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認識你的收發機
規格篇 (上)

No.34   1995 Nov.   p 38 ~ 41,   by 陳錫棋/BV6ER, 台南郵箱 20-71



收發機的規格是製造廠商用來描述某一機型收發機的一種書面文件。通常在製造廠商的型錄上,除了介紹該機型的特點,老王賣瓜地吹噓一番之外,必定還會列表說明其性能規格。其中所列出來的收發機性能規格,大部份都是業界通用而有固定測試方法的項目。從這些收發機的性能規格,我們比較不同廠商、不同機型收發機之間性能的優劣,當做選購機器時的參考。

由於收發機的製造廠商,大多具有多年經驗,且在業界著有商譽的廠商,其所列的各項性能規格數據,當屬可信。所以這一部份的客觀數據,是使用者可以據以參考的資料。不過在某些項目的測試條件可能會有些許出入,或使用不同的單位,在做比較時,不可不小心注意其差別,以免誤導結論。

通常收發機的性能規格分為:一般 (General) 規格、接收機 (Receiver) 規格、 和發射機規格 (Transmitter) 等三大部份,茲舉 HF 收發機為例,分別說明如下:

一般規格 (接收和發射兩者共通的性能項目):

  • 接收頻率範圍 (Receiving Frequency Range):100KHz ~ 30MHz,少數機型包含 50 ~ 54MHz
  • 發射頻率範圍 (Transmitting Frequency Range):160, 80, 40, 30, 20, 17, 15, 12, 10m 波段 (或 1.8, 3.5, 7, 10, 14, 18, 21, 24, 28MHz 波段) ,少數機型 包含 6m (50MHz) 波段
  • 接收和發射頻率範圍這兩個規格項目,各廠商通常是相同的,除了某些特殊機型只專門針對某個波段而設計製造之外 (如 10m 波段專用機型),所有的 HF 收發機應該都涵蓋 100KHz~30MHz 的接收頻率範圍,而且也應涵蓋 160m (1.8MHz) 到 10m (28MHz) 等九個業餘波段的發射頻率範圍。當然也有少數機型還包含 VHF 範圍的 6m (50MHz) 業餘波段的收發頻率在內。

  • 頻率準確度 (Accuracy):< ± 0.5ppm (0.5 × 10-6) 在室溫下 (除了 FM < ± 100Hz)
  • 頻率穩定度 (Stability):< ± 10ppm (10 × 10-6) 在 -10℃ ~ +50℃ (除了 FM < ± 200Hz) 或 < ± 30Hz 在 +25 ℃, 開機經過一小時之後
  • 準確度指的是在同一時間,機器顯示的頻率和實際的頻率兩者之間差異的程度。這個項目在一般的收發機很少列出。

    穩定度則指在不同的時間,機器實際頻率變化的程度。有些機型會特別註明在開機一小時之後才算,這是因為剛開機時,溫度還在上昇,電路較不穩定的緣故。有些廠商使用變化的比值 ppm 來表示; 有些廠商則以實際變化的頻率值 Hz 來表示,要注意先換算成相同的單位,做比較時才有意義。

  • 工作模式 (Mode):LSB/USB 或 SSB (J3E), CW (A1A), FM (F3E), AM (A3E),有些機型還有 FSK (J1D, J2D 或 F1D)
  • 大部份的機型都會有 SSB、CW、 FM、和 AM 等四種常用的工作模式,功能較多的機型則會有專供 PACKET 或 AMTOR 等數據通訊之用的移頻鍵送 FSK (Frequency Shift Keying) 工作模式。

  • 天線阻抗 (Antenna Impedance):50 歐姆,不平衡式
  • 所有機型的天線阻抗都是 50 歐姆不平衡式的接法,因為 50 歐姆是所有高頻儀器和電路輸入與輸出阻抗的標準值。大家共同遵照此標準阻抗值,則機器或電路之間的連接就不會產生阻抗匹配的問題。工業界也有很多 50 歐姆阻抗的同軸電纜可供使用,非常方便。

    不平衡式的接法表示接頭端點的兩條線性質不同,不能互換,其中一條是地線,另一條是訊號線。同軸電纜也是一種不平衡式的接法,其中心導體是訊號線,外圍屏蔽金屬網則是地線。

  • 供應電壓 (Supply Voltage):120V AC ± 10% 或 110V/220V 50Hz/60Hz, 13.8VDC 或 13.5VDC ± 10%
  • 功率消耗 (Power Consumption):接收 55VA (W) ~ 110VA (W) AC,約 2A DC
  • 發射 (100W):470VA (W) ~ 650VA (W) AC, 約 20A DC
  • 這兩個供應電壓和功率消耗的規格項目,分成 AC 和 DC 兩種電源。就供應電壓來說,只是電壓大小的規格,也許再加上其正負的容許值,並無大問題。而功率消耗則可看出該機型的耗電程度。以接收時的耗電情況來說,功能較多、較複雜的高級 DC 機型耗電當然較多,但相差不大。

