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認識你的收發機
功能篇 (Part 5)

No.40   1996 May.   p 69 ~ 73,   by 陳錫棋/BV6ER, 台南郵箱 20-71



  • 接收中頻級 (IF) 功能

    接收部份的中頻級包含中頻放大器、中頻濾波器、和相關的干擾訊號消除電路。

    由於經過變頻之後,中間頻率變為固定,中頻放大器可以有較高的增益和穩定性,所以接收部份的訊號放大增益主要是來至中頻放大級。同時,中頻濾波器也提供了接收部份極重要的性能--選擇性 (Selectivity)。藉著改變本地振盪器 VFO 的頻率,使混頻後中間頻率偏移,再經由濾波器的篩選,或直接改變濾波器的通頻帶寬度,將干擾訊號減少或消除,這就是干擾訊號消除的原理。

    不論使用濾波器選擇或調諧、偏移等其他任何方式,將中頻通頻帶的寬度變窄,就可以減少或消除干擾訊號;但相對的也會犧牲聲頻輸出訊號的傳真度。所以在沒有干擾訊號的情況下,不必無謂的犧牲傳真度,將中頻通頻帶的寬度變窄。

    中頻級的控制功能很多,包含:中頻濾波器選擇、VBT 可變頻寬調諧 (Variable Bandwidth Tuning)、IF SHIFT 中頻偏移、PBT 通頻帶調諧 (Pass-band Tuning)、IF SLOPE TUNE 中頻斜率調整、和 NOTCH FILTER 凹陷濾波器等功能。這些功能都非常類似,其基本作用都在減少或消除干擾訊號,以提高接收部份的選擇性。此外,還包含 AGC 自動增益控制 (Automatic Gain Control) 和 NB 雜訊消除 (Noise Blanking) 等兩種功能。自動增益控制的作用在減少因電離層反射造成的接收訊號強度起伏變化;而雜訊消除功能則用來消除人為的脈衝性雜訊,其目的都在改善接收訊號的可讀性 (Readability)。

    一、中頻濾波器 (IF Filter) 選擇

    收發機一般都會提供不同通頻帶寬度和不同過渡帶斜率的濾波器選擇,使不同調變模式訊號的接收,都可以獲得最適當的選擇性。選擇較窄通頻帶寬度的中頻濾波器,可以減少鄰近頻率訊號和背景雜訊的干擾,對於 CW 模式來說,完全可以得到較佳的選擇性和接收效果,不過對於語音模式,如 AM/SSB 來說,減少濾波器的通頻帶寬度卻會影響聲頻訊號的音質,即接收的傳真度 (Fidelity),所以必須在選擇性和傳真度兩者之間作取捨。

    最陽春的機型對每一種調變模式只有一種內設的中頻濾波器,其通頻帶寬度和過渡帶斜率已定,沒有選擇餘地。各模式標準的中頻濾波器通頻帶寬度為:FM 模式 12KHz、AM 模式 6KHz、SSB、CW、和 RTTY 模式 2.4KHz。稍好一點的機型,CW 模式有正常通頻帶較寬的濾波器,還可以選擇通頻帶較窄的 500Hz 濾波器,其按鍵開關標示為 CW/N (N 表示窄頻寬),有寬或窄兩種通頻帶寬度供選擇。較高級的機型,則可以有更多種的選擇。如 ICOM 的 IC-765,除 CW 模式之外,連 AM 模式和 RTTY 模式也都有較窄通頻帶的中頻濾波器可供選擇,其按鍵開關標示為 CW/N、AM/N、RTTY/N (N 表示窄頻寬),CW、AM、和 RTTY 等三種模式,都有寬或窄兩種通頻帶寬度供選擇,其通頻帶寬度分別為:CW 和 RTTY 模式 2.2KHz/500Hz、AM 模式 6KHz/2.2KHz。

    IC-781 有 WIDE (寬)、NAR (窄)、CW 250Hz (9MHz)、CW 250Hz (455KHz) 等按鍵開關可供選擇,其通頻帶寬度分別為:AM、SSB、CW 模式 6KHz/2.4KHz;RTTY 模式 2.4KHz/250Hz。此外,還特別針對 CW 模式,在第二中頻 9MHz 和第三中頻 455KHz 處裝置 250Hz 濾波器。

    YAESU 的 FT-990 和 FT-1000,有 2.4KHz、2.0KHz、500Hz、和 250Hz 等按鍵開關可供選擇,其通頻帶寬度分別為:AM 模式 6KHz/2.4KHz、SSB 模式 2.4KHz/2.0KHz、CW 和 RTTY 模式 2.4KHz、2.0KHz、500Hz、和 250Hz。

