高頻信號

高頻信號

高頻信號,顧名思義就是頻率較高的信號。在電子學上和高速數字設計領域,分別有不同的判斷標準。

原理

高頻是頻率在3——30MHz的信號頻率,這只是對高頻的狹隘理解。而高頻是包括3MHz到X00GHz的頻率範圍都可以稱為高頻。電視機在接收受到某一頻道的高頻信號後,要把全電視信號從高頻信號中解調出來,才能在螢幕上重現視頻圖像。

為了能夠在空中傳播電視信號,必須把視頻全電視信號調製成高頻或射頻(RF-Radio Frequency)信號,每個信號占用一個頻道,這樣才能在空中同時傳播多路電視節目而不會導致混亂。我國採樣PAL制,每個頻道占用8MHz的頻寬;美國採用NTSC制,電視從2頻道至69頻道,每個頻道的頻寬為4MHz,電視信號頻帶共占用54 MHz至806 MHz的信道。有線電視CATV(Cable Television)的工作方式類似,只是它通過電纜而不是通過空中傳播電視信號。

分類

1. 甚高頻通信系統 (VHF :Very High Frequency ) 使用甚高頻無線電波。

它的有效作用範圍較短,只在目視範圍之內,作用距離隨高度變化,在高度為300米時距離為74公里。 是目前民航飛機主要的通信工具,用於飛機在起飛、降落時或通過控制空域時機組人員和地面管制人員的雙向語音通信。 起飛和降落時期是駕駛員處理問題最繁忙的時期,也是飛行中最容易發生事故的時間,因此必須保證甚高頻通信的高度可靠,民航飛機上一般都裝有一套以上的備用系統。

甚高頻通信系統由收發機組、控制盒和天線三部分組成。收發機組用頻率合成器提供穩定的基準頻率,然後和信號一起,通過天線發射出去。接收部分則從天線上收到信號,經過放大、檢波、靜噪後變成音頻信號,輸入駕駛員的耳機。 天線為刀形,一般在機腹和機背上都有安裝。

甚高頻所使用的頻率範圍按照國際民航組織的統一規定在 118.000~135.975MHZ ,每25KHZ為一個頻道,可設定720個頻道由飛機和地面控制台選用。

頻率具體分配為: 118.000~121.400MHZ、123.675~128.800MHZ和132.025~135.975MHZ三個頻段主要用於空中交通管制人員與飛機駕駛員間的通話, 其中主要集中在118.000~121.400MHZ; 121.100MHZ、121.200MHZ用於空中飛行情報服務; 121.500MHZ定為遇難呼救的全世界統一的頻道。 121.600~121.925MHZ主要用於地面管制; 值得注意的是通信信號是調幅的,通話雙方使用同一頻率,一方傳送完畢,停止發射等待對方信號。

2、 高頻信號系統( HF:High Frequency) 是遠距離通信系統。它使用了和短波廣播的頻率範圍相同的電磁波,它利用電離層的反射,因而通信距離可達數千公里,用於飛行中保持與基地和遠方航站的聯絡。使用的頻率範圍為 2-30MHZ ,每1KHZ為一個頻道。大型飛機一般裝有兩套高頻通信系統,使用單邊帶通信,這樣可以大大壓縮所占用的頻帶,節省發射功率。高頻通信系統由收發機組、天線耦合器、控制盒和天線組成,它的輸出功率較大,需要有通風散熱裝置。現代民航機用的高頻通信天線一般埋入飛機蒙皮之內,裝在飛機尾部,不過目前該系統很少使用。

頻率劃分

高低頻劃分:

極低頻 ELF 3KHZ以下

甚低頻 VLF 3-30KHZ

低 頻 LF 30-300KHZ

中 頻 MF 300-3MHZ

高 頻 HF 3-30MHZ

甚高頻 VHF 30-300MHZ(電視1---12頻道)

特高頻 UHF 300-3GHZ(電視13頻道以上)

超高頻 SHF 3G-30GHZ

也有這樣劃分:

頻率按照規定劃分,以便有專業的交流語言:

超低頻:0.03-300Hz

極低頻:300-3000Hz(音頻)

甚低頻:3-300KHz

但對於高速電子設計工程師來說,理解應當更為深刻,我們除了關心信號的固有頻率,還應當考慮信號發射時同時伴隨產生的高階諧波的影響,一般我們使用下面這個公式來做定義信號的發射頻寬,有時也稱為EMI發射頻寬:

F=1/(Tr*π), F是頻率(GHz);Tr(納秒)指信號的上升時間或下降時間。

通常當F>100MHz的時候,就可以稱為高頻電路。

所以,在數字電路中,是否是高頻電路,並不在於信號頻率的高低,而主要是取決於上升沿和下降沿。根據這個公式可以推算,當上升時間小於3.185ns左右的時候,我們認為是高頻電路。

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