无线电考试A证考试指南(3)
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NB和SQL

它们的设计目的和工作原理完全不同。简单来说,SQL主要用于控制何时打开音频输出以便听到信号,而NB则用于改善已经收到的信号质量。

特性SQL (静噪控制)NB (噪声抑制器)
核心功能控制扬声器的音频开关抑制特定的脉冲噪声
要解决的问题无信号时的背景稳态噪声有信号时的脉冲噪声干扰(如电火花)
工作机制设定一个信号强度阈值,只有高于此阈值时才打开音频输出检测并尝试消除信号中突然的幅度尖峰
调节效果决定能“听到”什么决定听到的声音“质量”如何
功能图标通常是一个话筒加上斜线或Squelch字样通常直接标注为NB或Noise Blanker

SQL(静噪控制)的调节:这是一个“门槛”概念。正确的调节方法是,先将SQL旋钮逆时针旋到底(关闭静噪),这时你会听到持续的白噪声。然后,缓慢顺时针旋转旋钮,直到背景噪声刚好消失为止。这个位置就是最佳阈值。如果旋得过大,一些较弱的有效信号也会被静噪功能过滤掉,导致你无法听到。

NB(噪声抑制器)的调节:NB通常是一个开关,或在开启后有一个强度调节。当你听到通信中夹杂着规律的“咔哒”声或爆裂声时(例如汽车点火干扰),就可以打开NB。你会发现那些尖锐的脉冲噪声被明显削弱,从而使语音信号变得清晰、可懂。它对于处理内燃机点火、电动马达电刷产生的火花等干扰特别有效。

先用SQL让环境安静下来,再用NB来净化信号。

快速认识AGC

AGC(自动增益控制) 的核心任务,是像一个智能音量管理员,自动调整接收机的增益(放大倍数),使其在信号强度剧烈变化时,能尽力提供一个相对稳定的输出音量。工作逻辑通常是:弱信号来时:自动提高增益,让你能听清细微的声音。强信号来时:自动降低增益,避免声音过大甚至失真。然而,火花塞产生的脉冲干扰通常非常强大且迅速。这种突如其来的“巨响”会让AGC系统误以为有超强信号到来,从而过早地、过度地调低增益。结果就是,你正在努力辨听的那个微弱SSB(单边带)话音或CW(等幅报)信号,会随着增益的骤降而被“压制”甚至短暂“消失”,严重影响抄收。当遭遇这种脉冲干扰时,可通过调整电台设置来 mitigating(减轻)其影响。

设置策略操作要点主要目的
调整AGC模式从快(Fast)切换至中(Med)或慢(Slow),或直接关闭(Off)降低AGC对快速干扰脉冲的响应速度,避免增益被瞬间压制
启用前置衰减器开启ATT(通常有-10dB, -20dB等档位)在信号进入射频放大前端前,等比例衰减包括干扰在内的所有信号,防止放大器过载
精细调整RF增益适当手动降低RF Gain(射频增益)主动控制信号放大量,在可听度和信噪比之间寻找最佳平衡点
利用滤波器使用最窄带宽(如CW模式用500Hz或250Hz),并调整中频滤波器的中心频率尽可能将干扰脉冲的宽频谱成分“挡在门外”,突出有用信号

除了上述针对接收机的设置,还可以考虑:检查并改善电台的供电与接地:良好的接地和稳定的电源有助于减少通过电源线引入的噪声。使用外置降噪设备:一些现代电台或外置DSP(数字信号处理器)设备带有更先进的降噪功能(如噪声抑制或DSP降噪),可以尝试开启,对消除某些规律的脉冲噪声有不错效果。

MODE、ATT、AGC的基本定义和功能。

功能缩写英文全称核心功能要解决的典型问题
MODEMode选择通信的工作模式,如单边带(SSB)、等幅报(CW)、调幅(AM)、调频(FM)等根据不同通信需求(如语音通话、摩尔斯电码、听广播)选择对应的信号调制和解调方式
ATTAttenuator射频衰减器,在信号进入接收机前端时,主动、固定地降低信号强度接收机因过强的信号(即使是弱信号但设备非常灵敏时也可能)而发生过载、阻塞、产生杂响
AGCAutomatic Gain Control自动增益控制,根据接收到的信号强度,自动、实时地调整接收机的中频/音频增益避免因信号强度剧烈波动(如衰落现象、对方语音强弱变化)导致的音量忽大忽小

MODE(模式选择):这个按键是你与不同“通信协议”之间的桥梁。选择LSB/USB主要用于清晰的语音通信,CW用于摩尔斯电码,AM用于收听广播,FM则常用于VHF/UHF段的语音通信。不同的模式对应着不同的信号带宽和调制解调方法,是通信的基础。

ATT(衰减器)与AGC(自动增益控制)的关系:这是理解接收机处理强信号逻辑的关键。你可以把接收信号的过程想象成调节水流:ATT就像一个总水闸,当洪水(极强信号)来临时,直接关小水闸,等比例地减弱所有进水量,防止管道被冲垮。而AGC则更像一个安装在屋内的自动调节水龙头,它会在出水口(扬声器)根据你的需要,努力维持出水流量(音量)的稳定。

