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PAUL's BASICS:
接收機的選擇性與選台

No.39   1996 Apr.   p60~71,   by 林茂榮 / BV5OC



    現今商用或是業餘用途的接收機,大都是採超外差式原理,但不論是什麼樣的無線電接收機,有一項很基本也很重要的特性,那就是接收機的選台能力,用術語來說,就是接收機的「選擇性」。所謂選擇性,一般是指要求所要的電台訊號與其他訊號能夠分隔開來的能力,很顯然地,接收機上有各式各樣的控制鈕,或其他因素,可以影響或改變接收機的選擇性與選台的能力。

    本文主要目的,就是要以輕鬆的方式來討論接收機的選擇性,也就是選台能力,並且要像是做美勞一樣,好讓你了解平日操作接收機時,某些旋鈕對選擇性所起的真正作用,同時也希望藉此能釐清接收機上各種功能背後的基本原理,好讓你能夠徹徹底底的了解到,什麼才是真正影響選擇性與選台能力的關鍵。


選擇性的基本定義

    在開始動用剪刀做美勞之前,我們先來談談無線電訊號,同時也要看看這些訊號在接收機內長的會是什麼樣子。參看圖 1,橫軸代表頻率,縱軸代表訊號強度,而一般的單邊帶話務的訊號如 A 所示,選台的頻率是 28.310MHz,這是 10 公尺波段的話務應用範圍,請注意這訊號所佔的範圍,在這裡為了說明方便,我們就以橫軸的格子來計算,我們說它佔了三格,因為每格代表 1KHz,所以這訊號佔去了 3KHz 的頻寬。

    而圖 1 內的訊號 B,就是所謂的莫耳斯碼訊號,它所佔的訊號寬度大約是 0.2 格,也就是 0.2KHz,這相當於 200Hz。接下來的文章內,你可要隨時記得單邊帶訊號的寬度是 3KHz,而莫耳斯碼訊號的寬度是 200Hz。下面有許多類似圖 1 的訊號圖形,當你看到這些圖內的訊號時,你應該可以判別出哪一種圖形代表的是單邊帶訊號,而哪一種是代表莫耳斯碼訊號。

Fig 01
圖 1:典型的單邊帶訊號及莫耳斯碼訊號所佔的頻寬,注意各訊號的頻諧狀況。



Fig 02
圖 2:以空罐頭塑膠蓋製作出來的接收機模型。

用美勞瞭解無線電訊號

    我們現在要利用模型的方式來製作一部接收機,當然這不是一部真正的接收機,而是可以說明在選擇性與選台原理方面的接收機,要準備的材料很簡單,就是一般奶粉罐或是其他罐頭上頭所加的那一片塑膠蓋,其他合適的替代品也可以。

    參看圖 2,把塑膠蓋裁剪成兩半,其中的一半,在直線的中央部位,開個寬約兩公分的凹陷長方形,另一半也同樣開個凹陷的長方形,但是開口寬度只要一半,大約 1 公分左右。比較大的凹陷長方形,就表示接收機操作單邊帶訊號的情況,而小的凹陷長方形就表示接收機操作莫耳斯碼的情況,現在我們就把這兩片帶有不同大小開口的半圓形塑膠蓋,稱為接收機,一部是單邊帶接收機,一部是莫耳斯碼接收機。


接收機的選擇性與選台能力

    現在把有大凹口的塑膠蓋拿出來,代表單邊帶接收機,塑膠蓋的水平線與圖 3(A) 的橫軸對齊,當你把這塑膠蓋水平移動時,就相當於你在轉動接收機的選台鈕,當有訊號圖形露出在剪掉的方形內,就表示你可以收聽到這個訊號。如果訊號被這長方形遮住,就表示接收機無法接收到這訊號,也就是說,這訊號被濾掉了。

    請把選台鈕慢慢移動,讓 W1ABC 出現在單邊帶頻寬內,你可以透過半透明的塑膠蓋看到,此時 KA1XYZ 是在單邊帶頻寬外頭,因此你可以很清楚地聽到 W1ABC 的訊號,而不會受到 W1XYZ 的干擾。

