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認識你的收發機
功能篇 (Part 4)

No.39   1996 Apr.   p 62 ~ 67,   by 陳錫棋/BV6ER, 台南郵箱 20-71



接收部份

收發機的接收部份電路負責將天線輸入的微弱訊號逐級加以放大和變頻,最後將接收到的射頻訊號解調,還原成聲頻訊號。因此,接收訊號的功能由接收部份電路負責,這是收發機整個功能的一半,是非常重要的一部份。因為在通訊上,如果不能接收到對方的訊號,即使發射的訊號再強,也都白費力氣,根本談不上雙向的通訊了。接收部份的電路結構可分為前級、中頻級、和聲頻級等三級,我們就分別將這三級電路的功能加以說明:

前級電路包含射頻放大器和變頻器,主要負責接收的靈敏度和動態範圍這兩種性能。接收微弱訊號的成敗,就在前級電路,因此在設計上最為困難。

中頻級電路包含中頻放大器、解調器、和一大堆消除干擾、消除雜訊、自動增益調整的電路。基本上,中頻級是接收部份的骨幹,其電路最複雜,功能也最多,主要負責接收的選擇性和提供足夠的訊號增益,使射頻訊號有足夠的電壓位準送至解調器。

聲頻級電路只包含聲頻放大器和一些濾波器、靜音控制等輔助電路,其電路最簡單。

  • 接收前級 (Front-end) 功能

    接收部份的前級包含射頻 (RF) 放大級和變頻 (CONV) 級兩個部份,主要的影響分別為接收靈敏度和動態範圍 (互調變失真) 這兩種性能項目。

    接收部份的前級具有 PRE AMP 前置放大 (Pre-amplification)、ATT 衰減 (Attenuation)、和 RF 射頻增益 (RF Gain) 等控制功能,可以改變接收靈敏度和訊號增益,甚至動態範圍。某些機型還有 IPO 截點最佳化 (Intercept PointOptimization) 或 AIP 先進截點 (Advanced Intercept Point) 的控制功能,可以改變動態範圍。

    一、前置放大 PRE AMP 或 PRE

    啟動前置放大功能,則接收部份的前級會再接上一個前置放大器,使訊號增益提高。至於增益提高多少,則根據該機型的規格而定,如提高 10dB、20dB 增益等。

    前置放大器通常都有較小的雜訊係數,能提高接收的靈敏度,使收發機更容易接收到微弱的訊號。因此有些機型的靈敏度規格值,會定義為啟動前置放大器時的量測值。啟動前置放大器會因為獲得額外的增益,而使接收訊號強度 S 值增大,如啟動 20dB 增益的前置放大器,指示電表顯示的 S 值會上升 3 格多一點。一般都建議平常應啟動前置放大器,除非有另外的考慮。

    不啟動前置放大器時,雖然不會提高訊號的增益,但是會降低互調變干擾,增大接收的動態範圍。所以有些機型的動態範圍規格,定義為不啟動前置放大器時的量測值。

    二、衰減 ATT

    衰減功能正好與前置放大功能的作用相反。啟動衰減功能時,則接收部份的前級會接上一個衰減器,或把一個前置放大器旁路掉 (By-pass),使訊號增益降低,如 -12dB、-20dB 的衰減等。

    某些機型的衰減值有時還不祇一種,或者以旋鈕選擇二或三種不同的衰減值,或者以按鍵開關的組合選擇不同的衰減值,如 -6dB 和 -12dB 的兩個按鍵開關,在同時啟動時,會達到 -18dB 的衰減值,所以總共有 -6dB、-12dB 和 -18dB 等三種衰減值可供選擇。

    接收訊號強度 S 值,會因為啟動衰減器而降低,如 -12dB 衰減時,電表顯示的 S 值會降低 2 格。一般正常的情況下,都不需要啟動衰減器。除非接收的訊號太強,可能使前級放大器達到飽和狀態,造成訊號失真。這時就需要啟動衰減器,使訊號強度降低。

    有些機型沒有前置放大器的功能,但是實際上已將相當於前置放大器的電路連接上去了,衰減的動作只類似將前置放大器旁路。在此情況下,降低訊號增益的同時,也可以擴大接收的動態範圍,所以有強大的輸入訊號,可能造成三階互調變干擾時,也需要啟動衰減器。

    三、截點最佳化 IPO 或先進截點 AIP

    截點最佳化 IPO 或先進截點 AIP 其實都是同一種功能,只不過是不同的廠商使用不同的名稱而已,在 YAESU 機型叫做 IPO,KENWOOD 機型叫做 AIP。