之所以既要有“总水闸”(ATT),又要有“自动水龙头”(AGC),是基于一个核心的设计思想:分级处理,各司其职。ATT负责前端保护:它的作用是应对信号强度绝对值过高的情况。当一个非常强的信号(比如附近的大功率电台)进入接收机时,会使得最初级的射频放大器或混频器饱和,产生失真,甚至会“污染”整个接收频段,听到很多不该有的干扰声。此时,启用ATT,直接从源头降低信号强度,是保护接收机前端、保证其正常工作的第一道防线。AGC负责后端稳幅:它的作用是处理信号强度的相对变化。在通信中,即使信号整体强度适中,也会因为传播距离变化等原因产生衰落,导致音量起伏。AGC通过快速调整中频或音频放大器的增益,来平滑这种波动,为你提供稳定舒适的听觉体验。简单来说,ATT解决的是“能不能正常收”的问题,而AGC解决的是“能不能听得清、听得舒服”的问题。当强信号导致接收机前端过载时,首先要启用ATT来“保命”;在接收机工作正常后,再依靠AGC来“优化”听觉体验。

在实际操作中,一个典型的应对强信号的思路是:1.当听到严重失真或整个波段充满噪音时,首先尝试开启ATT(通常有10dB或20dB档位)。2.如果失真消失但信号仍不稳定(音量忽大忽小),则确保AGC处于开启状态(通常有快、中、慢等模式以适应不同通信模式)。3.如果开启ATT后有用信号也变得太弱难以听清,可以尝试在开启ATT的情况下,稍微增大射频增益(RF Gain),或者寻找一个信号强度与失真程度可接受的平衡点。

合理设置接收机的自动增益控制(AGC)功能及其时间常数,对保证通信质量非常重要。下面这个表格汇总了不同场景下的核心设置思路,方便你快速抓住要点。

场景特征推荐操作 (AGC功能)推荐操作 (时间常数)核心目标
存在强脉冲干扰 (如火花塞、电机噪声)关闭AGC防止AGC被干扰脉冲“误导”而错误压制有用信号
进行信号测量或实验关闭AGC 或 使用手动增益控制(MGC)获得不受自动环路影响的、稳定的信号电平读数
接收CW电报、FT8/RTTY等数字信号开启短/快速 (10-100 ms)快速跟踪信号的瞬时变化,避免码元重叠或失真
进行SSB语音通信、收听广播开启长/慢速 (0.3-2秒)保持语音自然度,避免出现“抽吸”噪声,听感舒适
信号强度缓慢变化 (如 fading)开启长/慢速平滑地应对信号起伏,避免AGC引入不必要的增益波动

何时关闭AGC功能?在特定情况下,关闭AGC是更明智的选择,这主要基于两点考虑:一是防止AGC对非理想信号(如脉冲干扰)产生过度反应;二是为了进行精确测量。应对脉冲干扰:当接收机受到类似车辆火花塞点火产生的强脉冲干扰时,这些突发强信号会使AGC误以为有用信号过强,从而快速降低增益。这会导致脉冲噪声过后,接收机增益无法立即恢复,使得紧随其后的弱有用信号被暂时“压制”而听不清。此时关闭AGC,可以避免接收机增益被干扰信号所牵制。进行精确测量:当你需要精确测量信号强度、观察信号包络或进行频谱分析时,AGC的自动增益调整会引入变量,使读数不稳定或失真。关闭AGC并切换至手动增益控制(MGC)模式,可以固定接收机的增益,从而获得准确的测量结果。

何时选择短时间常数(快速AGC)

短时间常数意味着AGC环路响应非常迅速,能紧跟输入信号的快速变化。这尤其适用于信号本身具有瞬时突变特性的场景。CW电报与数字模式:在接收摩尔斯电码(CW)或FT8、RTTY等数字信号时,信号本身以快速的“有”和“无”来传递信息。快速的AGC能确保在每个“点”或“划”开始的瞬间迅速降低增益,在间隙时又迅速恢复,从而保持信号幅度稳定,避免码元失真,极大提高解调和解码的准确性。突发传输模式(TDD):在一些采用时分双工(TDD)的突发通信系统中,数据以脉冲串的形式传输。快速AGC能在每个脉冲串开始的很短时间内迅速调整增益至最佳状态,确保在主要数据到达时接收机已准备就绪。

何时选择长时间常数(慢速AGC)

长时间常数意味着AGC响应较为迟缓,其作用是平滑掉信号的快速起伏,适用于对信号保真度和听觉舒适度要求高的场景。SSB/AM语音通信与广播收听:在接收单边带(SSB)语音、调幅(AM)广播时,人声或音乐的自然起伏是相对缓慢的。若AGC过快,它会试图“追逐”语音波形中的每个音节峰值,导致背景噪声随着话音大小而起伏,产生令人不适的“抽吸效应”。慢速AGC则可以平滑这种变化,提供柔和、自然的听感。应对缓慢衰落:在短波通信等场景中,信号会因电离层变化出现缓慢的“衰落”(信号强度周期性起伏)。慢速AGC可以平滑地跟随这种缓慢变化,维持稳定的音量,同时避免将快速的衰落谷底误判为需要提升增益的时刻,从而保持较好的信噪比。

核心权衡:AGC时间常数的选择,本质上是 “响应速度” 与 “稳定性/平滑度” 之间的权衡。快的AGC跟踪变化好,但可能引入失真和噪声;慢的AGC听感平滑,但可能无法跟上信号的快速突变。实践操作:许多电台的AGC设置可能直接标注为“Fast”、“Med”、“Slow”,或者提供具体时间常数(如1s、0.1s)供选择。你可以根据上述表格和原理,结合当前的通信模式和环境进行设定。如果不确定,从一个中等(Med)设置开始尝试是一个稳妥的办法。

