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認識你的收發機
規格篇 (下)

No.35   1995 Dec.   p 36 ~ 39,   by 陳錫棋/BV6ER, 台南郵箱 20-71



前期我們介紹過收發機的一般規格和發射機規格等二大部份後,本期繼續介紹接收機的規格:

接收機規格 (接收部份的性能項目):
  • 電路型態 (Circuit Type):四重變頻超外差 (Quad-Conversion Super Hetrodyne)
  • 中間頻率 (Intermediate Frequency):一次中頻 73.05MHz,二次中頻 8.83MHz,三次中頻 455KHz,四次中頻 100KHz

    關於接收機的部份,最基本的是要先定義其電路型態和中間頻率,然後硬體構造才能固定下來,主要的性能規格也才得以決定。

    接收機部份的電路型態,目前都已採用多重變頻的超外差式電路。變頻的次數從最複雜的四重變頻,一般的三重變頻,到較簡單的二重變頻。利用混波器和本地振盪器構成變頻電路,使輸入訊號經過變頻電路,取出其差頻 (即是中間頻率),將訊號頻率降低至中間頻率,而本地振盪訊號的頻率高於輸入訊號頻率的方式,這就是所謂的超外差式接收電路。

    中間頻率的選定,對接收機的性能也有很大的影響。中間頻率較高,則影像干擾的拒斥能力較強;但相對的接收增益 (增益和頻寬乘積為常數) 和選擇性 (頻率高,則 Q 值不易提高) 則較差。反之,中間頻率較低,則影像干擾的拒斥能力較弱,但相對的接收增益和選擇性較佳。

    採用多重變頻的方式,將訊號頻率轉換成中間頻率,並逐級降低中間頻率,用這種方式才能擷長補短,兼顧到影像干擾的拒斥能力、接收增益、和選擇性這幾種性能。

  • 靈敏度 (Sensitivity):〔在 10dB 的 (S+N/N) 時〕

    SSB/CW/FSK AM FM
    <2.5uV ( 100~150KHz )
    <1uV ( 150~490KHz )
    <4uV ( 0.49~1.705MHz )
    <0.2uV ( 1.705~30MHz )
    <25uV ( 100~150KHz )
    <10uV ( 150~490KHz )
    <32uV ( 0.49~1.705MHz )
    <2uV ( 1.705~30MHz )
    <0.5uV ( 28~30MHz )
    ( SINAD 12dB )

  • 靜音靈敏度 (Squelch Sensitivity):  
    SSB/CW/FSK/AM FM
    <6.3μV (100~150KHz)
    <2.5μV (150~490KHz)
    <10μV (0.49~1.705MHz)
    <0.5μV (1.705~30MHz)
    <0.32μV (28~30MHz)

    靈敏度是接收機最重要的性能規格之一,其定義是接收微弱訊號的能力。定義雖然只有簡單的幾個字,卻涵蓋很廣的隱含意義。首先,靈敏度並不代表接收機對輸入訊號的放大倍率 (增益),而與接收機的雜訊係數有直接的相關。因為訊號雜訊比 (S/N) 降低到某個程度之後,微弱的訊號會被接收機本身的雜訊所淹沒,無法抄收訊號。所以,接收微弱訊號的能力,取決於接收機本身的雜訊係數大小。規格值是指從天線端感應的最低可接收電壓,其值越小,靈敏度就越高。

    而接收機的雜訊係數,主要是由訊號最先輸入的射頻放大級電路來決定。靈敏度定義為可以清楚地抄收時的訊號強度,所以必須註明在何種訊號雜訊比之下的量測值。一般的調變模式都定義為 S/N (或 S+N/N) = 10dB,不過,FM 調變模式較特殊,定義為 SINAD = 12dB。SINAD 就等於 S/(N+D),D (Distortion) 代表失真 (主要是波幅失真),其意義就是訊號對雜訊加失真之和的比值,與單純的訊號雜訊比 (S/N) 稍有不同。

    由於電路本身特性的關係,對各個頻段的反應不一樣,所以不同的調變模式和不同的頻段會表現出不同的靈敏度。通常的設計都使 HF 頻率範圍 (3~30MHz) 具有最佳的靈敏度,因為這堶悼]含了我們業餘無線電最常用的幾個頻段。

    另外,靜音功能是一種當檢測不到訊號 (載波) 時,就截斷聲頻輸出的裝置。其目的在使沒有接收到訊號時,揚聲器不會發出雜音吵到使用者。由於靜音電路在中頻放大級的某處,會走到另外一條路徑,與正常的訊號路徑不同,所以靜音靈敏度與正常的輸入訊號靈敏度不一樣,其規格必須另外表示。

