注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

俊峰 电子 电脑

伸手摘星,未必如愿,但至少不会弄脏你的手

 
 
 

日志

 
 
关于我

荆门市东宝中学 熊军锋 任教学科:网络管理 擅长的技术:专业开发8位 16位 32位单片机,电脑人机界面一体化控制,工业控制,数控产品及嵌入式系统开发等。 曾经做过的项目:数码发电机,摩托车综合仪表,变频器,打包机控制

网易考拉推荐

认识你的收发机 (构造篇)  

2010-04-21 15:30:48|  分类: HAM |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

认识你的收发机 (构造篇) - dbzxxiong - 俊峰 电子 电脑

    早期无线电机器设备的功能和构造比较简单,操作时需要很多人为的调整,甚至还使用独立的设备,分别操作发射和接收,对使用者非常不方便。除了自制的机器之外,现在厂制的无线电收发机都具有较多功能,而且发射和接收电路都在同一部机器内,使用上非常方便。可是,功能的增强,也相对的让使用者加多了困扰,例如使用特殊功能的时机、效果、和限制,如果使用不当,甚至会造成反效果。

    因此,对收发机先有深入的了解,尔后在使用时,才能充分发挥应有的性能。本文将逐步向大家介绍,以增加对收发机构造、规格、和功能……等有关知识的了解。

    收发机的一切特性、规格、和功能都源于硬件构造,只要构造的电路固定下来,则规格和功能也随之而定,所以,硬件构造是收发机的根本;不过,使用者却经常把它当做一个黑箱,只了解其功能和规格,而往往忽略了硬件构造。因此,我们先从收发机的硬件构造开始介绍:

收发机的构造

    收发拨接收部份的讯号由低频率提升到高频率,由低位准提升到高位准;而发射部份的讯号由高频率降低到低频率,由高位准降低到低位准。

    其实,接收和发射部份的构造极为相似,只不过讯号的流程方向相反而已,请参照图 1。由于接收和发射部份构造的类似,使得部份的电路可以收发共享,例如振荡器、滤波器等。

认识你的收发机 (构造篇) - dbzxxiong - 俊峰 电子 电脑

图 1:收发机的构造方块图

 

    收发分离式无线电机器的最大缺点,就是收发频率不易取得一致,也就是有「零差拍」 (Zero Beat) 的问题。这一点对现在的收发机来说,完全没有问题,因为不论在接收或者发射部份,各级混频电路所需的振荡器都是共享的。

    决定收发频率的讯号源既然相同,所以接收或发射的频率得以保证完全一致。虽然如此一来,收发机就只能做单工操作,无法同时接收和发射,但在业余的领域里,本来就是用单工模式工作,所以没有影响。

    目前市面上的收发机,都有数个最新的直接数字合成器 DDS(Direct Digital Synthesizer) 作为振荡器,产生纯净、准确、和稳定的振荡讯号,可保证频率准确度和稳定度。这种直接数字合成器 DDS,可以说是目前收发机的心脏。

认识你的收发机 (构造篇) - dbzxxiong - 俊峰 电子 电脑

    DDS 由微电脑控制,以数字的方式输入相位累加器,定出相位取样点。每一点经过查表得到波幅值,由数字到模拟转换器输出其模拟电压值,一点一点的合成正弦波形,然后经过低通滤波器,得到纯正的正弦波,参照图 2。而第一次变频级的本地振荡器 (1ST OSC/VFO),就是决定接收或发射频率的可变频率振荡器 (VFO)。

 

发射部份的电路

    收发机的发射部份,其性能的需求是个混附的发射讯号和稳定的发射频率。而定义其电路最主要的是各种调变模式的调变方法。目前所看到的收发机都是采用如下的调变方法:

■单边带 (SSB) 模式 = 平衡调变

■调幅 (AM) 模式 = 低位准调变

■调频 (FM) 模式 = 电抗调变

    实际上,这些调变方法,当讯号做调变时,都还在低位准 (小讯号 )的阶段。由于采用混频方式将调变过的讯号提升至工作频率,而不采用倍频方式,所以边带宽度不便会裘宽,使低位准调变的调幅 (AM) 模式变为可行。