符号最可能的含义 (通信相关)其他常见含义
PRCParty Channel (团体信道) / Party Call (团体呼叫)) People’s Republic of China (中华人民共和国)
A LCAutomatic Level Control (自动电平控制)在光纤通信中,LC是一种常见的光纤连接器类型

PRC(团体信道/呼叫):这个功能非常实用。当你和多个同伴在户外活动(如登山、车队出行)时,可以将电台设置为一个共同的“团体信道”。一旦设定,只要在这个信道上,你按下PTT(发射键)说话,组内所有在此信道上的成员都能听到,实现高效的群体沟通。这避免了频繁切换信道或逐个呼叫的麻烦。A LC(自动电平控制):这是一个保证语音传输质量的“智能”功能。它能自动调节你说话进入麦克风的音频强度,确保信号既不会过强导致失真和杂音,也不会过弱让对方听不清。通常设备上会有一个ALC指示表,理想状态是让指针保持在一定的范围内,但不要长时间打到最高点。

单边带(SSB)通信中的自动电平控制(ALC)

单边带(SSB)发信的特点

什么是SSB? 它是一种高效的调幅(AM)形式。传统的AM信号包含一个载波和两个边带(上、下边带),每个边带都包含了完整的语音信息,而载波本身不包含信息却消耗了大部分功率。SSB通过抑制载波和其中一个边带,只发射一个边带,从而将发射功率集中在信息本身,大大提高了通信效率。线性放大SSB信号的产生和放大必须是线性的。这意味着,发射机输出信号的幅度,必须严格且成比例地跟随输入麦克风信号的幅度变化。任何非线性失真都会导致严重问题。

自动电平控制(ALC)的主要作用

ALC是SSB发射机中一个至关重要的保护性和优化性电路。它是什么? ALC是一个负反馈闭环系统。它从发射机的末级功放(PA)取样输出信号的强度,然后将这个样本反馈回前级(比如推动级或话筒放大级),来自动控制整个发射通道的增益。它的核心作用?1.保护功放(主要作用): 防止由于输入信号过强导致末级功放被驱动到饱和(Overdrive)和截止区。一旦功放进入这种非线性区,不仅会产生严重失真,更可能因电流过大而烧毁昂贵的功率管。2.控制失真与频谱展宽(关键作用): 当功放过载时,会产生严重的非线性失真。这在SSB中表现为 “频谱展宽”——即你的信号会占用比正常情况宽得多的频率,像一团烟雾一样干扰到旁边频点的其他电台。这是业余无线电通信中非常不礼貌且违规的行为。ALC通过防止过载,来避免频谱展宽。3.优化输出电平(次要作用): 在保证不失真的前提下,ALC帮助将你的平均语音功率维持在一个较高且稳定的水平,使通信距离更远。

ALC就像是发射机的“智能限压器”或“防溢锅盖”。它不负责把声音变小(那是麦克风增益的事),而是确保锅里的水(功放的能量)在沸腾时也不会溢出来(过载)。

现在,我们用上面两个核心概念来逐一解答您的具体问题。对方反应己方讲话基本可辨,但话音间隙中掺杂着嘈杂的背景噪声,应该怎么做?这种“语音清晰但背景噪音大”的现象,通常不是因为对方接收机不好,而是你的发射机将环境背景噪声也一并放送出去了。当你不说话时,话筒依然在采集房间里的环境噪声(如风扇、电脑、马路噪声),这些低频、持续的噪声被发射机放大,就成了对方听到的“沙沙”背景音。1.首要措施:使用“压扩”功能(如果设备支持)。 这是针对SSB的最有效方案。很多现代电台有“语音压缩”功能。它能提高你语音的低电平部分,让你声音的平均功率更高,从而“压倒”背景噪声。同时,使用“麦克风增益”功能,适当调低增益,从源头上减少噪音的输入强度。2.使用外接话筒并靠近嘴巴: 使用指向性好、抗噪的麦克风,并让嘴巴离麦克风近一些(1-3厘米)。这样你的声音信号远大于环境噪声,信噪比大大提高。3.检查并设置“VOX”延时(如果使用声控发射): 如果使用VOX,延时时间设置过短会导致你一句话刚说完,发射机就停止,然后立刻又因为背景噪声而启动,造成“咔嚓”声。适当延长VOX延时。4.确保连接良好: 检查麦克风线和接口,接触不良有时也会引入噪声。

即使打开了发射机的ALC,但话筒的增益过高可能会导致什么?即使打开了ALC,话筒增益过高仍然会导致语音失真和产生“气泡声”。ALC是一个反应相对较慢的反馈系统。它的作用是防止峰值功率过载。当你设置了一个过高的麦克风增益时,你语音中的每一个音节、每一个爆破音(如‘p’, ‘t’) 都会产生一个瞬间的、极高的电平峰值。ALC电路检测到这个峰值后,会“手忙脚乱”地去降低增益,但因为它反应需要时间,在它动作之前,这个高峰值信号可能已经导致了前级电路的瞬时过载(产生失真)。当ALC终于把增益降下来后,这个高峰值已经过去,信号电平又突然降低,ALC又需要时间把增益恢复回来,以应对后续的信号。这个“过载-压制-恢复”的反复过程,在听感上就是一种被挤压、含混不清、伴有“噗噗”气泡声的失真。你的平均功率可能没超,但瞬态峰值已经失真了。正确设置方法:1.对着麦克风用正常到稍大的音量说话。2.观察发射功率表和ALC表。3.缓慢调整麦克风增益,直到在语音峰值时,ALC表仅有少量指示(比如指针动了一小格),但你的平均输出功率达到了你期望的值(如额定功率的70%-80%)。4.这个状态意味着:你在不“触发”ALC强烈压制的情况下,已经获得了最大程度的有效功率输出,音质是最清晰的。

