 和下边带（LSB）分量 。单音调制调幅波信号频谱如图1所示，上、下边带分量幅度应相等，相对载波分量对称分布，且是载波幅度的 倍。上边带分量与载波分量之间的瞬时相位差为 ，而下边带分量与载波分量之间的瞬时相位差为 。这就是说，上边带分量超前载波分量的相位与下边带分量滞后载波分量的相位相同。
由发射机分别产生载波分量、上边带分量和下边带分量，并通过各自天线同时辐射。为在接收端得到不失真调幅信号，要求上边带分量、下边带分量与载波分量保持一定的相位和幅度关系。如此，以上三个分量在空间的合成波即是一个不失真的调幅波。这即为“空间调制”。用矢量图表示这三者之间的相位和幅度关系，如图2所示。其中，载波矢量以 角速度旋转，上边带矢量以 角速度逆时针旋转，下边带矢量以 角速度顺时针旋转，且上、下边带矢量相对于载波矢量对称，所以合成矢量落在载波矢量方向上（要么同相，要么反相）。三个矢量叠加后得到的调幅波矢量将是一个长度按调制规律变化的矢量，调幅波矢量的长度即为调幅波包络值的大小。
由于某些原因，若上、下边带分量的角频率偏离了 和 ，即上、下边带矢量不以载波矢量为对称轴旋转，则其合成矢量会偏离载波矢量的方向；同样的，若上、下边带矢量和载波矢量的相位不一致（即 ）或上、下边带矢量的幅度不相等（即 ），则其合成矢量同样会偏离载波矢量的方向。当出现以上三种情况时，产生的后果有，空间合成调幅波调幅指数 减小；调幅波包络出现失真，并产生谐波，极端情况下，当合成矢量与载波矢量垂直时，其调幅指数 为零；还可能产生其它附加调制等。
因载波、上、下边带分量是分别产生且经不同路径送到各自天线辐射，同时考虑设备元器件参数、电缆参数等发生变化，以及因电磁波遇障碍物反射等原因造成各分量传播路径改变等等，最终都将影响这三个分量的幅度和相位关系，造成空间合成调幅波的失真。
通过以上讨论，我们可知若载波、上、下边带分量无法满足以上关系，则可使空间合成调幅波失真，致使接收机无法正常工作。因此，在设备安装、调试及日常维护中，我们都应该注意检查和调整三个分量间的相位和幅度关系，确保设备正常工作。
二、边带信号产生及相位调整
在DVOR AWA VRB-51D设备中，边带信号是由边带信号产生器（SGN）产生。边带信号产生器产生（ ）Hz上边带（USB）信号和（ ）Hz下边带（LSB）信号，上、下边带信号分别送到上、下边带天线辐射。为了与中央天线辐射的载波信号合成不失真的空间调幅波，则上、下边带信号必须与载波信号保持一定的相位关系。因此，边带信号产生器采用了锁相环电路。边带信号产生器有两个标准的脉冲取样锁相环，分别用于产生上、下边带信号。如此，其产生的上、下边带信号就与载波信号满足一定的相位关系，由边带天线辐射的上、下边带信号和中央天线辐射的载波信号就能在空间合成一个标准调幅波。
边带信号产生器框图如图3所示。边带信号产生器主要由上、下两个边带锁相环组成，工作原理相同。其中 为从载波通道耦合取样的载波信号，其与上、下边带锁相环输出取样的边带信号 分别送入上、下边带混频器。混频器的输出即为包含有上边带分量与载波分量之间的瞬时相位差 的9960Hz副载波 ，和下边带分量与载波分量之间的瞬时相位差 的9960Hz副载波 。在这里，我们要求上边带分量超前载波分量的相位等于下边带分量滞后载波分量的相位。9960Hz基准方波经上、下边带移相器后分别输出移相后的基准9960Hz信号，类似上文已调波信号公式，我们设载波信号 ，上边带信号 ，下边带信号 ，其中 和 分别为上、下边带信号相对载波信号的初始相位。载波信号和上、下边带信号经混频器后分别输出 和 。另外，我们设经上、下边带移相器后的基准9960Hz信号分别为和 ，其中初始相位 由开关S2和S3控制，而初始相位 则由开关S1控制。在正常工作中，上、下边带混频器输出的9960Hz信号 、 与上、下边带移相器输出的9960Hz信号 、 ，它们的初始相位应分别相等，即 和 。如此，通过调整开关S2和S3便可使 ，即可得 。
经过以上分析我们可知，通过将混频器输出9960Hz信号 和移相器输出9960Hz信号 送入锁相环进行鉴相，也即将 的相位锁定在 的相位。改变 的相位就等于是改变了 的相位。上、下边带信号与载波信号瞬时相位差相等了，如此上、下边带天线辐射的上、下边带信号与中央天线辐射的载波信号在空间便能合成一个标准调幅波。