    声频讯号从微音器 (MIC) 转换成电能的讯号,经过放大器 (MIC AMP) 的放大之后,进入调变级,再依不同的调变模式做调变。兹分述如下:

    一、单边带 (SSB) 模式: 使用平衡调变器 (BAL MOD),将声频讯号和载波振荡器 (CAR OSC) 产生的载波讯号混合,得到不含载波讯号的双边带讯号。因为只需要上下边带其中的一个,使用适当的晶体滤波器 (XTAL FILTER) 滤除不必要的一个边带,取得单边带 (SSB) 讯号。这个边带滤波器是单边带调变电路里非常重要的一个部份,必须有足够陡的过渡频带斜率,以滤掉另一个边带,参照图 3。

认识你的收发机 (构造篇) - dbzxxiong - 俊峰 电子 电脑

    二、调幅 (AM) 模式: 使用调幅调变器 (AM MOD),将声频讯号和载波振荡器 (CAR 叭 OSC) 产生的载波讯号混合,得到含有载波讯号和双边带讯号的调幅讯号。调幅调变器和平衡调变器相似,但其输出会包含载波相上下边带,而不会将载波消除掉,参照图 4。

    三、等幅波 (CW) 模式: 使用拍频振荡器 (BFO) 产生载波频率和侧音 (Side Tone) 合成的讯号。侧音频率为音频范围,通常是可设定值。一般收发机都设定在 700Hz 或 800Hz,这就是接收 CW 讯号时,使用者耳朵所听到的频率。

    四、调频 (FM) 模式: 使用受声频讯号控制的可变电抗电路,并联在晶体振荡器的谐振电路上,组成一个电压控制的晶体振荡器 (VCXO),从输出取得调频讯号。因此得以用电抗调变的方法,做调频 (FM) 的直接调变。

 

    电抗电路就是在输出端的电压对电流呈现超前 90 度 (电感性 )或落后 90 度 (电容性 )的关系,类似电抗特性的电路,其电抗值可由输入电压来控制。这个电抗电路 (通常是电容性 )和决定振荡器频率的石英晶体并联,随着输入电压的改变,改变电抗电路的等效电抗值,再改变振荡器的频率,达到直接频率调变的效果,参照图 5。

 

认识你的收发机 (构造篇) - dbzxxiong - 俊峰 电子 电脑

 

    调变过的讯号送入中频放大器 (IF) 放大,将中频讯号和振荡器 (OSC) 产生的本地振荡讯号在混频器中混合,取出这两种频率的和,将频率提升。这种使用变频器提升频率的步骤,视机种的不同,可能有二至四次之多。最后一次变频级的本地振荡器,也就是决定发射频率的可变频率振荡器 (VFO)。

    在一连串的中频放大和频率提升之后,将调变过讯号的电压位准提高到相当程度,这就是发射部份最主要的讯号电压放大电路,同时也特讯号频率提升到所要的发射频率。

    此时,讯号送入驱动器 (Driver),再次提高功率位准;最后送入功率放大器 (PA),做最后的功率提升。以往的功率放大器都使用真空管组件,目前已改用晶体管甚至 MOS 场效晶体管组件,额定功率发散值则多为 100W,除非是旗舰级的机种才有 150W 或 200W。

    最后经过阻抗匹配的低通滤波器 (LPF),把讯号馈送至天线,将电的讯号转变成电磁波的形式,向空间辐射出去。最后阶段的阻抗匹配电路是发射部份非常重要的一环。如果天线和发射输出电路阻抗匹配不良,造成高驻波比 (SWR),不但发射效率打折扣,而且过大的反射讯号会倒灌,可能会伤害到最后一级的功率放大器,酿成严重的损失。

接收部份的电路

    收发机的接收部份,其性能的需求是高灵敏度以接收微弱讯号,和良好选择性以排除噪声干扰。而定义其电路最主要的是变频次数的多寡和各级中频的频率。

    变频级包含混频器和本地振荡器两个部份。同样的,将讯号和本地振荡讯号在混频器中混合,取出这两种频率的差,将频率降低。目前收发机的变频次数都是从二到四次 (图 1 是二次变频电路 ),其各级中频的频率如表 1。

