無線對(duì)講機(jī),中繼臺(tái)通訊系統(tǒng)技術(shù)資料 系列之一

通訊系統(tǒng)的基本設(shè)備：

在無線對(duì)講機(jī)系統(tǒng)中，中繼臺(tái)對(duì)于增大通訊距離，擴(kuò)展覆蓋范圍扮演著極其重要的角色。是無線通訊系統(tǒng)不可缺少的重要設(shè)備。

中繼臺(tái)由收信機(jī)和發(fā)信機(jī)等單元組成。通常工作于收發(fā)異頻狀態(tài),能夠?qū)⒔邮盏降囊颜{(diào)制的射頻信號(hào)解調(diào)出音頻信號(hào)傳輸給其它設(shè)備。同時(shí)，還能將其它設(shè)備送來的音頻信號(hào)經(jīng)射頻調(diào)制后發(fā)射出去。上面提到的其它設(shè)備有各種系統(tǒng)使用的控制器，有無線接駁器等，也包括互聯(lián)所需要的其它中繼臺(tái)。將中繼臺(tái)收到的信號(hào)直接通過自身的發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)出去，這是中繼臺(tái)基本的應(yīng)用。

因此，中繼臺(tái)須能夠全雙工工作，即收發(fā)同時(shí)工作，并且發(fā)射時(shí)不能影響接收機(jī)的正常工作。由于中繼臺(tái)工作的基本特點(diǎn)，再加上多臺(tái)中繼臺(tái)組合一起使用的特點(diǎn)，對(duì)中繼臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)相對(duì)于移動(dòng)臺(tái)要有更高的要求。

中繼臺(tái)調(diào)試集成安裝的指標(biāo)直接影響到系統(tǒng)的通訊距離和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音質(zhì)量及功能。

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通訊系統(tǒng)中的干擾：

1.         系統(tǒng)中的干擾有很多，有些是產(chǎn)品制造中不可避免的，有的是在系統(tǒng)集成時(shí)產(chǎn)生的。    在日常通訊中經(jīng)常碰到的干擾主要有兩種：同頻干擾和互調(diào)干擾。

2. 同頻干擾是指在一個(gè)系統(tǒng)中的工作頻率受到了另一個(gè)系統(tǒng)相同頻率的干擾。雖然兩臺(tái)發(fā)射機(jī)標(biāo)稱頻率相同，但多少還是有所差異，當(dāng)一臺(tái)接收機(jī)同時(shí)收到兩臺(tái)發(fā)射機(jī)信號(hào)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)發(fā)射頻率差異的差拍干擾，如果兩發(fā)射頻率相差1KHz，在接收機(jī)中即可聽到1KHz的差拍聲，另外盡管發(fā)射頻率相同，其頻率的相位也不相同，因此會(huì)產(chǎn)生低頻交流聲的干擾。

3. 互調(diào)干擾是由電路中的非線性器件產(chǎn)生的，在我們?nèi)粘９ぷ髦挟a(chǎn)生互調(diào)的原因主要有以下二種情況：(1) 干擾信號(hào)侵入發(fā)射機(jī)的末級(jí)，從而同有用信號(hào)之間引起互調(diào)。此類干擾稱為發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾。(2)處于互調(diào)關(guān)系中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的無線電信號(hào)被接收機(jī)接收，在接收機(jī)高放級(jí)產(chǎn)生互調(diào)，稱為接收機(jī)互調(diào)干擾。

4. 互調(diào)干擾主要反映在多信道系統(tǒng)或與其它系統(tǒng)安裝在一起，多信道頻率相互間或其它系統(tǒng)頻率與多信道頻率混合而產(chǎn)生，產(chǎn)生的主要機(jī)理有兩種表現(xiàn)形式，如果我們用A、B、C……表示頻率的數(shù)值，則有：

          2A-B=C

          A+D-C=B或A+D-B=C

5. 為了避免互調(diào)干擾，通常有兩種做法：根據(jù)互調(diào)產(chǎn)生的機(jī)理在發(fā)射機(jī)功放輸出端口加單向隔離器，對(duì)外部進(jìn)入的信號(hào)進(jìn)行衰減，不讓其產(chǎn)生和頻和差頻。對(duì)于接收機(jī)采用大動(dòng)態(tài)范圍的器件，降低減小非線性。另一種方法是使用頻率時(shí)，人為避開產(chǎn)生互調(diào)組合的頻率。前者需要增加設(shè)備投入，后者較經(jīng)濟(jì)，但取決于所審批頻率的可能性。

