无线电通信设备的技术指标通常是指无线电收、发信机的技术指标。但考虑到电台种类很多,各种电台的主要技术指标不尽相同,故这里从概念上对其无线电通信设备的主要技术指标加以说明。
一、发射机的主要技术指标
发射机的主要技术指标有工作种类、调制方式、频率范围、频率稳定度及准确度、输出功率、效率、杂散辐射等。
1、工作种类
通信设备的工作种类是指通信业务,包括电话、电报、传真或语音、图像与数据通信等。一般地,电话业务又分为调幅话、调频话和单边带(含上边带和下边带)话等;而电报业务则又有等幅报、调幅报和移频报等。不过,并不是每一种通信设备都能够完成上述的全部业务,而往往是只具备其中的一项或几项业务。
2、调制方式
发射类型定义为传送信息和广播的过程。描述发射类型时包括几个特性,而这些特性完整地描述了调制方式及其所需的带宽等。
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3、频率范围、频率准确度与频率稳定度
发射机的工作频率即发射机的射频载波频率,具体数值由发射机的用途所决定,一般是指一个能够正常工作的频率范围或频段,并表现在两个方面:一是要求在波段内的任何一个频率或指定频率上都能工作;二是要求在整个波段内或所有指定频率上的电性能基本稳定。
发射机的频率准确度与频率稳定度是相对于射频载波而言的,其含义详见下表1-3。一般地,调幅或单边带发射机频率稳定度的数量级分别为10-4~10-5、10-6~10-7。当频率稳定度较很高时,一旦建立通信,接收机就不致因频率变化而需适时微调,故可实现不微调的通信,从而提高了通信的可靠性。
表1-3:频率准确度与频率稳定度
4、输出功率与效率
发射机的输出功率是指发射机传送到天、馈线上的功率。根据发射类别,短波发射机的输出功率通常采用峰包功率(PEP)、平均功率或载波功率三种方式之一来标定,它们的含义详见下表1-4中。
表1-4:峰包功率、平均功率和载波功率含义
一般地,全载波发射时,载波功率比100%调制时的峰包功率低6dB;而缩减或抑制载波发射时,载波功率则分别比峰包功率低16~26dB或40dB。平均功率或调幅话(A3E)用载波功率标定,单边带话(J3E)用峰包功率或平均功率标定,而等幅报(A1A,A1B)和移频报(F1B,F7B)则以载波功率(等于峰包功率)标定。
发射机的总效率是指发射机传送到天、馈线上的功率与整机输入功率的比值。在大功率发射机或小型移动式的发射机中,提高效率可减小能耗,经济意义重大。通常,固定发射机的效率在5%~30%之间,移动发射机的效率在百分之几到十几之间。
无线电通信的有效通信距离及可靠性与发射天线的辐射功率等密切相关,而发射机馈送到天线上的功率又取决与所采用的发射类别和天线型式等。发射类别不同或天线型式不同,则传送到天线上的功率不同,故必须保证发射机有足够大的功率输出。同时,发射机输出功率的大小在很大程度上又将决定了发射机的体积、重量及使用条件等。
5、杂散辐射
杂散辐射是指发射机工作时,所有带外(发射频带之外)辐射的统称,诸如工作频率的谐波、寄生振荡和互调产物等。
工作频率的低次谐波一般较强,其频谱亦很复杂,且均处于发射频带之外。寄生振荡一般是通过发射机内部某些杂散耦合以及局部电路的自激而产生的,其频率与工作频率或调制频率并无依存关系。
互调是工作频率F0和其他频率f i通过非线性器件的相互调制(混频)而产生的一系列组合频率Fim=∑λk(F0±f i)。其中,λk为整数,λ1±λ2 ≥2。通常,一些互调处于发射频带内,而另一些则处于发射频带外。3阶互调(即λ1±λ2=3)产物最强,对通信的干扰较大。有时,5阶互调(即λ1±λ2=5)产物也不能忽视。
若发射机设计或使用不当,将导致杂散辐射电平过高、干扰其他通信电路。尤其是在发射机使用宽带天线且带宽覆盖这些杂散频率时,干扰会更严重。为此,无线电规则和ITU-R建议对发射机的杂散辐射作出一定的限制性规定,具体规定(4项)及规定值详见下表1-5中。
表1-5:ITU-R建议对发射机杂散辐射的限制性规定
除上述讨论的一些主要技术指标外,还有一些其他的指标。例如,单边带发射机的互调失真、边带抑制、载波抑制、话路频率响应、移频键控速率和移频频率最大偏差等指标。