为什么使用单边带发信发送AFSK信号时需要关闭ALC呢?这个问题涉及到数字信号与模拟语音信号的根本区别。AFSK信号的特点:AFSK(音频频移键控)是一种数字通信模式(如SSTV, FT8, RTTY)。它本质上是一个由电脑或终端产生的、幅度恒定不变的纯净音频信号。这个信号没有语音那种剧烈的起伏和峰值,其幅度是稳定的。为什么必须关闭ALC:1.ALC会破坏信号的完整性: ALC的设计目标就是“动态调整电平”。当它检测到一个稳定不变的AFSK信号时,它会错误地认为“这个信号电平一直这么高,需要把它压下来”,于是它会尝试去降低增益。这个增益变化的过程,会扭曲AFSK信号的波形和相位,导致对方设备无法正确解码,产生大量误码。2.需要恒定的发射功率: 数字通信的成功解码依赖于稳定、无起伏的射频载波。ALC的任何微小调整都会引起载波幅度的波动,这对于数字信号来说就是干扰。3.简化系统: 对于一个已知的、幅度恒定的理想输入信号,我们完全可以通过手动将“麦克风增益”设置到一个合适的、保证功放绝不过载的固定值。关闭ALC就等于移除了这个不必要的、会帮倒忙的“自动”变量,让系统在一个开环、固定的增益下稳定工作。

总结一下:对SSB语音,ALC是一个保护器和优化器,需要它与麦克风增益协同工作,设置在“临界点”附近。对AFSK数据,ALC是一个破坏者和干扰源,必须关闭,让系统在固定增益下运行。

主动塑造和增强信号(语音压缩),以及特定模式下的特殊设置。

语音压缩(Speech Compressor)在单边带发信中的作用,语音压缩功能与ALC有关,但它们的目标和操作层面不同。它是什么? 语音压缩是一个在处理链的前端(通常在音频级或低频级)工作的动态处理器。它的工作原理是:当输入信号超过一个预设的“阈值”时,自动按比例降低高电平和低电平之间的差异。它的核心作用:提高平均发射功率与可懂度:1.提升平均功率(主要作用): 人声的动态范围很大,有轻柔的音节,也有响亮的爆破音。如果没有压缩,为了不让响亮的部分过载,只能将整体增益设置得较低,导致轻柔部分功率很小。压缩器“压缩”了这种差异,把轻柔的部分提升,把响亮的部分抑制,结果是整个语音的平均电平被显著提高。这意味着你的平均发射功率更接近设备的峰值功率,通信距离更远。2.提高可懂度: 在弱信号或嘈杂环境下,通过提升语音中的低电平部分(如辅音),让声音更容易被听清。ALC 像是发射机末级的 “安全阀/限压器” ,防止系统因压力过大而爆炸。语音压缩 则像是在声音进入系统前,一个聪明的“声音整形师”。它把大小不一的声音放进一个“压蒜器”,用力一挤,让所有蒜泥(你的语音)都均匀地出来,装满了整个容器(你的发射功率容量)。

面板上“PRC”的代表功能在通信设备(尤其是对讲机、车载台)的上下文中,PRC 最常见的含义是 Party Radio Channel / Party Call,通常翻译为 “团体信道”或“组呼”。它的功能: 这是一种团队通信功能。当一组人(比如车队、登山队)将设备设置为同一个PRC代码时,他们可以在这个“虚拟子信道”上进行通话,而不会接收到其他使用相同主频率但不同PRC代码的用户的通话,从而实现小组内的私密通信。它本质上是在主信道上增加了一个数字标识符来过滤呼叫。

发信时若语音压缩调整不当会带来什么样的后果?语音压缩是一把双刃剑,调整得当效果拔群,调整失当则弊大于利。后果一:过度压缩导致“呼吸效应”和背景噪声放大,现象: 当你停止说话时,背景噪音(如风扇声、风声)会突然变得很大;当你开始说话时,噪音又被压下去。这种噪音随着语音“一呼一吸”的现象非常令人烦躁。原因: 压缩器在你不说话时,会尽力放大所有低电平信号以维持输出,这当然也包括了环境噪音。当你说话时,人声盖过了噪音,压缩器又去压制整体电平。后果二:语音失真,产生“噗噗”声,现象: 声音听起来被挤压、扁平化,甚至产生破裂的“噗噗”声。原因: 压缩强度(比率)设置过高或启动时间过短,导致压缩器对语音的每个微小峰值都进行剧烈、快速的压制,严重扭曲了原始波形。后果三:导致过载与频谱展宽:现象: 即使打开了ALC,发射机依然产生失真和邻频干扰。原因: 这是最需要理解的一点:压缩器位于ALC之前。如果你把压缩开得太大,它会制造出一个持续极高的平均电平,这个强大的信号可能会让ALC之后的电路(如混频器、驱动器)发生过载,即使末级功放因为ALC的保护而没有过载。这种前级过载同样会产生非线性失真和频谱展宽。正确调整方法: 缓慢增加压缩强度,同时监听自己的信号(如果有监听功能)或让友台给反馈。目标是让语音听起来更扎实、有力,但背景噪声没有明显增加,且没有失真。