  • 選擇性 (Selectivity):

    SSB/CW-W/FSK CW-N AM FM
    >2.4KHz (-6dB)
    <3.8KHz (-60dB)
    >500Hz (-6dB)
    <900Hz (-60dB)
    >6KHz (-6dB)
    <15KHz (-50dB)
    >12KHz (-6dB)
    <24KHz (-50dB)

    選擇性也是接收機最重要的性能規格之一,其定義是從眾多的干擾訊號中,區分出所要訊號的能力。接收機中頻濾波器的通頻帶寬度和拒斥帶相距寬度,這兩者決定了接收機的選擇性。例如:SSB 模式的 2.4KHz 濾波器,2.4KHz (-6dB) 代表訊號衰減 6dB 時的通頻帶寬度為 2.4KHz;而 3.8KHz (-60dB) 則代表訊號衰減 60dB 時的拒斥帶之間相距寬度為 3.8KHz。這些中頻濾波器都是由數個石英晶體所組成的晶體濾波電路,其頻率響應特性如圖 6。

    圖6:中頻濾波器的頻率響應特性
    圖6:中頻濾波器的
    頻率響應特性

    各廠商的不同機型中頻濾波器,其通頻帶寬度大致上都是標準規格,但拒斥帶相距寬度就有差別。對於相同的通頻帶寬度,拒斥帶相距寬度越接近通頻帶寬度,表示介於通過和拒斥之間,模稜兩可的過渡帶越窄,即過渡帶斜率越陡,對於訊號的選擇性當然越佳。

    較高級的機型除了上述隨機安裝的中頻濾波器之外,還提供了許多不同頻寬可選用的中頻濾波器。例如:SSB 模式除了標準的 2.4KHz 濾波器之外,還可選用 2.0KHz 的濾波器。CW-N 除了標準的 500Hz 濾波器之外,還可選用 250Hz 或 100Hz 的濾波器。

    圖7:500Hz中頻濾波器之比較
    圖7:500Hz 中頻濾波器之比較

    圖 7 所示的是兩種通頻帶寬度為 500Hz (-6dB) 的 CW-N 中頻濾波器,其頻率響應具有不同的特性,實線部份表示拒斥帶相距寬度 900Hz (-60dB) 的濾波器,而虛線部份表示拒斥帶相距寬度 1KHz (-60dB) 的濾波器。圖中可以看到實線部份濾波器的過渡帶斜率較陡,當然其選擇性會較佳。反之,虛線部份濾波器的過渡帶斜率稍平,選擇性會稍差。

    對於不同的調變模式,其濾波器的最低頻寬的需求也各不相同。例如:SSB 和 FSK 模式需要 2.2KHz 以上的頻寬,AM 模式需要 5KHz 以上的頻寬,FM 模式需要 10KHz 以上的頻寬,CW 模式則視使用者的習慣和實際工作情況而定。寬頻操作 CW-W 時,可以共用 SSB 和 FSK 模式的 2.2KHz 頻寬;窄頻操作 CW-N 時,更可以把頻寬降低至 500Hz,或 250Hz,甚至 100Hz。

  • 動態範圍 (Dynamic Range):103dB

    動態範圍也是接收機重要的性能規格,動態範圍的定義是接收機可以接收的輸入訊號強度範圍,當然範圍為越大越佳。最微弱的輸入訊號,其強度必須大於雜訊位準 (通常以超過 3dB 計算),克服雜訊的干擾之後,才能夠被清楚地抄收,這是動態範圍的下限。輸入訊號強度較大時,如果鄰近還有較強的干擾訊號出現,由於混頻器轉移特性的不完美,由於三階互調變的結果使輸入訊號和干擾訊號產生另一個互調變干擾訊號 (IMD)。當輸入訊號強度還低時,輸出訊號強度遠大於互調變干擾訊號強度。可是當輸入訊號強度增加時,互調變干擾訊號的強度,會隨著輸入訊號強度的增加而快速地增加 (以 dB 為刻度單位的輸出對輸入圖形來說,是三倍斜率),直到互調變的干擾訊號強度超過輸入訊號強度。這時的輸入訊號強度,就是動態範圍的上限。因為不經過射頻放大級,直接將訊號輸入平衡式混頻器時的接收機雜訊係數較低,可接收的輸入訊號強度下限能往下延伸,動態範圍也因此能增加一些。所以,有些廠商為了列出較大的動態範圍值,就必須註明此值是在關掉前置放大器的情況下所量測到的。目前所能看到各機型的動態範圍值,差不多是在 103dB 到 108dB 之間。