    啟動截點最佳化 IPO 或先進截點 AIP 的功能,都是為了增大動態範圍,減少因輸入強大訊號而造成互調變干擾的機會。啟動截點最佳化 IPO 或先進截點 AIP 功能時,有的機型就換接到增益較小,動態範圍較大的另一個前置放大器。有的機型則直接將前置放大器旁路,使動態範圍增大。

    截點和動態範圍
    截點和動態範圍

    這些動作的目的,就是正常混頻器輸出中,產生中頻訊號的二階轉換直線,和輸出干擾訊號的三階互調變直線,使這兩條直線相交的截點 (Intercept Point) 向右移,提高可接收輸入訊號的功率,如右圖。

    截點的意義就是,還不會被互調變干擾訊號掩蓋過去的情況下,接收機所能接收的最大輸入訊號。在強大訊號輸入時,啟動 IPO 或 AIP 的功能,則接收的動態範圍增大,互調變干擾訊號的強度降低,可以接收到更清晰的訊號。

    四、射頻增益 RF

    射頻放大器位於前置放大器之後,射頻增益 RF 旋鈕可以連續地改變射頻放大器的增益,其改變增益的方法是改變偏壓,如同自動增益控制 AGC 的方法一樣。

    不像啟動前置放大器 PRE AMP 或衰減器 ATT,增益的變化一次是好幾個 dB 的變化。射頻放大器的增益一般都是設定在最大值。當接收訊號頻率的附近有干擾訊號時,雖然接收訊號強度高於干擾訊號強度,可是仍然會影響到抄收訊號的效果。此時調低射頻增益,可以將干擾訊號的影響降低,接收到更清晰的訊號。

    但是調低射頻增益,電表顯示的 S 值會上升,雖然接收訊號強度並沒有增加。這是因為顯示電表 S 值的電壓,就是控制前級放大器的 AGC 電壓,而調整射頻增益的電壓就加在 AGC 電壓上。所以調低射頻增益,就好像接收到強大的訊號,使 AGC 電壓上升,用來抑制前級的增益一樣。如果輸入訊號的強度高於已調升的 S 值,則電表顯示的 S值還是真正訊號的強度 S 值。如果輸入訊號的強度低於已調升的 S 值,則電表顯示的就固定在已調升的 S 值,無法看到真正訊號的強度 S 值。

  • 接收聲頻級 (AF) 功能

    接收部份的聲頻級包含聲頻放大器和聲頻濾波器等電路。解調後的訊號已還原成聲頻訊號,由聲頻放大器將聲頻訊號加以放大,還包含聲頻的功率放大,驅動耳機或揚聲器。這其中還有聲頻濾波器,濾除不必要的雜訊干擾,以增進訊號的音質和可讀性。

    收發機聲頻級的控制功能包含:AF 聲頻增益 (AF Gain)、TONE 聲頻音調、APF 聲頻尖峰濾波器 (Audio Peak Filter)、Digital Filter 數位濾波器、AF VBT 聲頻可變頻寬調諧 (AF Variable Bandwidth Tuning)、和 SQUELCH 靜音控制等。除了聲頻增益功能之外,靜音控制功能用來抑制空白頻率的背景雜訊,其餘三種功能都是用來消除雜訊干擾,尤其是 CW 模式的訊號。

    一、聲頻增益 AF

    聲頻增益 AF 控制的功能,其實就是輸出音量的調整,是一種很單純,而且人人都應該會用的功能。這個旋鈕可以調整耳機或揚聲器的輸出音量,順時針的方向是增大音量,逆時針的方向是減小音量。

    二、聲頻音調 TONE

    只有少數的機型提供音頻輸出訊號頻率響應的調整功能,這種功能對於所傳送資訊本身的了解,並沒甚麼幫助,但是可以使接收的音頻訊號聽起來舒服一些。KENWOOD 的TS-850 就有音調 TONE 旋鈕,正常情況之下,都放在順時針的最大位置,順時針方向轉動,可提升高頻端的頻率響應。反之,逆時針方向轉動,則可提升低頻端的頻率響應。ICOM 的 IC-781 則有高音 TREBLE 和低音 BASS 這兩個旋鈕,分別控制音頻訊號的高頻端和低頻端的頻率響應。

    三、聲頻尖峰濾波器 APF

    聲頻尖峰濾波器 APF 的功能也是用來減少或消除雜訊干擾,以提高接收訊號的可讀性,在 YAESU 和 ICOM 較高級的機型上,如 FT-1000 和 IC-781 有此種功能。

    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,其頻寬固定為數百 Hz 或者更窄。這種功能必須要先按 APF 鍵,啟動功能之後,再轉動 APF 旋鈕,移動聲頻尖峰濾波器的中心頻率,使欲接收的訊號仍保持在通頻帶之內,而儘量使雜訊排除在通頻帶之外,以除去干擾雜訊。