    當發射時 (以 100W 發射功率為準),使用 DC 電源的機型約消耗 20A 電流,各機型差不多;可是使用 AC 電源的機型就大有差別,這是在 AC 變 DC 時,電源供應電路的效率問題。AC 電源的功率消耗有以 VA 代替 W 為單位的表示法,是因為有時電流和電壓會有相位差,但基本上相位差不大,所以大致上可以把這兩者看成是一樣的。

  • 尺寸 (Dimension):W × H × D (寬×高×深),以 mm 或 inch 為單位
  • 重量 (Weight):以 kg 或 lb 為單位
  • 尺寸的大小和重量的輕重對於基地台來說,也許不太重要,可是對移動台來說,尺寸小和重量輕的,使用起來就方便多了。在安裝機器之前對這兩個項目規格的事先了解,有助於規劃機器擺放的位置,並根據承受重量的需求,安排合適的架子或工作桌。

發射機規格 (發射部份的性能項目):

  • 功率輸出 (Power Output):SSB/CW/FSK/FM=100W PEP/DC, AM=40W 或 AM=25W 載波
  • 一般 HF 收發機的功率輸出額定值都是 100W (AM 模式除外),除非是各廠商的旗艦級機型才有 150W 或 200W 的功率輸出。FM 模式調變後,訊號的波幅幾乎不隨聲頻訊號而改變,其輸出功率維持定值,以 DC 表示。PEP (Peak Envelope Power) 即指包絡線的尖峰功率。

    除 FM 模式外,其他模式的載波訊號經過調變後,其波幅 (通常以電壓表示) 會隨聲頻訊號而變化,載波訊號的每一個峰點和相鄰峰點,或者谷點和相鄰谷點所連接成的上下兩條線,就叫做包絡線 (Envelope),參照圖 1。在上包絡線的最高點或下包絡線的最低點,就代表包絡線的尖峰功率點,這時的功率值就是包絡線的 PEP 尖峰功率。

    圖1:載波訊號包絡線
    圖1:載波訊號包絡線

    有些廠商對 AM 模式的功率輸出額定值定義為載波 (Carrier) 功率,在沒有特別定義的情況下,其功率輸出額定值包含載波和兩個邊帶的全部功率 (在 100% AM 調變時,載波功率約佔全部功率的 2/3)。AM 模式的功率輸出一般都較其他模式的功率輸出來得小。

  • 調變方式 (Modulation Type):SSB = 平衡調變 (Balance Modulation) , FM = 電抗調變 (Reactance Modulation) , AM = 低位準調變 (Low Level Modulation)
  • 幾乎所有收發機都採用濾波器法的平衡調變的方式來產生 SSB 調變訊號,相位法則已經很少有廠商使用了。這種方式需要使用平衡調變器,將聲頻訊號和載波訊號混合,得到不含載波的雙邊帶訊號,再使用尖銳截頻的晶體濾波器,濾除上下邊帶中不需要的一個邊帶,而取得單邊帶 (SSB) 訊號。

    產生 FM 調變訊號也都是採用使用電抗調變的方式做直接 FM 調變。這種方式需要使用受聲頻訊號控制的可變電抗電路,並聯在振盪器的諧振電路上,組成一個電壓控制的振盪器。當有聲頻訊號輸入時,電抗電路的等效電抗值隨著聲頻訊號的電壓而改變,振盪器的頻率也因而隨著改變,因此從振盪器的輸出就可以直接取得調頻 (FM) 訊號。

    大部份的收發機都採用低位準調變的方式來產生 AM 調變訊號,這種方式需要使用調幅調變器。訊號還在低位準時,將聲頻訊號和載波訊號在調幅調變器堬V合,得到含有載波和雙邊帶訊號的調幅訊號。

    低位準 AM 調變方式的工作效率低,且調變後各級放大器也需要有良好的直線性。但是採用前級低位準調變的方式,可以和其他調變模式取得一致的作法,而且省掉後級高位準調變方式所需的笨重調變變壓器 (AM 專用的發射機都採用此法,工作效率高)。