    KENWOOD 的 TS-850 和 TS-950,則有選擇第二中頻 8.83MHz 和第三中頻 455KHz 中頻濾波器的按鍵開關,分別可以選擇通頻帶寬度為 6KHz/2.7KHz/500Hz/250Hz 和 12KHz/6KHz/2.7KHz/500Hz 等的中頻濾波器。

    有些中頻濾波器也可以換裝廠商提供的另一種選用濾波器,其通頻帶寬度雖然一樣,但是過渡帶斜率較陡,具有較好的選擇性。

    二、可變頻寬調諧 VBT

    可變頻寬調諧 VBT 功能又比可選擇通頻帶寬度的中頻濾波器更進一步,使中頻的通頻帶寬度可連續調整,比中頻濾波器原先的通頻帶寬度更窄。

    這種功能不必啟動,隨時都能使用,但只有較高級的機型,如 KENWOOD 的 TS-950 才有此功能,而 YAESU 的 FT-1000 也有此功能,只不過標示為 WIDTH 而已。

    圖1:可變頻寬調諧 VBT
    圖1:可變頻寬調諧 VBT

    VBT 或 WIDTH 旋鈕的正常位置在順時針的最大方向,就是中頻濾波器原先的通頻帶寬度,也就是最大的中頻通頻帶寬度。把旋鈕逆時針旋轉時,將使中頻濾波器高頻端和低頻端的通頻帶寬度同時變窄,但其中頻濾波器的中心頻率保持不變,請參照圖 1。例如,欲接收的 CW 訊號頻率為 7010KHz,正常情況的中頻濾波器中心頻率就在 7010KHz。若有一鄰近的干擾訊號在 7009.8KHz,則使用可變頻寬調諧 VBT 的功能,逆時針旋轉旋鈕,將中頻濾波器原先的通頻帶寬度減小 200Hz,使中頻通頻帶寬度變成 300Hz。此時,欲接收的 7010KHz CW 訊號仍在 300Hz 頻寬的通頻帶之內,而鄰近的 7009.8KHz 干擾訊號則已排除在通頻帶之外,因此可達到消除干擾訊號的目的。

    三、中頻偏移 IF SHIFT

    圖2:中頻偏移 IF SHIFT
    圖2:中頻偏移 IF SHIFT

    大部份的收發機都有中頻偏移的功能,這種功能不必啟動,隨時都能使用。當 SHIFT旋鈕放在正中央位置時,即是中頻頻率無偏移的正常情況。順時針或逆順時針旋轉就可以讓中頻濾波器的中心頻率向上或向下偏移,但通頻帶寬度仍保持不變。如有鄰近頻率訊號干擾時,旋轉 SHIFT 旋鈕,改變中頻頻率,使干擾的鄰近頻率訊號偏移出中頻濾波器的通頻帶之外,而欲接收的訊號仍保持在中頻濾波器的通頻帶之內,干擾訊號因此可被消除掉。

    沿用上例,欲接收的 CW 訊號頻率為 7010KHz,正常情況的中頻濾波器中心頻率就在 7010KHz。若有一鄰近的干擾訊號在 7009.8KHz,使用中頻偏移 IF SHIFT 的功能,將中頻濾波器的中心頻率偏移 200Hz,變成 7010.2KHz。此時,欲接收的 7010KHz CW 訊號仍在 500Hz 頻寬的通頻帶內,鄰近的 7009.8KHz 干擾訊號則已排除在通頻帶之外,因此可達到消除干擾訊號的目的,請參照圖 2。

    四、通頻帶調諧 PBT

    通頻帶調諧 PBT 類似中頻偏移 IF SHIFT 的功能,ICOM 的一些機型以 PBT 的功能來取代 IF SHIFT 的功能,這種功能也不必啟動,隨時都能使用。當 PBT 旋鈕放在正中央位置時,即是在通頻帶寬度正常的情況。把旋鈕順時針或逆時針旋轉時,就可以讓中頻濾波器的中心頻率保持不變,但通頻帶寬度則在高頻端變窄 (高頻截斷) 或低頻端變窄 (低頻截斷),只能單端改變,不能兩端同時改變,請參照圖 3。

    圖3:通頻帶調諧 PBT
    圖3:通頻帶調諧 PBT

    再沿用上例,欲接收的 CW 訊號頻率為 7010KHz,正常情況的中頻濾波器中心頻率就在 7010KHz。若有一鄰近的干擾訊號在 7009.8KHz,使用通頻帶調諧 PBT 的功能,把旋鈕逆時針旋轉,將中頻濾波器低頻端的通頻帶寬度截掉了 200Hz,整個通頻帶寬度變成 300Hz。此時,欲接收的 7010KHz CW 訊號仍在 500Hz 頻寬的通頻帶之內,而鄰近的 7009.8KHz 干擾訊號則已排除在通頻帶之外了。又若有一鄰近的干擾訊號在 7010.2KHz,同樣的,把 PBT 旋鈕順時針旋轉, 將中頻濾波器高頻端的通頻帶寬度截掉了 200Hz, 使鄰近的 7010.2KHz 干擾訊號被排除在通頻帶之外,達到消除干擾訊號的目的。