为什么使用单边带收发信发送AFSK信号时应关闭语音压缩功能?这个问题的本质与关闭ALC的原因完全相同:保持信号的“纯洁性”和“稳定性”。破坏信号的线性: AFSK信号的本质是两个精确的、稳定的音频频率(如马克频率和空号频率)之间的切换。这是一个标准的、非语音的数字信号。语音压缩器会动态地改变信号的增益和动态范围,这会扭曲AFSK信号的波形和相位关系,导致接收端无法正确识别频率变化,从而产生大量误码。引入不稳定性: 数字通信需要的是一个恒定不变的“干净”载波。压缩器的任何增益调整都会引起载波幅度的波动,这对于依赖精确时序和相位解码的现代数字模式(如FT8)来说是致命的。

结论: 对于任何数字模式(AFSK, SSTV, FT8, PSK31等),最佳实践是绕过所有音频处理。这包括关闭语音压缩、关闭任何均衡器,并如前所述,关闭或极大减少ALC。让数字信号以其原始的、未经“雕琢”的状态进入发射机,才能保证最高的解码成功率。

单边带(SSB)发射机的增益管理与信号链优化,考察的知识点包括:

  1. 发射机各级功能的理解: 能清晰区分音频级、激励级、功放级的不同功能,以及像压缩(前级)、ALC(后级反馈)这样的处理电路在信号链中的位置。
  2. 动态处理的概念与应用: 深刻理解“压缩”和“限幅”(ALC本质是一种限幅器)的区别、用途和副作用。知道何时该用,何时不该用。
  3. 不同信号类型对发射机的要求: 理解模拟语音信号(动态大、非稳态)与数字信号(稳态、精确)的根本区别,并能据此做出正确的设备配置。
  4. 实际操作与故障排查能力: 能够根据对方反馈(如“有噪声”、“声音失真”)、仪表指示,来判断并调整发射机的各项设置(麦克风增益、压缩、ALC),以达到清晰、合规、高效的通信效果。
  5. 设备特定功能的理解: 如PRC等辅助功能的应用场景。

天线驻波比

以发射方法测量发射功率和天线驻波比必须留意并做到什么?

发射机、功率计、驻波比表都是可能损坏的设备,而错误的测量方法会带来危险并得到不准确的结果。必须留意并做到的事项:1.【首要原则】确保天线系统状态良好,驻波比在安全范围内!为什么: 在驻波比过高(例如 > 3:1)的情况下全功率发射,绝大部分发射功率会被反射回发射机末级功放管,导致功放管因过热而迅速损坏。怎么做:先小功率测试: 首次测试或更换天线系统后,务必先将发射机功率调到最低。快速测量驻波比: 在低功率下测量驻波比,确认其处于安全范围(通常认为 < 1.5:1 优秀,< 2:1 可用,> 3:1 危险)。逐步加大功率: 确认安全后,再逐步提高功率到常用功率进行精确测量。2.使用假负载进行基准测试和设备保护为什么:提供完美匹配: 假负载是一个阻值等于系统特征阻抗(通常是50欧姆)的纯电阻,其驻波比接近1:1。在这个状态下,发射机的能量被完全吸收,不会辐射,也不会产生反射功率,是测试发射机本身性能的“金标准”。绝对安全: 由于不辐射,不会干扰其他电台,可以在任何时间、任何频率进行测试,是文明和安全的做法。怎么做: 在连接天线前,先将假负载接入发射机输出口,进行功率等参数的测试。这可以帮你判断是发射机本身问题还是天线系统问题。3.保证连接可靠,线缆与仪表状态良好为什么: 松动的接口、劣化的线缆会引入额外的损耗和阻抗不连续点,导致测量读数严重失准。怎么做: 检查所有接口(M头、N头等)是否拧紧,线缆无折损,仪表本身经过校准。4.理解仪表的功率容量和频率范围:为什么: 功率计/驻波比表有最大承受功率,超量程会烧毁。不同仪表有其有效工作频率范围,在范围外测量读数不准确。

总结: 此部分考察的是系统性的、安全的测试流程:假负载基准测试 -> 小功率天线系统测试 -> 确认安全 -> 全功率精确测量

第二部分:单边带业余电台测试检查天线驻波比需要发射平稳的连续信号,文明的做法是什么?

核心知识点: 单边带(SSB)模式的本质和其对测量的影响,以及如何在不干扰他人的前提下完成测试。为什么需要“平稳的连续信号”?SSB信号是通过语音调制产生的,其幅度和频率随着你说话的内容而剧烈、随机地变化。驻波比表的读数(无论是针式表头还是数字显示)需要在一个稳定不变的功率下才能稳定下来,从而获得一个准确的读数。用变化的语音信号去测试,读数会不停跳动,无法读取。最文明的做法:使用CW模式,具体操作: 将电台切换到CW模式,在不开启侧音的情况下,短暂按下电键(PTT),发射一个等幅波。为何文明:1.信号干净: CW模式产生的是一个单一频率的、幅度稳定的纯载波,是理想的测试信号。2.占用带宽极窄: CW信号的频谱宽度非常窄,对其它电台的干扰远小于SSB语音或其它模式。3.发射时间短: 你只需要按下电键1-2秒,就足以让仪表指针稳定并读取数据,大大减少了空中不必要的占用时间。其他可行的文明做法:使用FM模式: FM模式的载波也是连续的,但占用带宽较宽。使用AM模式: 载波也是连续的。(不推荐)在指定频率和最低功率下用SSB语音说明: 在某些紧急测试情况下,可以在无人使用的频率上用最简洁的语音(如“测试,123”)快速完成,但这仍然是下策。绝对不文明的做法:在公共频率上长时间、大功率地发射SSB语音(比如“测试、一、二、三、喂…”)来观察驻波比表。这种行为会严重干扰该频率及附近频率的正常通信,是缺乏操作素养的表现。