    接著把單邊帶接收機的選台鈕移放到 N2CAT 上,也就是往右移動,因為 KC9RAT 與 N2CAT 很接近,如果你要讓 N2CAT 的訊號完全暴露在接收機的單邊帶頻寬內,這時候有部份的 KC9RAT 訊號,也會暴露在單邊帶的頻寬內,這就表示,此時接收機的選台受到了一些干擾。

    最後,試著把接收機的選台鈕移放到最右邊的 K9DOG 上,當然要讓這訊號完全出現在接收機的單邊帶頻寬內,但是這訊號的旁邊有個頻率很接近的訊號,甚至是有些重疊,因此你就很難以單邊帶頻寬來收聽 K9DOG 的訊號,因為它受到很嚴重的干擾,甚至有時你會聽到 K9BOW 的訊號。

Fig 03
圖 3:供塑膠蓋接收機模型說明的各種訊號。



換個濾波器如何?

    如果你把選台鈕放在 N2CAT 的訊號上,你也許會想到,何不換個不同頻寬的濾波器,如果此時改用莫耳斯碼頻寬來試看看如何?這不就會完全可以把干擾的 KC9RAT 屏除在外了嗎?

    為了印證這個想法,我們馬上來試看看,拿出窄頻寬的莫耳斯碼接收機,同樣把頻寬放在 N2CAT 的訊號上,現在 KC9RAT 真的是在頻寬外頭了,可是也同時發現 N2CAT 的訊號也有許多是在頻寬外了,以橫軸為主的訊號分佈代表的是訊號內所含的訊息,這些因頻寬限制被切斷在外的部份,就表示失去了訊號中的某些訊息,然而單邊帶的訊息是整體的,去掉了一部份的訊息,有可能會使聲音有很大的失真,也有可能會讓聲音的內容完全無法辨識。所以更換了莫耳斯碼頻寬,會使你無法聽懂 N2CAT 的訊號內容。


像是一扇窗的 VBT

    如果你有比單邊帶頻寬稍微窄一些的濾波器,那麼就可以去除掉 KC9RAT 的干擾訊號,當然這也會犧牲掉一些聲音的傳真度。目前有一些收發機是配備有頻寬連續可調的單邊帶濾波器,稱為 VBT,你就可以利用它來調整代表頻寬的那一扇窗的寬度,必要時把寬度調窄些,以去除輕微的干擾現象。

    但是一味地減少頻寬有用嗎?答案是否定的。假如你把「調整頻寬」拿來應付 K9DOG 碰到的情況,後果是可想而知,因為兩訊號彼此實在太靠近了,以致於重疊的部份很嚴重,這時候,除了「異動工作頻率」外,拿什麼辦法來都不靈光了。


莫耳斯碼 --- 頻寬更窄的訊號

    參看圖 3(B) 最左邊,我們有 N6CW 及 W8RF,這都是莫耳斯碼訊號,如果你拿單邊帶頻寬的接收機放在 N6CW 上,很顯然地,這時也可以聽到 W8RF 的訊號。如果把接收機更換下來,換上莫耳斯碼頻寬的接收機,把選台鈕放在 N6CW 上,你會發現,就好像是變魔術一樣,W8RF 不見了。

    如果你操作的是莫耳斯碼通訊,那為什麼不使用莫耳斯碼頻寬的接收機,而要使用單邊帶頻寬呢?當然是有原因的,因為這會使選台更容易,把單邊帶頻寬的接收機放在圖 3(B) 的橫軸上,水平移動,然後換上莫耳斯碼頻寬的接收機做同樣的動作,你會發現,使用莫耳斯碼頻寬接收機時,移動 (選台) 要很小心,否則電台一溜煙就過去了,因此習慣上大多數人是會以頻寬大的單邊帶來選台,當發現了感興趣的電台時,再切換到頻寬比較窄的莫耳斯碼頻寬上。


第二個選台鈕 RIT

    仔細查看一下你的收發機,也許會發現上頭標有 RIT 或 CLARIFIER 的旋鈕,試試看,你會發現這個旋鈕也會改變接收頻率,現在你應該可以更正確地體認到,原來接收機上頭還有這樣一個與選台有關的控制鈕,那麼這類控制鈕是什麼用途的呢?你現在把莫耳斯碼頻寬接收機拿出來,放在圖 3(B) 中間的 W5AM 上,你可以發現到,這訊號會嚴重地受到 K7PM 的干擾,如果你把選台鈕往左移,可以發現到這干擾的現象會減輕。