    當聲頻訊號混有背景雜訊或人為雜訊時,可以啟動這種音頻尖峰濾波器的功能,將干擾雜訊減少或消除。由於頻寬較窄,使用在 CW 模式上,會有較顯著的效果。

    四、數位濾波器 Digital Filter

    數位濾波器 Digital Filter 的功能類似聲頻尖峰濾波器 APF,也是用來減少或消除雜訊干擾,不過在調整時,可以分別從高頻端和低頻端將聲頻通頻帶寬度變窄。

    此種獨特的功能,僅在 YAESU 的 FT-990 才有,是用來取代聲頻尖峰濾波器 APF 的功能。這種功能也必須先按 Digital Fil 鍵,啟動功能之後才能使用。

    Digital Fil 的旋鈕有兩個,分為高頻截斷 High Cut 和低頻截斷 Low Cut,這兩個旋鈕通常做成同軸形態,High Cut 在外,Low Cut 在內。正常情況之下,高頻截斷 HighCut 旋鈕在順時針方向的最大位置,低頻截斷 Low Cut 旋鈕在逆時針方向的最大位置,其通頻帶寬度最大,等於聲頻濾波器本來的通頻帶寬度。

    把 High Cut 旋鈕逆時針旋轉,將使高頻端的通頻帶寬度變窄; 同樣的,把 Low Cut旋鈕順時針旋轉,也將使低頻端的通頻帶寬度變窄。當聲頻訊號混有背景雜訊或人為雜訊時,可以啟動這種音頻數位濾波器的功能,調整高頻截斷 High Cut 和低頻截斷 LowCut 這兩個旋鈕,使欲接收的訊號仍保持在通頻帶之內,而儘量使雜訊排除在通頻帶之外,以除去干擾雜訊。當然,對於 CW 模式的訊號,效果會較顯著,但對於 SSB 模式的訊號仍有其效果。

    五、聲頻可變頻寬調諧 AF VBT

    聲頻可變頻寬調諧 AF VBT 的功能又類似於數位濾波器 Digital Filter,聲頻濾波器的中心頻率不變,而通頻帶寬度可連續改變,比原先的通頻帶寬度更窄。此種獨特的功能僅在 KENWOOD 的 TS-950 才有,也是用來取代聲頻尖峰濾波器 APF 的功能。這種功能也必須先按 AF VBT 鍵,啟動功能之後,才能使用。

    AF VBT 旋鈕的正常位置在順時針的最大方向,就是聲頻濾波器原先的通頻帶寬度,也就是最大的通頻帶寬度。把旋鈕逆時針旋轉時,將使聲頻濾波器高頻端和低頻端的通頻帶寬度同時變窄,但其聲頻濾波器的中心頻率保持不變。

    當聲頻訊號混有背景雜訊或人為雜訊時,也可以啟動這種聲頻可變頻寬調諧的功能,調整 AF VBT 旋鈕,使欲接收的訊號仍保持在通頻帶之內,而儘量使雜訊排除在通頻帶之外,以除去干擾雜訊。當然,也是使用在 CW 模式上會有較顯著的效果。

    六、靜音控制 SQUELCH

    靜音控制 SQUELCH 限制聲頻訊號輸出,當聲頻訊號電壓超過某個臨界位準時,打開控制閘門,使聲頻訊號可以輸出;反之則截斷聲頻訊號的輸出。

    靜音控制是一種限制聲頻訊號輸出的電路,當聲頻訊號電壓超過某個臨界位準時,打開控制閘門,使聲頻訊號可以輸出。反之,則截斷聲頻訊號的輸出。所有的收發機都具有這種功能,而且不必啟動,只要用 SQL 旋鈕來調整臨界電壓位準,隨時都可以使用。

    把 SQL 旋鈕轉到逆時針的最大位置,即表示所設定的靜音控制臨界電壓位準為零,所有的聲頻訊號都能輸出,沒有限制。正常的操作方法是選擇一個沒有訊號的頻率,聲頻的輸出只能聽到「沙沙」的雜訊聲,將 SQL 旋鈕從逆時針的最大位置慢慢向順時針的方向旋轉,一直到「沙沙」的雜訊聲剛好消失不見的時候,就是適當的臨界位準設定值。此後再轉動調諧的主旋鈕,改變頻率,只在真正有電台工作的頻率上,才會有聲頻的輸出,其餘沒有電台工作的空白頻率,則是靜悄悄的,不會有任何背景雜訊聲。

    在 FM 模式之下,經常會使用到靜音功能,當改變調諧頻率時,用來抑制空白頻率處的雜訊聲。如果使用靜音控制功能的話,與雜訊差不多位準的微弱訊號,必定會隨著雜訊一起被遮斷。而 SSB 或 CW 模式的 DX 通訊,因為經常須要抄收很微弱的訊號,所以較少使用靜音功能。 END





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