  1. 发射机与天线系统的基本原理: 理解驻波比、反射功率、阻抗匹配与功放安全的关系。
  2. 无线电测量技术:
    • 掌握功率、驻波比等关键参数的测量方法。
    • 理解不同信号模式(SSB, CW, AM, FM)的产生机制和频谱特性。
    • 掌握“假负载”这一关键测试工具的作用和使用场景。
  3. 设备安全操作规范: 建立“先安全,后测量”的操作流程意识,懂得如何保护昂贵的无线电设备。
  4. 业余无线电操作伦理与文明(重中之重): 深刻理解“不干扰他人”是业余无线电的第一准则。能够将技术需求(需要测试)与文明操作(如何不打扰他人地测试)完美结合起来。

HF通信与VHF/UHF通信

HF通信与VHF/UHF通信是两种特性截然不同的通信方式,它们的比较是业余无线电知识体系的基础。HF通信 像 海运或洲际航班,可以连接世界各大洲,但速度可能较慢,受环境(如天气、电离层)影响大,且“交通工具”(电台和天线)通常较大。VHF/UHF通信 像 城市地铁或公路网,在局部区域(视线范围内)非常高效、稳定、清晰,但要连接到更远的地方需要建立“中继站”(像高速公路的枢纽)。

特性维度HF(高频:3-30 MHz)VHF(甚高频:30-300 MHz) / UHF(特高频:300 MHz-3 GHz
传播模式天波:依靠电离层反射,可实现远距离通信视距传播:信号基本沿直线传播
典型通信距离数百公里至上万公里(环球)通常几公里至几十公里(视高度而定);通过中继可扩展
信号稳定性变化大,受日照、季节、太阳活动影响相对稳定,受地形和障碍物影响大
通联内容以冗长的语音聊天和数据模式为主以简短通联、数据通信、数字语音为主
天线尺寸较大(波长较长,通常几米到几十米)较小(波长较短,通常几厘米到几米)
设备与天线电台复杂,需要天调;天线庞大电台小巧,手持/车载便携;天线小巧
典型应用跨洲、跨洋通信,应急救灾通信本地通信,车队联络,数据网络,卫星通信

传播机制:根本性的区别,这是所有差异的根源。

  • HF:依靠电离层反射(天波)
    • HF电波可以被距离地面数十到数百公里高的电离层反射回地面,从而实现超越地平线的超远距离通信。
    • 特点:传播路径不稳定,受太阳活动、日夜交替、季节变化影响极大。某个频段可能在白天开通,晚上关闭。这是一种“随缘”的、探索性的通信,充满了不确定性带来的乐趣。
  • VHF/UHF:主要是视距传播
    • 这些频率的电波会穿透电离层,不会被反射回来,因此主要沿直线传播。其通信距离基本被限制在双方天线所能“看到”的范围内。
    • 特点:信号稳定、可靠,只要在视距内且无障碍物,通信质量就很好。通信距离主要取决于天线的高度。

通信距离与中继使用

  • HF:天然远距离
    • 无需任何中继站,利用电离层的一次或多次反射,即可与全世界通联。这是HF最迷人的地方。
  • VHF/UHF:依赖高度和中继
    • 自然距离:受地球曲率影响,地面两点间的视距距离有限。公式近似为:D(km)=4.12x(H1(m)1/2 +H2(m)1/2)其中H1和H2是双方天线高度。
    • 中继站:为了扩展通信范围,业余无线电爱好者建立了大量的中继台。它们通常架设在高山或高楼上,负责接收微弱信号并放大、转发,从而将个人电台的通信范围从几公里扩展到上百公里。
    • 其他模式:VHF/UHF也可以通过对流层散射、EME或业余卫星实现超视距通信,但这些是更专业的领域。

信号特性与通联内容

  • HF:不稳定,适合深度交流
    • 信号可能存在衰落、失真和干扰。通联节奏较慢,双方需要耐心报呼号、信号报告和位置,通话内容往往更侧重于技术和生活交流。
  • VHF/UHF:清晰稳定,适合高效通信
    • 信号质量通常很高,背景噪音小,语音清晰。这使其非常适合应急通信、车队联络、活动现场调度等需要快速、准确传递信息的场景。通联通常非常简短明了。

设备与天线

  • HF:庞大而复杂
    • 天线:由于波长长(如20米波段的波长就是20米),高效的天线尺寸巨大,对架设空间要求高。
    • 电台:需要强大的功放和复杂的滤波电路来应对拥挤的HF波段和干扰。通常内置或外接天线调谐器。
  • VHF/UHF:小巧而便携
    • 天线:天线可以做得非常小巧,甚至可以集成在手台(对讲机)上。
    • 电台:设备可以非常小巧,便于移动和携带。手持对讲机是其典型代表。

天线如何定向聚集能量

天线的增益是什么?