6. 無（三階）互調(diào)干擾頻率的工程計(jì)算方法

   計(jì)算方法：

（1）             將所分配或使用的頻率從低向高排序；

（2）             按小信道間隔計(jì)算每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的頻道數(shù)；

（3）             計(jì)算相鄰頻道數(shù)的差值；

（4）             求差值的和（按下舉例方法求和）；

（5）             檢查差值與和數(shù)中不得有相同的數(shù)出現(xiàn)。

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通訊設(shè)備的收發(fā)信號(hào)分離問題：

接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)都是中繼臺(tái)自身需要處理的信號(hào)。其特點(diǎn)是接收信號(hào)是移動(dòng)終端發(fā)射上來的上行信號(hào)，這個(gè)信號(hào)比較弱；發(fā)射信號(hào)是中繼臺(tái)發(fā)射出來的下行信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是很強(qiáng)的。要對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行分離，從技術(shù)上可以采用以下方法：

一、從頻域上分離，利用收發(fā)信號(hào)的頻率不同進(jìn)行分離。在轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，把接收和發(fā)射的頻率分開（一般轉(zhuǎn)發(fā)器頻差的標(biāo)準(zhǔn)是：VHF為5.7MHz；UHF為10MHz；800MHz為45MHz），轉(zhuǎn)發(fā)器的接收和發(fā)射部分分別工作在各自的頻率中，這是常用的方法。本來從理論上講收發(fā)部分各自工作頻率分開是不會(huì)互相干擾的，可是發(fā)射部分產(chǎn)生的帶外輻射和已調(diào)制波的頻譜會(huì)落入接收頻率中形成干擾，采用窄帶FM調(diào)制的V/UHF發(fā)射機(jī)所產(chǎn)生的噪聲頻譜寬度達(dá)幾兆赫，噪聲電平大致比發(fā)射載波電平低75~80db，當(dāng)發(fā)射機(jī)的噪聲電平與接收機(jī)的靈敏度相差不多時(shí)，這個(gè)噪聲就會(huì)干擾接收。同時(shí)，若發(fā)射的強(qiáng)信號(hào)進(jìn)入接收部分可以使其進(jìn)入飽和狀態(tài)產(chǎn)生抑制，影響正常接收。發(fā)射功率越大，接收的靈敏度越高，要使接收不被抑制與干擾，收發(fā)間的衰減也應(yīng)越大。這個(gè)值一般應(yīng)為70db以上。

通常是選用雙工器，在收發(fā)端接入陷波器吸收各自的無用信號(hào)，在接收端吸收衰減發(fā)射信號(hào)；在發(fā)射端吸收衰減干擾接收的發(fā)射噪聲信號(hào)。但這種雙工器只是對(duì)于自臺(tái)收發(fā)間的干擾有效，而且陷波器的吸收衰減量難以做得很大，因此，隔離度較低，轉(zhuǎn)發(fā)器的抗干擾性能較低。另外把陷波器和3db藕合器配合使用，也可構(gòu)成雙工器，利用陷波器在其陷波頻率上形成低阻抗使該信號(hào)產(chǎn)生全反射，反射信號(hào)在3db藕合器中合成，向天線輸出。這種雙工器能處理很大的功率，同時(shí)其阻抗不隨頻率的變化而變化。

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二、從空域上分離 電波在空間傳播中存在衰減的特性，在空間中形成不均勻的分布，利用這一特性若把接收天線和發(fā)射天線在空間中分離安裝，通過空間的衰減就可以降低發(fā)射信號(hào)對(duì)接收端的干擾，當(dāng)發(fā)射信號(hào)被衰減到低于接收機(jī)的靈敏度時(shí)，就可認(rèn)為發(fā)射信號(hào)與接收端隔離。當(dāng)空間距離增加一倍，電場(chǎng)強(qiáng)度衰減-6db。實(shí)際的電波傳播并不是在自由空間中傳播，因此還會(huì)有各種附加的衰減。

垂直間隔安裝時(shí)兩天線的隔離度（db)： 39.557lgH+22.263 (VHF) 37.688lgH+43.367 (UHF) 式中H為兩天線的上下間隔距離，單位為米；水平間隔安裝時(shí)兩天線的隔離度（db)： 20lgD+12.956 (VHF) 18.844lgD+23.511 (UHF) 式中D為兩天線的水平間隔距離，單位為米。由上面的式子可見，H和D值實(shí)際上是相應(yīng)于間隔的波長(zhǎng)數(shù)。間隔的波長(zhǎng)數(shù)越大，隔離效果也就越好；頻率越低，垂直間隔架設(shè)就越困難。此外，垂直隔離效果遠(yuǎn)比水平隔離要好。所以，應(yīng)盡可能采用垂直間隔安裝。當(dāng)空間衰減不足時(shí)，可采用收發(fā)頻率分開并加入濾波器提高帶外附加衰減的方法來實(shí)現(xiàn)。也可利用地形地物的阻擋增加附加衰減來達(dá)到隔離的目的。如果所用的天線還有方向性的話，也會(huì)提供額外的衰減或串?dāng)_，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可揚(yáng)長(zhǎng)避短。