    然而要記得在收發機上,一般改變接收頻率的話,發射頻率也會跟著改變,如果你剛剛把選台鈕往左移動,那麼當 W5AM 把發射權交給你時,你發射的頻率就會與上一次不一樣了。

    為什麼會有 RIT 這個控制鈕呢?現在請拿一支筆出來,這一支筆就擺在 W5AM 訊號的中間,這代表你的發射頻率,現在你轉動 RIT 控制鈕,就相當於移動選台鈕,這樣你就可以來避掉 W7PM 的干擾,而且不會改變你的發射頻率。


再來一個選台控制鈕

    現在要回到圖 3(B),再仔細看一下這兩頻率很接近的 CW 訊號,W5AM 及 K7PM,如果以莫耳斯碼接收機選台在 W5AM 中央,你還是可以聽到 K7PM 訊號。現在拿支筆來,這筆與橫軸垂直可以左右移動,現在把這筆放在 K7PM 的位置上,這樣就可以把大部分的 K7PM 訊號遮住,而減少 W5AM 受到干擾。這也就是「可調帶陷濾波器」 (NOTCH) 的功用。

    有時候,當你收聽單邊帶訊號時,其中會夾雜著有莫耳斯碼訊號,這情形參看圖 3(B) 最右邊,有 N4AB 電台的訊號,就在旁邊有一未知的訊號,這時候把帶陷濾波器打開,可以把這未知的莫耳斯碼訊號除掉。這時候,你聽到的 N4AB 的聲音,與未受干擾或是不使用帶陷濾波器時會有一點不一樣,但是總比嚴重受干擾還要好很多。

    帶陷濾波器就是要把這干擾訊號抓出來,當然在抓干擾訊號的同時,也把 N4AB 的部份訊號抓了出來,不過因為比例不大,所以並不會嚴重影響 N4AB 的訊號。


選台鈕跳動速率 STEP

Fig 04
圖 4:接收機各種選台頻率的說明圖。高的垂直線每一格代表 10KHz,低的格子刻度是 1KHz;橫軸底下的細格子每格是 100Hz。

    因為我們曾經提到過接收機的選台鈕,所以也要看看真正的接收機選台鈕,參看圖 4,大多數的收發機,都配備有選台鈕的速度調節選擇鈕,實際就是決定選台鈕的解析度,選台鈕每跳一個格數:頻率變化量有多少,這可以決定你轉動選台鈕時的選台速度。

    圖 4 中高的垂直線,每一格代表 10KHz,而比較低的格子刻度是 1KHz,而橫軸底下的細格子,每格是 100Hz。如果你要很快地在波段內跳動,就使用 10KHz 的選台率;如果你使用的是單邊帶頻寬,而 10KHz 的選台率,表示選台鈕每跳動一格是 10KHz,所以有許多電台根本沒有機會被選到,例如當你以單邊帶頻寬,每次跳一大格時,就無法達到 K9DOG 的訊號。

    如果你選擇了 1KHz 的選台率,那麼選台的速率就會慢一些,但是現在選台率是 1KHz,表示選台鈕的每一步階 (STEP) 是一小格,這樣也就可以選擇到 K9DOG 的訊號,但是因為每一步階受到 1KHz 的限制,你也就無法把單邊帶頻寬擺在 K9DOG 訊號的中央。

    現在假設是使用 100Hz 選台率,那麼選台的速度又更慢了,但是現在選台鈕的一個步階只有 100Hz,所以可以把接收機的頻寬精確地擺在訊號的中央。我們雖然沒有提到 10Hz 或是 1Hz 的選台率,但是這更小的選台率,可以把接收訊號所需要的頻寬擺得更精確。目前接收機有選台率可以低到 1Hz 的,不過以實用觀點而言,到 10Hz 應該就夠用了。


每一功能鈕都有作用

    雖然現代業餘用收發機一定都附有詳細的使用或操作說明,不過這些說明書的內容,都是假設使用者已經了解或知道某些功能的詳細用途,可惜的是,對於新進人員而言,往往是無從了解起,有些功能說明,講了等於沒說。希望這個以模型的說明,能讓你徹底了解接收機上與「選擇性」有關的每個旋鈕,其背後所蘊涵的真正意義。 END


    主要參考資料:But How Do I Use It?, by Paul M. Danzer



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