    五、中頻斜率調整 IF SLOPE TUNE

    中頻斜率調整 IF SLOPE TUNE 類似於通頻帶調諧 PBT 的功能,調整時還保持中頻濾波器的中心頻率不變,但是可以分別從高頻端和低頻端將中頻通頻帶寬度變窄。KENWOOD 的一些機型以 IF SLOPE TUNE 的功能來取代 IF SHIFT 的功能,這種功能也不必啟動,隨時都能使用。

    圖4:中頻斜率調整 IF SLOPE TUNE
    圖4:中頻斜率調整 IF SLOPE TUNE

    IF SLOPE TUNE 的旋鈕有兩個,分別為高頻截斷 High Cut 和低頻截斷 Low Cut,這兩個旋鈕通常做成同軸形態,High Cut 在內,Low Cut 在外。正常時,高頻截斷 High Cut 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,這時其通頻帶寬度最大,為中頻濾波器本來的通頻帶寬度。如果把 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,如果把 Low Cut 旋鈕順時針旋轉,也將使低頻端的通頻帶寬度變窄,請參照圖 4。

    例如,欲接收的 SSB 訊號頻率為 14.200MHz,正常情況的中頻濾波器中心頻率就在 14.200MHz。若有一鄰近的 CW 干擾訊號在 14.199MHz,使用中頻斜率調整 IF SLOPE TUNE,把 Low Cut 旋鈕順時針旋轉,將低頻端的通頻帶寬度截掉了 500Hz。若又有一鄰近的 SSB 干擾訊號在 14.2015MHz,再把 High Cut 旋鈕逆時針旋轉,將高頻端的通頻帶寬度截掉了 600Hz,整個通頻帶寬度就從原先的 2.4KHz 變成 1.3KHz。此時,欲接收的 14.200MHz SSB 訊號仍在 1.3KHz 頻寬的通頻帶之內,而在鄰近的 14.199MHz CW 干擾訊號和 14.2015MHz SSB 干擾訊號的大部份則已排除在通頻帶之外。不過,接收的 14.200MHz SSB 訊號,已有部份被截掉,因此聲頻訊號會受影響,音質會變差,但應仍可了解所要傳遞的訊息。

    六、凹陷濾波器 NOTCH FILTER

    大致上,中級以上的機型都會有凹陷濾波器 NOTCH FILTER 的功能。凹陷濾波器是一個帶斥濾波器,其中心調諧頻率的衰減值大概從 30dB 到 60dB,而頻寬極窄。這種功能必須要先按 NOTCH 鍵,才能啟動功能,再轉動 NOTCH 旋鈕,移動凹陷濾波器的中心頻率,使干擾訊號被凹陷濾波器所衰減。

    圖5:凹陷濾波器 NOTCH FILTER
    圖5:凹陷濾波器 NOTCH FILTER

    例如,欲接收的 SSB 訊號頻率為 14.200MHz,正常情況的中頻濾波器中心頻率就在14.200MHz。若有一鄰近的 CW 干擾訊號在 14.1992MHz,可以使用凹陷濾波器的功能,將中心調諧頻率偏移到正好為干擾訊號的頻率 14.1992MHz 上,就可以衰減 CW 干擾訊號的強度,達到消除干擾訊號的目的,如圖 5 所示。

    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 模式的干擾訊號則幾乎無效。

    七、自動增益控制 AGC

    在接收 DX 電台的 HF 訊號時,訊號會忽大忽小,忽強忽弱,像海浪一樣,具有週期性的起伏變化。這是因為 HF 電波從發射台的天線向外輻射時,包括不同的仰角和不同的方位角,也就是有各種不同的傳播路徑。所以電波碰到高空的電離層,再反射下來時,在接收端的天線也會感應到經由不同傳播路徑的電波訊號。同時,由於電離層本身也不是處於穩定的狀態,隨時都在變動。

    因此,各個不同路徑電波之間的相位關係也隨時在改變。同相時,產生建設性干涉,訊號就會增強;反相時,產生破壞性干涉,訊號就會減弱。這就是所謂的多重路徑傳播 (Multi-path Propagation) 所造成的衰落 (Fading),其強弱變化的週期大約數秒鐘一次。

    對於多重路徑傳播所造成接收訊號強度的變化,如果在強訊號時,降低放大器的增益,在弱訊號時,增加放大器的增益,就可以使最後輸出的聲頻訊號保持在固定值,這就是所謂的 AGC 自動增益控制 (Automatic Gain Control)。