天线的增益,本质上描述的是天线定向聚集能量的能力。

  • 一个生动的比喻: 想象一个普通灯泡和一个手电筒。
    • 普通灯泡(无方向性天线): 它向四面八方(360度)均匀地发光。虽然总的光能量不小,但任何一个方向上的光强都不高,照不远。
    • 手电筒(有增益天线): 它通过反射碗(类似天线的振子和引向器)将光线聚焦成一个光束。在这个光束的方向上,光强远远超过灯泡,可以照得很远。手电筒的“增益”,就是它主光束中心的光强,比灯泡平均光强大的倍数。
  • 无线电中的定义: 天线增益是指在输入功率相同的条件下,实际天线在空间最大辐射方向上的功率通量密度,与一个理想化的参考天线在最大辐射方向上的功率通量密度的比值

天线增益不是“放大”,而是“重新分配”。它通过牺牲某些方向的辐射能量,来增强特定方向的能量。它用整体的覆盖范围,换取了特定方向上的距离和强度。

理想点源天线及其意义

要量化增益,我们需要一个公平的“参照物”。这就是理想点源天线。

  • 它是什么? 理想点源天线,也称为各向同性天线。它是一个在现实中无法实现的、存在于理论中的天线。
  • 它的特性: 它在所有方向上的辐射和接收能力都完全相同,其辐射模式是一个完美的球体。
  • 它的意义:
    • 完美的参考基准: 因为它绝对均匀、无任何方向性,所以是计算和比较天线增益最理想、最无歧义的基准。
    • 理论基石: 它是天线理论和电波传播计算中的基本模型,许多复杂的分析都从这里开始。

增益的单位 dBi 与 dBd

因为增益是一个比值,所以通常用分贝来表示。分贝的不同,源于选择的参考基准不同。

1.以 dBi 为单位的天线增益

  • 参考基准: 各向同性天线。
  • 含义: 天线的最大辐射方向强度,比理想点源天线强多少分贝。
  • 举例: 一个增益为 10 dBi 的天线,意味着在最大辐射方向上,其辐射强度是理想点源天线的 10 倍(在分贝计算中,10dB 对应 10 倍功率)。

2.以 dBd 为单位的天线增益

  • 参考基准: 半波偶极天线。这是在现实中非常常见且易于实现的标准天线。
  • 含义: 天线的最大辐射方向强度,比半波偶极天线强多少分贝。
  • 举例: 一个增益为 8 dBd 的天线,意味着其辐射强度是半波偶极天线的 8 倍。

3.dBi 与 dBd 的换算关系

由于半波偶极天线本身相对于各向同性天线就有增益(因为它将能量集中在赤道平面上,而不是上下两极),所以:半波偶极天线的增益 ≈ 2.15 dBi。

因此,dBi 和 dBd 之间存在一个固定的换算关系:”增益(dBi) = 增益(dBd) + 2.15″

  • 一个 0 dBd 的天线,其增益就是 2.15 dBi。
  • 一个 10 dBi 的天线,其增益就是 7.85 dBd。

问题的关键——为何必须指明参考基准

  1. 如果说天线的增益指标以dB为单位,其意义是什么?

如果厂家或资料上只写“增益:10 dB”,这是一个不完整、不专业、具有误导性的表述。因为“dB”本身只是一个比值,它必须基于一个参考基准才有意义。这个“10 dB”到底是相对于谁?是 dBi 还是 dBd?这会造成巨大的差异。

  1. 为什么说未指明计算方法和使用基准就缺乏参考意义?

因为这会导致混淆和错误的比较,主要有两种情况:

  • 情况一:故意模糊,夸大指标(最常见的商业伎俩)
    • 一个天线,如果标注“增益:10 dB”,消费者很可能会误以为是 10 dBd,觉得这是一个高增益天线。
    • 但实际上,厂家可能用的是 dBi 基准,那么它的实际增益就是 10 dBi。换算成 dBd,只有 10 – 2.15 = 7.85 \text{ dBd} 。
    • 结果: 用 dBi 的数值去和消费者心中默认的 dBd 概念比较,造成了天线性能“虚高”的假象。
  • 情况二:基准不明,无法进行科学比较
    • 你有两个天线,A 标称 8 dB,B 标称 5 dB。你能说 A 一定比 B 好吗?
    • 不能! 如果 A 的 8 dB 是 8 dBd(即 10.15 dBi),而 B 的 5 dB 是 5 dBi,那么实际上 A(10.15 dBi)确实远好于 B(5 dBi)。
    • 但如果 A 是 8 dBi(即 5.85 dBd),而 B 是 5 dBd(即 7.15 dBi),那么实际上 B 的性能反而比 A 要好。
    • 结果: 不指明基准,任何比较都是无效的。

总结:天线增益是定向聚集能量的能力,用分贝表示。

dBi 以理论上的各向同性天线为基准,是学术和标准化的单位。

dBd 以现实中常用的半波偶极天线为基准,在工程实践中更直观。

核心关系:

  1. 天线增益是定向聚集能量的能力,用分贝表示。
  2. dBi 以理论上的各向同性天线为基准,是学术和标准化的单位。
  3. dBd 以现实中常用的半波偶极天线为基准,在工程实践中更直观。
  4. 核心关系:”dBi = dBd + 2.15″。
  5. 最重要的原则: 任何有意义的增益指标必须明确其参考基准(dBi 或 dBd)。只写“dB”是不负责任的,在选购和比较天线时,务必询问清楚或进行换算。

dBi 和 dBd 的关系

  • dBd:以 半波偶极天线 自身作为参考基准(0 dBd)。
  • dBi:以 理想点源天线(各向同性天线) 作为参考基准(0 dBi)