  • 影像拒斥率 (Image Rejection):>80dB (1.8~30MHz)
  • 中頻拒斥率 (IF Rejection):>70dB (1.8~30MHz )
    圖8:影像頻率訊號
    圖8:影像頻率訊號

    影像拒斥率是接收機排斥影像頻率干擾訊號的能力。超外差式電路接收到的輸入訊號和本地振盪訊號經混頻之後,得到本地振盪頻率減去輸入訊號頻率的中間頻率。影像訊號的頻率但是頻率等於本地振盪頻率加上中間頻率的訊號,經混頻之後,同樣也可以得到中間頻率,也就是可以通過中頻濾波器進入中頻放大級,這個頻率的訊號就叫做影像頻率訊號。因為以本地振盪訊號的頻率為準時,輸入訊號頻率和影像訊號頻率各在本地振盪訊號頻率的兩側,其與本地振盪訊號頻率的距離,都等於中間頻率,有如實物和影像各在鏡子的兩側一樣,請參照圖 8。

    接收機必須有射頻放大級的調諧電路,或在天線和接收機的射頻放大級之間,裝置有低通率波器,才有足夠的能力去排除這種像頻率訊號的干擾。還有,等於中間頻率的干擾訊號,也有可能經過變頻電路進入中頻放大級。所以,中頻拒斥率就是接收機排斥中間頻率干擾訊號的能力。

  • 接收 / 發射微調範圍 (RIT/XIT Range):± 9.99KHz
  • 中頻偏移範圍 (IF Shift Range):± 1.2KHz
  • 凹陷濾波器衰減率 (Notch Filter Attenuation):>40dB

    接收 / 發射微調的功能,是為了與對方通訊時達到零差頻而設的。如果對方的發射頻率與正確的接收頻率稍有偏差時,為了清楚地抄收到對方的訊號,我方可以使用 RIT 微調旋鈕,改變接收頻率去遷就對方的發射頻率,以利抄收對方的訊號,但並不改變我方的發射頻率。

    圖9:中頻偏移
    圖9:中頻偏移

    反之,如果對方反映我方的發射頻率與正確的接收頻率稍有偏差時,為了使對方清楚地抄收到我方的訊號,我方可以使用 XIT 微調旋鈕,改變發射頻率去遷就對方的接收頻率,以利對方的抄收訊號,但並不改變我方的接收頻率。如果調整VFO 主旋鈕的話,則接收和發射頻率同時改變,反而造成對方抄收的問題。接收/ 發射微調的功能也可以用來消除雜訊干擾,但除了 CW 模式勉強可用之外,對語音模式並不合適。接收 / 發射微調範圍就是 RIT/XIT 微調旋鈕所容許的調整範圍,通常為±9.99KHz。

    中頻偏移和凹陷濾波器這兩項功能,都是針對消除雜訊干擾而設的。中頻偏移的功能,能移動中頻濾波器通頻帶的中心頻率,經過適當的調整,可以把干擾的雜訊移出濾波器的通頻帶之外,但仍使輸入訊號保持在濾波器的通頻帶之內,請參照圖 9。

    中頻偏移範圍就是中頻偏移旋鈕所容許的調整範圍,通常為± 1.2KHz。

    圖10:凹陷濾波器
    圖10:凹陷濾波器

    凹陷濾波器的功能,能移動凹陷濾波器的凹陷中心頻率,經過適當的調整,可以把窄頻帶的干擾雜訊正好在凹陷中心頻率上,使干擾雜訊的強度大大的衰減。不過,凹陷濾波器的功能,只適用於消除窄頻帶的 CW 雜訊或 AM 載波雜訊,對寬頻帶的語音雜訊並不合適,請參照圖 10。

    凹陷濾波器衰減率,就是在凹陷中心頻率上的訊號強度衰減量,通常為 20dB 到 45dB 不等,視機型而定,其衰減量越大,則效果越佳。

  • 聲頻輸出功率 (Audio Output Power):>1.5W (8Ω在 10% 失真時)
  • 聲頻輸出阻抗 (Audio Output Impedance):8Ω

    在接收機最後級聲頻放大器的輸出必須接上揚聲器,其輸出特性就以聲頻輸出功率和聲頻輸出阻抗這兩項規格來表示。基本上,使用者需要根據這兩項規格來選用適合的外接揚聲器,使阻抗能匹配和功率大小亦能適當地配合,以發揮其最佳效果。 END





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