LOGO

消除接收機干擾之道

No.31   1995 Aug   pxx~xx,   by 陳錫棋 BV6ER, P.O. Box20-71 Tainan



    兩個電台之間做通訊時,接收端的電台最怕的就是訊號受到干擾。干擾產生的原因可以是電離層的背景雜訊 (所謂的 QRN 天電干擾),也可以是鄰近電台的干擾或其他動力機器火花放電的脈衝雜訊 (所謂的 QRM 人為干擾)。

    人為產生的脈衝雜訊,有雜訊消除器 (Noise Blanker) 和雜訊限制器 (Noise Limiter) 用來改善干擾的情況,已另有專文討論。本文在此所要討論的干擾,則侷限於電離層的背景雜訊和鄰近電台的干擾。

    凡是接收機的設計,都會考慮到干擾的問題。所以,接收機本身多少都會具備若干消除干擾的功能。越高級的機種,其配備的功能就越多;不過,即使是最簡單的陽春機種,也會具有某些消除干擾的功能。其中,消除鄰近電台干擾的能力,就稱為選擇性 (selectivity)。

    本文的目的,就在於如何善用這些接收機本身具備的功能,發揮其最大效率,達到消除干擾、提昇接收的效果。


中頻濾波器的頻寬 (IF FILTER BAND-WIDTH)

    接收機的中頻電路,直接影響接收的選擇性,通常會安裝數個不同頻寬 (頻寬固定) 的濾波器,提供寬窄不同的頻寬選擇,以適應各種不同的需求。例如:SSB 模式有正常的 2.4KHz 和較窄的 2.0KHz 兩種;CW 模式也有正常的 2.0KHz 和較窄的 500Hz (或 250Hz) 兩種。如果有鄰近電台 QRM 干擾的話,選用較窄頻寬的濾波器,較易減少干擾的程度 (選擇性較佳),尤其是在 CW 模式。圖 1 顯示不同頻寬的濾波器,在不同接收模式時,消除鄰近電台干擾的情形。

Fig 01
圖 1:中頻濾波器的頻寬選擇

    從圖 1 中可以看出 CW 模式的效果遠較 SSB 模式顯著。同時,根據背景雜訊的特性,雜訊的能量會平均分佈在某個很寬的頻帶上。所以中頻濾波器選用的頻寬越窄,接收到的雜訊總能量越低,QRN 天電干擾也就越小。

    選用窄頻寬的中頻濾波器,提高選擇性,是一種最簡單的消除干擾方法。在 CW 模式的接收,可以得到相當好的效果,但在 SSB 模式則不然,因為頻寬若小於 2.0KHz,可能會影響到語音訊號的可讀性。所以在權衡之下,SSB 模式所能縮減的頻寬極為有限 (從 2.4KHz 縮到 2.0KHz)。當然,減少干擾的效果也不會顯著,必須再配合使用其他的方法來進一步消除干擾。


中頻偏移 (IF SHIFT),通頻帶調諧 PBT (PASS-BAND TUNING)

    在 CW 模式下,當接收訊號遇到 QRM 時,可以使用 RIT (Receiver Incremcntal Tuning) 接收微調鈕,移動接收的調諧頻率,使欲接收訊號偏離中頻濾波器的中心調諧頻率 Fo。同樣的,干擾訊號也會跟著移動,只要讓它移出中頻濾波器的通頻帶 (Pass-band) 之外,干擾訊號也就自然消除了。不過,接收訊號的音調 (Pitch) 已經被改變,請參考圖 2 (假設接收訊號在中心調諧頻率時的音調是 800Hz,中頻濾波器的頻寬為 500Hz)。使用這種方法所造成的接收音調高低變化,對 CW 模式來說,並無大礙,可是對於 SSB 模式來說,則產生 可讀性的問題,人耳完全無法接受。

Fig 02
圖 2:CW 模式的 RIT 和 IF SHIFT/PBT 干擾消除法比較

    為了改善上述 RIT 方法的缺點,將接收訊號偏離中心調諧頻率,但是仍保持接收音調不變,使 SSB 模式也可以用此方法來消除 QRM 干擾。這種方法叫做中頻偏移 (IF Shift) 或稱為通頻帶調諧 (Pass-Band Tuning)。

    可以使用如圖 3 的電路方塊圖,達到中頻偏移的目的。假設已取得 455KHz 中頻訊號,送入第一混頻器,與本地振盪器的 8.455MHz 產生差頻,得到 8MHz 的中頻,經過中心調諧頻率為 8MHz 的中頻濾波器。再送入第二混頻器,與本地振盪器的 8.455MHz 再次產生差頻,得到跟原來頻率一樣的 455KHz。

    由於本地振盪器的振盪頻率可以移動,例如移到 8.4545MHz,則得到差頻 79995MHz,這時訊號已往下偏離中心調諧頻率 500Hz,不過,再次與本地振盪器的 8.4545MHz 產生差頻,仍得回原來的頻率 455KHz,因此得到如圖 2(c) 的效果。

