Der Grüffelo

Radio VHF ed HF
Telecomunicazioni per l’Aerospazio
P. Lombardo – DIET, Univ. di Roma “La Sapienza”
Radio VHF ed HF- 1
Alcune delle bande aeronautiche
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Radio VHF ed HF- 2
Disposizione antenne su aeromobile
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Radio VHF ed HF- 3
Basics of Radio: Propagation
The path radio waves take – dependent on frequency
• VHF – Very High Frequency
is only capable of line-of-site communications
– Buildings, mountains, leaves may interfere
– Higher an aircraft, the wider coverage
• 2500’ AGL has an effective radius of 50 Miles
• HF - High Frequency
is capable of world wide communication
– Strongly dependent on frequency, antenna, time of day
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Radio VHF ed HF- 4
La propagazione e.m. alle diverse frequenze
VHF UHF
HF radio
radio SATCOM
radio
NDB
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VOR Radar primari
DME/SSR
VHF marker
Radio VHF ed HF- 5
Propagazione in linea di vista
L’orizzonte limita
la visibilità massima
R  ( Re  hT ) 2  Re2  ( Re  hR ) 2  Re2
R  2RehT  2RehR  2Re
h h
T
R
Raggio della terra:
6,371 km
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Radio VHF ed HF- 6
Propagazione in linea di vista
Si tiene in conto in
condizioni di propagazione
normali usando un Raggio
terrestre equivalente
Re= 4/3 x Raggio della terra:
Re= 4/3 x 6,371 km

R (Km)  4,122 hT (m)  hR (m)

Re= 8,495 km
1 nautical mile
=1.85200 km
1ft = 0.3048m
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Radio VHF ed HF- 7
Basics of Radio: Modes
The type of modulation
 To send a signal via radio, you modulate or superimpose voice on a
carrier of radio frequency energy. AM, FM and SSB are just ways of
sending voice information.
 CAP uses
 AM – amplitude modulation
 FM - frequency modulation, and
 SSB – single sideband
along with some digital modes.
 Normally, we use:
 AM on Aircraft Bands
 SSB on HF
 FM on VHF and UHF
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Radio VHF ed HF- 8
Modulazione ampiezza (I)
m(t)
•Segnale modulato
ka
+
sAM(t) = Ac[1 + kam(t)]cos(2fct+)
–
–
–
Segnale modulante = m(t);
Segnale portante = Accos(2fct);
Demodulazione semplice se 1>| kam(t)|;
1

x(t)
Accos(2fct+)
s(t)=Ac[1+kam(t)]cos2fct
•Spettro del segnale modulato
SAM(f) = ½ Ac[(f-fc)ej + kaM(f-fc) ej + (f+fc) e-j + kaM(f+fc) e-j ]
X(f)
M(f)
-B
+
0
B
Ac  j
e   f  fc 
Ac
 j
kae M  f  fc  2
2
+
-fc+B
-f
-B
-f
c
c
f
0
Ac j
e   f  fc 
Ac
j
kae M  f  fc  2
2
+
fc+B
fc-B
fc
Banda laterale
inferiore
f
Banda laterale
superiore
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Radio VHF ed HF- 9
Modulazione ampiezza (II)
•
Larghezza di banda
BAM = 2B con B banda del segnale modulante;
•
Potenza trasmessa
PAM = ½ Ac2[1 + 2ka<m(t)> + ka2<m2(t)>]
<> operatore di valore medio
Se m(t) = cos(2fmt) allora
 PAM = ½ Ac2[1 + ka2Pm] = Pc[1+ka2 /2]
 Pc = ½ Ac2 = potenza trasmessa sul segnale portante;
 Pcka2Pm = Pcka2/2 = potenza trasmessa sul segnale modulante;
OSSERVAZIONI
•Banda del segnale modulato doppia rispetto alla
banda del segnale modulante;
•Parte consistente della potenza trasmessa sul
segnale portante e non sul segnale modulante;
Possibili schemi alternativi:
portante soppressa & banda laterale unica
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Radio VHF ed HF- 10
Basics of Radio: AM
Amplitude Modulation
• Used in aircraft radios to communicate with ATC, tower, other
aircraft, airport operations, etc.
•
Worldwide standard for aircraft communication
• Very old type of modulation first used in early development of
radio
• Tends to be noisy, easily interfered with. Allows lots of static
and ignition noise. Bad feature.
• Allows two stations to be heard over one another – i.e. no
capture effect as with FM. Good feature.
• Both AM and FM are used on VHF
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Radio VHF ed HF- 11
Copertura delle radio VHF
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Utilizzazione delle radio in volo
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HF: Propagazione ionosferica
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HF: Propagazione ionosferica
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HF: Propagazione ionosferica
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Basics of Radio: SSB
Single Sideband
 CAP uses SSB on HF
 SSB uses a very small bandwidth, compared to AM and FM
modes
 Used for L O N G Distance Comms
 HF Operation is specialized, but very useful because it is very
efficient
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Modulazione di ampiezza BLD / DSB
Trasformata di Fourier, per segnali impulsivi:
Segnale di banda base
Segnale modulato
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Radio VHF ed HF- 18
AM con banda laterale unica (SSB)
•
•
Per segnali reali le bande laterali contengono la stessa informazione (proprietà
di simmetria della trasformata di Fourier);
E’ necessario trasmettere una sola banda laterale superiore o inferiore per poter
ricostruire il segnale dal lato ricezione;
m(t)
ka

+
BPF
x(t)
Filtro passa-banda per
eliminare una banda
laterale
Accos(2fct+)
1
X(f)
M(f)
Ac
k a e  j   f  f c 
2
-B
+
0
Ac
k a e j   f  f c 
2
+
B
f
-fc-B
Vantaggi SSB
Richiesta solo metà banda;
Svantaggi SSB
Demodulazione più complessa;
+
-fc
0
fc
fc+B
f
OSSERVAZIONI
•Possibile soluzione intermedia tra doppia banda laterale (DSB) e
banda laterale unica (SSB)  banda vestigiale;
•Portante intera o soppressa e banda laterale doppia o unica
possono dare luogo a diverse combinazioni AM possibili;
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Radio VHF ed HF- 19
AM vantaggi/svantaggi
Vantaggi
•
•
Larghezza di banda richiesta bassa;
Modulazione e demodulazione del segnale semplici;
Svantaggi
•
•
•
•
Mantiene una relazione lineare tra il segnale modulante e modulato  impossibilità
di utilizzare dispositivi operanti in regime non-lineare (i.e. in prossimità della
saturazione);
Segnali interferenti sono ricevuti additivamente e devono essere discriminati
durante la demodulazione  scarsa robustezza a disturbi;
Il rumore influenza in modo sostanziale l’ampiezza del segnale ricevuto;
Schemi di demodulazione coerente difficili da implementare (aggancio portante di
ricezione a portante di trasmissione sia in frequenza che in fase) soprattutto per il
caso SC.
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Radio VHF ed HF- 20
Simplex vs. Duplex
 Simplex
 Transmit and receive on the
same frequency
 Buildings, terrain, altitude
Single Frequency - One
Station at a Time
 Duplex
Transmit on one frequency
and receive on another
R T
Two Frequencies - One
Station at a Time
• Repeaters – Duplex mode
– Used to extend coverage and get
over obstacles
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Repeater increases the range of mobile
stations due to its high profile location
Radio VHF ed HF- 21

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