    至於 AGC 控制訊號的取得,是把中頻訊號加以整流,經過濾波,變成直流電壓的 AGC 控制訊號。將取得的 AGC 訊號往前送至前級 (Front-end) 的 RF 或 IF 放大器,藉著偏壓的改變來改變前級 RF 或 IF 放大器的增益,以達到隨著接收訊號的強弱,自動調整放大器增益的效果。

    較簡單的機型只有一個 AGC 鍵,僅能選擇 AGC 動作的啟動或關閉而已。較高級機型的AGC 動作通常可以有三或四種選擇:關閉 (OFF)、慢速 (SLOW)、快速 (FAST) 等,或再加中速 (MED)。

    關閉,就是把 AGC 的動作關掉;慢速 AGC 對於輸入訊號變化反應的時間常數約在 0.1、0.2 秒左右;快速 AGC 反應的時間常數約在 1 秒,2 秒左右;而中速 AGC 反應的時間常數則在 0.5、1 秒左右。

    適當的選擇 AGC 的時間常數,有助於改善接收的情況。通常在語音模式時,使用慢速或中速 AGC。CW 模式或很快地轉動主旋鈕改變頻率尋找電台時,使用快速 AGC。而關閉 AGC 動作,則是在接收微弱訊號,而又有強大訊號緊鄰在旁的情況下才使用的。至於有些機型還有自動 AUTO 的 AGC,則是廠商在不同模式時預設不同速度的 AGC,但也是遵循上述的原則。

    ICOM 的 IC-781 有五段的選擇開關,可挑選 OFF、AUTO、FAST、MED、SLOW 等其中的一種 AGC 方式,IC-765 則只有 OFF、AUTO、FAST、SLOW 等四種可供選擇,少了 MED 中速 AGC 方式。YAESU 的 FT-1000 有 OFF、FAST、MED、SLOW 等四種可供選擇,FT-990 則有 OFF、AUTO、FAST、SLOW 等四種 AGC 方式,多出自動方式 AUTO,少了 MED 中速 AGC。KENWOOD 的 TS-950 較特殊,除了有 AGC 鍵啟動 AGC 的動作之外,還具有可連續調整 AGC 反應時間常數的 AGC 旋鈕供操作,TS-850 則有 OFF、AUTO、FAST、SLOW 等四種 AGC 方式可供選擇。

    八、雜訊消除 NB

    在我們週遭的環境埵陶\多人為雜訊源,例如在都市區車輛的引擎點火雜訊,或工業區馬達的電刷火花雜訊……等。

    有一種人為雜訊類似「機關槍」聲,這種雜訊包含極高波幅的分離脈衝,通常是由大電流的開關或引擎的點火所造成的。由於雜訊的波幅遠大於訊號的波幅,單一脈衝的時間又遠小於訊號的週期時間,所以我們可以很容易地將雜訊從訊號中分離出來並消除掉。

    圖6:雜訊消除器 Noise Blanker
    圖6:雜訊消除器 Noise Blanker

    這種分離式脈衝形態的雜訊,可以從中頻放大級引出中頻訊號,另外加以放大和檢波,取出雜訊電壓,再設定一個界限電壓,當雜訊脈衝超過界限電壓時,由一個閘門去控制中頻電路,使雜訊脈衝出現的短時間內,阻擋雜訊脈衝的通過,但是訊號本身同時也無法通過。所幸,單一脈衝的時間極短,對於週期較長的訊號本身影響不大。利用這種原理工作的電路叫做雜訊消除器 (Noise blanker),如圖 6 所示。

    雜訊消除功能僅對分離式脈衝的雜訊有效,例如,附近汽車或機車引擎的點火所造成雜訊。而且對於需要較大頻寬的 FM 或 AM 模式訊號來說,雜訊消除的效果會較差。幾乎所有的機型都具有雜訊消除 NB 的功能,較簡單的機型僅有 NB 鍵,以啟動雜訊消除功能,界限電壓的位準則已預先在內部設定好,沒有外面的旋鈕可以隨時調整。較高級的機型則除了 NB 鍵之外,面板上還有 NB 旋鈕用以調整雜訊消除的界限電壓位準。

    通常界限電壓位準如果調得太過低,接收到的音頻訊號可能會失真,所以調到可以消除雜訊的程度即可,不必過度調整,以免影響音質。

    KENWOOD 的機型比較特殊,TS-950 和 TS-850 有兩種類型的雜訊消除 NB 控制,NB 1 是針對一般短脈衝的雜訊消除功能,NB 2 則是針對一般長脈衝雜訊,也就是所謂的「啄木鳥」Woodpecker 聲音的雜訊消除功能,分別由 NB 1 鍵和 NB 2 鍵來啟動不同的雜訊消除功能,而雜訊消除的界限電壓位準則由 NB 旋鈕加以調整。而 TS-850 除了 NB 旋鈕之外,還另有 NB 2 旋鈕用以調整 NB 2 功能中欲消除脈衝時間的長短。 END





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