  • FM 最大頻率偏移 (FM Maximum Frequency Deviation):± 5KHz
  • FSK 偏移頻率 (FSK Shift Frequency):170Hz
  • FM 最大頻率偏移這個項目是針對 FM 調變模式的調變程度來說的。業餘頻帶的 FM 調變訊號是屬於窄調頻的方式,有些廠商的最大頻率偏移為± 5KHz,有些廠商則是更窄的± 2.5KHz,不像 FM 廣播的寬調頻方式,最大頻率偏移高達± 75KHz。

    我們了解,FM 調變訊號的最大頻率偏移越大,則接收的傳真度 (Fidelity) 越高,可是佔用的頻寬越大,對有限的業餘頻帶來說,是太浪費了。

    FSK 偏移頻率的規格,是定義 FSK 調變模式的移頻大小。一般的規格偏移頻率是 170Hz,也有些廠商提供可選擇的 170Hz、425Hz、和 850Hz 等三種偏移頻率,還有 PACKET 的 200Hz 和 1000Hz 等額外的兩種。

  • 混附輻射 (Spurious Radiation):>40dB 在尖峰輸出功率之下
  • 諧波輻射 (Harmonic Radiation):>50dB 在尖峰輸出功率之下
  • 載波訊號的純淨度可以用混附輻射和諧波輻射這兩個性能規格來表示,混附輻射和諧波輻射的強度越小,則載波訊號越清晰。

    混附輻射指的是載波頻率附近的雜訊,在頻譜分析儀上所看到的波形如圖 2。混附雜訊的強度在載波訊號之下,其強度相差的 dB 數,就是混附輻射量。

    圖2:混附輻射 圖3:圖3:諧波輻射
    圖2:混附輻射圖3:諧波輻射

    諧波輻射則是與載波頻率呈倍數關係的雜訊,在頻譜分析儀上所看到的波形如圖 3。諧波雜訊的強度在載波訊號之下,其強度相差的 dB 數,就是諧波輻射量。

  • 載波抑制 (Carrier Suppression):>50dB
  • 無用邊帶抑制 (Unwanted- sideband Suppression):>50dB
  • 圖4:載波和無用邊帶抑制 (USB)

    SSB 調變模式僅發射一個邊帶的訊號,載波訊號和另一個邊帶的訊號都必須抑制。載波抑制和無用邊帶抑制這兩個項目,就是針對 SSB 調變訊號所列的性能規格。如圖 4 所示,正是在頻譜分析儀上所看到的 SSB 調變訊號波形。

    載波訊號和無用邊帶的強度,比有用邊帶的強度低,其強度相差的 dB 數,就是載波訊號和無用邊帶的抑制量。載波和無用邊帶的抑制量越大,則接收到 SSB 模式的聲頻訊號越清楚。

  • 三階互調變失真 (3rd-order IMD):<-36dB
  • 圖5:三階互調變失真
    圖5:三階互調變失真

    三階互調變失真是指被不同頻率的聲頻所調變後,其調變後的各訊號之間,經過相互調變產生的失真,與接收機的射頻輸入訊號互調變失真不同。由於發射機也須經過多次變頻的步驟,將頻率提高後才把調變後的訊號發射出去。因此,訊號在經過這幾次變頻級的混波時,難免會有互調變的發生。例如:聲頻訊號同時包含 1KHz 和 2KHz 的頻率,以載波頻率 14MHz 做 SSB 調變之後,所取得的 USB 訊號的頻率為 14.001MHz和 14.002MHz。混頻後得到 2 × 14.002 - 1 × 14.001 = 14.003MHz 的三階互調變訊號,也可以得到 3 × 14.002 - 2 × 14.001 = 14.004MHz 的五階互調變訊號……,在頻譜分析儀上可以看到奇次階互調變的波形如圖 5。

    由於三階互調變訊號的強度是所有互調變訊號堶掖怳j的,所以就拿三階互調變訊號的強度和訊號本身相比。三階互調變訊號比訊號本身的強度低,以訊號本身的強度為參考值 0dB,其強度相差的 dB 數,就是三階互調變失真量。三階互調變失真量越低,則接收到的聲頻訊號越清晰。

  • 聲頻響應 (Audio Response):400~2600Hz, -6dB (SSB 模式)
  • 這個聲頻響應的範圍規格是針對 SSB 模式而定的,所有的機種都定在 400~2600Hz。因為 SSB 調變模式不容許有較大的頻寬,所以聲頻響應頻率的範圍也要限制在 2.5KHz以下。

  • 微音器阻抗 (Microphone Impedance):600Ω
  • 這個規格項目用來說明收發機對外接微音器的阻抗匹配要求。微音器必須充分配合收發機的微音器輸入端阻抗,否則不但效率不佳,也會影響音質。這項規格差不多是在 600Ω歐姆左右,但也有較寬規格的機型。 END





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