二、接收机的主要技术指标
接收机的主要技术指标有工作种类、频率范围、频率准确度与稳定度、灵敏度、保真(或失真)度、选择性以及工作稳定性等。其中,接收机的工作种类和频率范围的含义与发射机的类似。
1、灵敏度与选择性
灵敏度是指当接收机输出功率和输出信噪比一定时,接收机接收微弱信号的能力,即天线上所需的最小感应电动势(通常用μV表示)。灵敏度愈高,接收微弱信号的能力就愈强。不过,接收机工作种类或工作频率的不同,灵敏度也不相同。例如,某型单边带接收机在印字报(即移频报)和单边带话时的灵敏度分别不低于2.5μV。值得指出的是,接收机应具有选择信号而抑制干扰的能力。因为提高接收机增益虽有利于提高灵敏度,但有用信号和各种噪声均可在接收机天线上生成感应电动势,加上接收机内部噪声,若将其一并放大输出,当接收信号很微弱时,噪声就有可能淹没有用信号。对超外差接收机而言,最常见的干扰既有位于信号频率附近的邻近干扰,又有位于中频附近的中频干扰,还有其频率比信号频率高(或低)两倍中频的镜像干扰等。
选择性是指接收机从有用信号和与其相似的、各种频率不同的干扰信号中鉴别出有用信号的能力。这里,相似性是针对干扰与信号的调制规律(如同为等幅波等)而言的。通常,接收机的选择性由谐振回路及滤波器件实现。干扰不同,选择性的表示方法(谐振曲线、抗拒比和矩形系数等)不同。其中,谐振曲线是最基本和最常用的表示方法。
谐振曲线可较好地说明对邻近干扰的抑制情况。但谐振曲线过于尖锐,往往会使通频带太窄而造成信号失真,故不能离开通频带来讨论选择性。尽管理想的谐振曲线是矩形的,通带内的信号可顺利通过,而通带外的干扰全部被抑制掉。但实际上,理想谐振曲线并不存在,故只能设法使谐振曲线接近矩形,而反映这种接近程度的指标就是矩形系数Kr0.1 = 2Δf0.1/2Δf0.7。矩形系数越小,选择性越好。
另外,抗拒比d n =20 1g KVS/KVN(dB)可表示对中频和镜像干扰等的抑制情况,KVS和KVN分别为接收机对信号s(t)和干扰n(t)的电压放大倍数。抗拒比越大,抑制干扰的能力越强,选择性越好。
2、保真度
保真度是指接收机输出信号波形与原始信号(即射频信号携带的调制信号)相似的程度,其对立面即失真度。保真度越高或失真度越小,接收机输出信号就越自然逼真。
信号失真可分为由非线性器件引起的非线性失真和由线性器件对于不同频率有不同响应而引起的线性失真(即频率失真)两类,线性失真又可分为振幅-频率失真(简称振幅失真)和相位-频率失真(简称相位失真)。接收图像信号时,还需考虑相位失真;在语音传输时,一般只考虑振幅失真,要求非线性失真系数<10%,在300~3000Hz频率范围内的振幅频率特性不平均度<10dB。
3、频率范围、频率稳定度
接收机通常是分波段工作的,即具有一定的工作频率(射频)范围。当频带较宽时,鉴于调谐元器件动态范围有限以及在宽带内调谐回路阻抗变化较大、调谐不便,且难以保证读盘准确度和频率稳定度,则往往需要划分为几个子分波段。关于接收机频率范围的要求有两点:一是接收机能调谐到给定频率范围内的任何一个频率点;二是在调谐到的任何一个频率点上,接收机的主要技术指标均符合规定要求。
关于接收机的频率稳定度与度盘准确度的概念详见下表2-3。通常,调幅接收机的日稳定度要优于10-4,单边带接收机的月稳定度应在10-7数量级。工作频率的稳定和度盘刻度的准确是实现不寻找、不微调通信的条件之一。为此,可采用高稳定度的频率合成器提供本振信号。
表2-3:频率稳定度与度盘准确度
4、工作稳定性
接收机的工作稳定性包括两个方面:一是在任何情况下,接收机不应产生或接近寄生振荡;二是在工作过程中,接收机质量指标的变动不应超出允许范围。通常,接收机对工作稳定性的要求较高,如某型单边带接收机要求在温度-10~+50℃、相对湿度为65%±15%甚至是95%±3%的环境下才能正常工作。
除上述讨论的一些技术指标外,还有一些其他的指标,这由接收机的用途和使用条件等所决定。例如,单边带接收机的带内互调(失真)、带外互调(干扰)、交叉调制、反向辐射和可懂串话等指标。
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