表 1:收发机各级中频的频率

 

第一中频

第二中频

第三中频

第四中频

二次变频

> 40MHz

455KHz

 

 

三次变频

> 40MHz

≒ 10MHz

455KHz

 

四次变频

> 40MHz

≒ 10MHz

455KHz

100KHz

 

    须要多次变频的原因是因为混频后的中频放大电路,如果中频频率较高,则较不易遭受影像频率的干扰,可是中频放大器的增益会较低,稳定性较差。反之,如果中频频率较低,则中频放大器的增益较高,稳定性较佳,可是较易遭受影像频率的干扰。为了顾及影像频率的干扰问题,在前级变频电路采用较高的中频频率。另一方面,又为了顾及中频放大器的增益和稳定性,在后级变频电路采用较低的中频频率。

    中频放大电路乃是最主要的讯号放大增益来源,也是整个收发机接收部份极重要的一环。多次变频电路逐级特讯号频率降低,是目前收发机接收部份一致采用的方式,正如收发机发射部份的逐级特讯号频率提升一样。

    射频电磁波从天线 (ANT) 转换成射频的电讯号,经过射频放大器 (RF) 的放大。射频放大器的功能在放大非常微弱的射频讯号,其噪声指数 (NF) 是主要的设计考虑。较低的噪声指数,有较高的接收灵敏度 (Sensitivity),也就是有助于接收较微弱的射频讯号。同时,有射频放大器的存在,也有助于降低影像频率的干扰,和减少本地振荡讯号经由天线逸出的机会。

    讯号经过射频放大器的放大之后,进入变频级。如前所述,讯号和本地振荡讯号在混频器中混合,将讯号频率改变至中频频率,再送入中频放大器放大。这种混频后降低频率并放大的步骤,视机种的不同,可能有二至四次之多。最先一次变频级的本地振荡器,也就是决定接收频率的可变频率振荡器 (VFO)。混频动作的不当,有可能会造成三阶的互调变 (Intemodulation),造成互调变失真 IMD。第一变频级通常采用双平衡式的环状萧特基 (Schottky) 二极管或 FET 混频器,以降低产生 IMD 的机会。在一连串的中频放大和频率降低之后,将讯号的电压位准提高,这就是发射部份最主要的讯号电压放大电路。

认识你的收发机 (构造篇) - dbzxxiong - 俊峰 电子 电脑

 

    中频放大器除了负责讯号电压的放大之外,其级间的带通滤波器 (IF Filter) 也是消除干扰噪声最主要的工具。具有多种频宽选择的中频滤波器,可使接收到的讯号更为清晰。接收的选择性 (Selectivity) 就是由中频滤波器的通频带频宽和过渡带 (介于通频带和拒斥带之间的过渡频带 )频率响应的斜率来决定,参照图 6。频宽窄,过渡带频率响应的斜率较陡峭,则排斥干扰噪声的能力较强,选择性较佳。

    调幅模式的讯号在进入最后一次变频级之前,另外分途送到限幅器和 FM 解调器 (FM DEMOD,又称鉴频器 ),还原成声频讯号。其它 SSB、AM、和 CW 模式的讯号,则从最后一次变频级后的中频放大器送到解调器 (PROD DET,又称检波器 )。SSB 讯号本身不含载波讯号,CW 讯号则为了取得可听的测音频率,分别需要有载波振荡器 (CAR OSC) 产生的载波讯号和拍频振荡器 (BFO) 产生的拍频讯号,加入解调器以还原成声频讯号。

    载波振荡器和拍频振荡器其实都是同一个振荡器,只不过当做拍频振荡器时,其振荡频率与载波频率相差为侧音频率 (700Hz 或 800H2) 而已。调幅模式的讯号则本身已含有载波讯号,故不需载波讯号的加入,即可解调还原成声频讯号。     解调还原后的声频讯号,最后送入声频放大器 (AF) 将声频讯号放大,其输出用来驱动扬声器 (SP) 或耳机,完成所有的接收步骤。

  评论这张
 
阅读(230)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017