LOGO

由超外差接收系統探討

混波雜訊的由來

No.11   1993 Sep.   p 56 ~ 57,   by 賴瑞宗 / BV4HO



   台灣目前通過電信考試取得 BV 業餘無線電執照者(本地稱為火腿族 Ham )雖然只有一千多人,但根據非正式統計的使用數量,卻達 50 萬人(本地稱為 香腸族 Sausage )之多,而這其中大部份是使用 144.0 - 145.995MHz 的 VHF Band, 頻率使用密度非常高。以筆者居住的台中地區為例( 100 萬人),假設有 50% 的人 使用在這 2MHz 頻段,則依比例可算出約有 12,500 人:

50 萬人 x 50% x (100 萬 / 2000 萬)= 12500 人

   以 Channel Space=20KHz,依正常機率分配,每個跑道應有 125 人使 用:

12500 人 x ( 20KHz / 2 MHz ) = 125 人

   也就是以 20KHZ 為頻道寬度的每一個跑道,幾乎隨時都有人在使用! 在如此高密度的超載狀況下,很容易產生混波雜訊的干擾(台灣俗稱 " 諧波干擾 " )。

   本篇主要在分析探討混波雜訊的產生乃無可避免,並寄語各位無線電 的愛好者,儘量降低發射功率 (QRP),相忍為無線電,方才是避免電波干擾的上策! 同時要感謝 145.24MHz" 茶壺伯 " 提供資料,引發筆者的分析。

   俗云「種什麼因,得什麼果」,混波雜訊的產生乃因現在的無線電對 講機採用超外差方式,而超外差系統裡有 " 混頻器 "(Mixer),這個混頻器的作用就 是將天線端接收到的射頻 (RF) 訊號與接收機本身的 " 本地振盪 (L.O.) 訊號經過 加、減、乘(沒有除)的作用之後,降到中頻 (I.F.) 範圍,以利檢波器將之還原成 音頻 (Audio Frequency)。如附圖所示為目前的國產手機 "ADI S-145" VHF 收發機 的電路方塊圖; 圖中的 "Mixer" 就是工作在非線性 (Nonlinear) 區域執行混波降頻 之功能。

ADI S-145 Block Diagram

   滿足混頻器的混波雜訊有二個通則公式,如下所示,這種混波雜訊是 無法避免的,而且必須是兩個以上的訊號源 " 共襄盛舉 " 方能造成:

公式 1 :fo = n1 x f1 + n2 x f2 + n3 x f3 + ……
公式 2 :I.F. = n1 x f1 + n2 x f2 + n3 x f3 + ……

   式中 f1, f2, f3 ……為任意頻率,n1, n2, n3 可為 0, 1, 2, 3, -1, -2, -3 (值越大可能性越低)。舉例來說,假設天線端同時有二個訊號源: f1=145.02MHz, f2=144.80MHz,則將 n1=2, n2=-1 帶入公式 1 可得:

fo = 2 x 145.02 + (-1) x 144.80 = 145.24MHz

   因此,當接收頻率設定在 145.24MHz 時,會收到 f1, f2 的訊號。

   再舉另一個例子來說明公式 2,這個公式與機台的中頻 (I.F.) 規格 有關; 以 ADI S-145 為例,它的 I.F.=21.8MHz,假設同時有 f1=165.90, f2=144.10MHz 二個訊號源,將 "n1=1, n2=-1" 帶入公式 2,可得:

I.F. = 165.9 + (-1) x 144.10 = 21.80MHz

   一但發生這種 " 鎖死 " 現象,任你轉到哪個頻率,均無法避免干擾 ,這是因為 f1, f2 的差頻訊號剛好等於 "Mixer" 的 21.80MHz 晶體濾波器 (Crystal Filter) 頻率,當然長驅直入到中週解調,使你同時收聽 "f1, f2" 兩台 的聲音。

   欲克服第二例的混波干擾問題,只有將天線端進來的 " 低通濾波器 " (L.P.F.) 設計成較窄的頻帶,將 f1=165.90MHz 濾掉來解決; 或在天線與機台間 加上濾波器 (B.P.F.) 或諧振空腔 (Cavity) 來避免,但它的缺點是:由於產生插入 損失 (Insertion Loss),會使收發效果打折扣。

   從以上的分析,讀者不難發現,以台灣地小人多的高密度無線電使用 情況下,想要免除互相干擾,只有少發話,儘量保持守聽,或儘量降低發射功率,以 能通到為原則,才是治本之道。 END



雜誌目錄 依順序 雜誌目錄 依主題分類