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通訊系統(tǒng)中的天線

在安裝通訊設(shè)備時(shí)，為達(dá)到通信效果和更大的覆蓋范圍，一味地加大無線電臺(tái)功率，不僅增加了設(shè)備故障率，還將產(chǎn)生更大范圍的電磁輻射危害。

其實(shí)，加大功率并不是提高通信質(zhì)量和覆蓋范圍的選擇。影響電臺(tái)通信效果的因素有很多，天線高度和天線增益對(duì)信號(hào)傳播的影響很大。怎樣保證信號(hào)功率有效地輸送到天線并有效輻射出去，是值得關(guān)注的問題。天線電壓駐波比（VSWR）是衡量天饋效率的重要指標(biāo)。       電壓駐波比（VSWR）是常用的射頻技術(shù)參數(shù)，用來衡量電臺(tái)各部件之間匹配是否良好。

  當(dāng)一個(gè)通信系統(tǒng)建立時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)測(cè)量天線系統(tǒng)的駐波比是否接近1∶1， 也就是發(fā)射機(jī)與天線匹配的條件，是兩者阻抗的電阻分量相同、感抗部分互相抵消。目前無線電發(fā)射設(shè)備的電阻通常為50歐姆。天線電壓駐波比（VSWR）等于1，表明天線系統(tǒng)和發(fā)信機(jī)滿足匹配條件，發(fā)信機(jī)的能量可以有效地輸送到天線上。而如果電壓駐波比（VSWR）不等于1，比如說等于4，那么可能存在多種情況：天線感性失諧、天線容性失諧、天線諧振但饋電點(diǎn)不合適等。

值得注意的是，天線系統(tǒng)的VSWR等于1，并不表明其就是好天線。VSWR值為1，只能說明發(fā)射機(jī)的能量可以有效地傳輸?shù)教炀€系統(tǒng)，但是這些能量是否能有效地輻射到空間，則要另當(dāng)別論了。例如，一副按理論長(zhǎng)度制作的偶極天線和一副長(zhǎng)度只有1/20的縮短型天線，只要采取適當(dāng)措施，它們的VSWR都可以等于1，但其發(fā)射效果卻大相徑庭。

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影響天線效果的重要因素：諧振。

天線系統(tǒng)和輸出阻抗為50歐的發(fā)射機(jī)的匹配條件，是天線系統(tǒng)阻抗為50歐純電阻。理論上，要使天線發(fā)射的電磁場(chǎng)強(qiáng)須滿足兩個(gè)條件：一是發(fā)射頻率須和天線的固有頻率相同，二是驅(qū)動(dòng)點(diǎn)要選在天線的適當(dāng)位置。如果驅(qū)動(dòng)點(diǎn)不恰當(dāng)而天線與信號(hào)頻率諧振，發(fā)射效果會(huì)略受影響，但是如果天線與信號(hào)頻率沒有諧振，則發(fā)射效率會(huì)大打折扣。所以，在這兩個(gè)條件中，諧振是關(guān)鍵因素。

實(shí)際應(yīng)用效果證明，只要天線頻率與發(fā)射頻率諧振，即可達(dá)到較為滿意的發(fā)射效果。因此在沒有條件做到VSWR為1時(shí)，改善發(fā)射效果重要的手段是使整個(gè)天線電路與工作頻率諧振。

當(dāng)VSWR過高，而天線系統(tǒng)又沒有諧振時(shí)，阻抗存在很大電抗分量，發(fā)射機(jī)末級(jí)器件可能需要承受較大的瞬間過電壓。由于早期技術(shù)不成熟，高VSWR容易造成射頻末級(jí)功率器件的損壞，因此將VSWR控制在較低的數(shù)值是有的?，F(xiàn)在有些設(shè)備具有比較完備的高VSWR保護(hù)，當(dāng)在線測(cè)量到的VSWR過高時(shí)，會(huì)自動(dòng)降低驅(qū)動(dòng)功率。這使發(fā)射機(jī)末級(jí)損害的可能性降低了很多，但對(duì)其仍然不能忽視。