那么,一个自然而然的问题就是:一个作为基准的半波偶极天线(0 dBd),它比理想点源天线强多少呢?这个差值是一个固定的常数,您需要记住它:半波偶极天线相对于各向同性天线的增益 ≈ 2.15 dBi。用公式表达就是:“增益(dBi) = 增益(dBd) + 2.15”

题目说半波偶极天线的增益是 0 dBd。我们现在需要求的是以 dBi 为单位的增益。直接套用上面的公式:”增益(dBi) = 0 dBd + 2.15″,所以,答案是 2.15 dBi。

这意味着,在半波偶极天线辐射最强的方向(通常是垂直于振子的赤道面),它的辐射强度是那个向四面八方均匀辐射的理想点源天线的 2.15倍。为什么会有增益? 因为半波偶极天线不是向所有方向均匀辐射的。它把本该向上、向下辐射的能量“节省”下来,集中到了水平方向上。这种能量的“重新分配”导致了在主要辐射方向上强度的提升。

今后遇到这类题目,请遵循以下步骤:

  1. 识别基准:看清题目给出的增益单位是 dBi 还是 dBd。
  2. 明确问题:看清题目是要求从 dBd 换算到 dBi,还是反过来。
  3. 应用公式:
  • 已知 dBd, 求 dBi:
    “dBi = dBd + 2.15”
  • 已知 dBi, 求 dBd:
    “dBd = dBi – 2.15”

1/4波长垂直接地天线

垂直接地天线的长度选择如果垂直接地天线在大体为零仰角的水平发射下具有主辐射瓣,并可以与同轴电缆垂直耦合,其正确的长度应选为多少?其理想长度应选为 1/4 波长。

为什么?详解如下:

1.基本原理——镜像理论

  • 一个理想的天线需要在自由空间中对峙,才能有效辐射。但垂直接地天线只有一根垂直振子立在地面上。
  • 根据电磁场理论,一个理想导电地面(如大面积金属板)可以看作一面镜子。地面上的单根垂直振子,会与地面之下形成的“镜像”共同构成一个完整的天线系统。这个镜像和真实振子的极性相同。
  • 因此,一根长度为 λ/4 的垂直振子,加上它的镜像,就共同构成了一个总长度为 λ/2 的偶极天线。

2.馈电方式

  • 同轴电缆的外导体接在地网或接地板上,内导体接在垂直振子上。
  • 这种馈电方式正好为天线提供了所需的电流分布。

3.长度与谐振

  • 当天线的物理长度等于工作波长的 1/4 时,天线处于串联谐振状态。此时,天线的输入阻抗为纯电阻,且数值较低(理想情况下约为 36Ω,实际中通过接地情况调整可接近 50Ω),非常容易与标准的 50Ω 同轴电缆匹配,从而使能量传输效率最高。

结论: 选择 1/4 波长 的长度,是为了利用镜像原理形成等效的半波偶极子,并使天线处于谐振状态,获得最低的馈电点阻抗和最高的效率,从而保证能量能有效地向水平方向辐射。

1/4波长垂直天线最大辐射方向的描述为何正确?“在水平方向上全向的,在垂直方向上具有指向性,且辐射仰角稍大于零。”

1.在水平方向上全向(方位面方向图)

  • 现象: 信号在水平面上各个方向(0°~360°)的强度是基本相同的。
  • 原因: 天线的物理结构是垂直对称的。一根垂直立在空中的振子,它产生的无线电波向四面八方(水平方向)的辐射是没有障碍的,因此其水平面的辐射方向图是一个完美的圆形。
  • 应用价值: 这是垂直天线最大的优点。它非常适合用于基站、车载台等需要与各个方向的电台进行通信的场景,你不需要像使用定向天线那样总是调整天线的指向。

2.在垂直方向上具有指向性(垂直面方向图)

  • 现象: 信号在垂直面上的强度分布是不均匀的,有明显的“指向性”。
  • 原因: 天线辐射的能量在垂直面上不是均匀分布的。对于一根理想的、离地无限高的 1/4 波长垂直天线,其最大辐射方向是沿着地面(即仰角为 0°)。
  • 实际辐射方向图: 它的辐射方向图在垂直面上像一个压扁的炸面圈,或者一个汽车轮胎。在天空正上方(仰角90°)和正下方,辐射强度几乎为零。

3.且辐射仰角稍大于零

  • 这是最关键的一点,也是描述中最精确的地方。
  • 理想 vs 现实: “仰角为零”是天线架设在理想导电平面且无限大时的理论结果。
  • 现实因素——地面损耗: 真实的大地不是理想导体,有电阻损耗。当电波以极低的仰角(接近0°)辐射时,会与地面产生强烈的相互作用,导致大量能量被大地吸收而变成热量损耗掉。
  • 结果: 因此,在实际架设中,辐射能量最大的方向(主辐射瓣)会从理想的 0° 仰角向上抬起一个小的角度,这就是“辐射仰角稍大于零”的原因。这个仰角的大小取决于地面的导电性能(潮湿土壤较好,干燥沙地较差)和天线地网系统的质量。
  1. “水平方向全向” 就像你从正上方向下看,它还是个圆形。
  2. “垂直方向有指向性” 就像你从侧面看,这个圆球被你用力捏扁了,变成了一个扁平的轮胎形状。
  3. “仰角稍大于零” 就像这个扁平的轮胎不是平放在地上,而是有一个小小的倾斜角度。

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