Fig 03
圖 3:中頻偏移電路方塊圖



可變頻寬謂諧 VBT (VARIABLE BANDWIDTH TUNING)

    相對於中頻濾波器不同頻寬的選擇,這是一種類似而更具彈性的方法。顧名思義,中頻濾波器的頻寬可以任意調整,不像前述的方法,只有少數固定的濾波器頻寬可供選擇。電路方塊圖如圖 4,只比前述的圖 3 在後面多加一個相同頻寬 (但其中心調諧頻率不同) 的第二濾波器而已。

Fig 04
圖 4:可變頻寬調諧電路方塊圖

Fig 05
圖 5:可變頻寬調諧干擾消除法

    第一個 8MHz 濾波器,如圖 5 虛線所示,為可調的中頻偏移部份,訊號已往下調離中心調諧頻率。第二個 455KHz 濾波器,如圖 5 實線所示,為固定不變的部份,訊號還是在中心調諧頻率上。因為訊號必須經過這兩個濾波器,所以總共的濾波效果,就是這兩個濾波器通頻帶的重疊部份,也就是實線和虛線的重疊部份。

    如果第一個濾波器的中頻沒有偏移,則以兩個濾波器的通頻帶完全重疊,總共的中頻頻寬達到最大,和原來的完全一樣,以此例子來看,頻寬 2KHz (455KHz+/-1KHz)。將訊號往下調離中心調諧頻率,就相當於減少中心調諧頻率 fo 以下部份的頻寬,以此例子來看,頻寬變成 1KHz (455KHz + 1KHz/-0Hz),干擾訊號就因此被排除在通頻帶之外,QRM 干擾得以消除。

    較簡單型的接收機,如果內部只裝設頻寬為 2KHz 左右的 SSB 濾波器,使用這種可變頻寬調諧的功能,也可以代替窄頻寬的 CW 濾波器,有效消除 QRM 干擾,順利地接收 CW 訊號。可變頻寬調諧的方法,除了對 CW 模式有效之外,對於 SSB 模式也能適用。同時,中頻濾波器使用的頻寬越窄,接收到的雜訊總能量越低,對天電干擾 QRN 也有所改善。


陷波濾波器 (NOTCH FILTER)

    前面所提過消除干擾的濾波器,都屬於帶通 (Band-Pass) 濾波器。然而,還有另外一種不同形式的濾波器,也能達到同樣的效果,那就是陷波濾波器。

Fig 06
圖 6:陷波濾波器干擾消除法

    陷波濾波器基本上是一個頻寬極窄,可變頻率的帶斥 (Band-Rejection) 濾波器,由於須要達到極高的 Q 值,所以一般多次頻率轉換的接收機,都放在中頻頻率最低之處,亦即最後一次頻率轉換後的中頻放大級上,其中頻頻率為 455Hz 或甚至更低的頻率 (如 50KHz)。如果接收機只有單次的頻率轉換,而中頻頻率不夠低的話 (如 8MHz 或 10MHz),則只好放在解調後的音頻放大級為之,但仍然會有顯著的效果。

    這種陷波濾波器在中心調諧頻率的衰減值,一般是從 30dB 至 60dB。當然,其衰減的程度越大,則效果越好。如圖 6 所示,只要將中心調諧頻率移到正好為干擾訊號的頻率上,就可以衰減干擾訊號的強度,達到消除干擾的目的。因為陷波濾波器的頻寬極窄,所以僅能抑制 CW 模式的干擾訊號或 AM 模式的載波訊號,對於 SSB 模式的干擾訊號則完全無效。


音頻尖峰濾波器 APF (AUDlO PEAK FILTER)

    除了射頻的濾波器之外,音頻範圍的濾波器還是會有顯著的效果。音頻尖峰濾波器是一種窄頻寬,可變中心頻率的帶通濾波器,其頻寬為數百 Hz 或者更窄。基本上,即使在中頻級已安裝有窄頻寬的中頻濾波器,額外的音頻尖峰濾波器,還是可以進一步改善接收干擾的情況。

    如果只靠音頻尖峰濾波器,而沒有安裝窄頻寬的中頻濾波器,在干擾訊號的強度過大時,可能造成前級 (Front-end) 放大器的飽和,使訊號失真,進而影響音頻的消除干擾效果。即使前級放大器未達飽和,這種強大的干擾訊號,也可能影響 AGC 動作,抑制到前級放大器的靈敏度 (Sensitivity),因而降低音頻的消除干擾效果。這種情況,可以用關閉 AGC 動作來解決。這種音頻尖峰濾波器的方法,使用在 CW 模式上,會有比較顯著的效果。 END



雜誌目錄 依順序 雜誌目錄 依主題分類