调幅波、调频波纵横谈

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在“无线电浅说”这个栏目中,已经向大家浅显地介绍了利用无线电波传递信息的系统,这个系统包括“发射机——无线电波传播——接收机”三个主要环节。还介绍了利用无线电波传递信息的方法——使高频振荡的某一参数(振幅、频率或相位)随着所要传送的信号而变化的调制方式。不同的调制方式,有各自不同的特点。那么业余无线电通信用哪一种调制方式最好呢?在这一讲中我们对双边带调幅波、调频波和单边带调幅波的特点作一些综合比较。

可容纳的电台数量

今年第4期“无线电波的发源地——发射机”一文中已经讲过,双边带调幅波所占的频带宽度等于上、下边带所占频宽之和。而单边带调幅波只有一个边带,频带宽度可节约一半。这对于日益拥挤的短波波段(3~30兆赫)来说,有很大的现实意义。假设所传送的声音频率最高为3千赫,则双边带调幅波所占的频带宽度为6千赫,单边带调幅波仅占3千赫,如果采用调频波,就至少要占用16千赫的频带(假设频偏为±5千赫)。

由此可见,在1路调频通信所占的频带内,可以容纳3路双边带调幅通信,如果采用单边带调幅制就可以容纳6路(图1)。因此,在业余无线电通信不允许占用过宽的频带的情况下,利用单边带通信最为有利。图2绘出了上述三种调制形式的波形。

图1
图1 🔍原图 (594×576)
图2
图2 🔍原图 (596×569)

调制方式与通信距离的关系

在无线电通信中,用来表示接收时音质好坏的一项重要指标叫做“信号噪声比”。信号噪声比越大,杂音越小,声音越清晰。对于不同的调制方式,电波强度与信号噪声比之间的关系如图3所示。

图3
图3 🔍原图 (586×566)

由图可见,当电波强度大于某一固定值(图3中曲线的拐点)时,调频通信的信号噪声比最高,接收最为有利。但是,电波强度小于曲线拐点对应的数值时,信号噪声比就会急剧下降。这就意味着在信号较弱时,对调频接收最为不利。因此,调频方式不适用于远距离的业余通信。

业余通信最好是用单边带调幅波,这是由于单边带制可以大大节省功率。例如原来需要用1000瓦的双边带调幅发射机,如果改用单边带发射机,只要使用125瓦的就可以了,相当于提高发射功率8倍。换句话说,在和双边带调幅波功率相等的情况下,单边带制的信号噪声比能得到显著改善,因此通信距离大为增加,对接收特别有利,图4。

图4
图4 🔍原图 (573×563)

不同调制形式的电波能相互接收吗?

一般地说,发射电磁波的调制形式和接收机能够接收的调制形式一致时,才能互相通信。可是,当发射与接收的调制形式不同时情况又会如何呢?图5中的表1,示出了它们之间的关系。双边带和单边带都是调幅波,它们有着一些“亲缘”关系,所以,相互接收勉强可以。但是,在调频接收机中,由于接收时要利用限幅器消除干扰,就会把振幅的变化成分削掉了,因而不能接收调幅信号。有趣的是,如果用调幅接收机把调谐回路稍微调偏一点,却有可能接收到调频信号。

图5
图5 🔍原图 (573×563)

必须指出,不论在哪种情况下,即使能够收到不同形式的电波信号,接收效果绝不会好,不可能充分发挥每种形式的电波通信的特点。

串台影响的情况

在有限的业余无线电通信的波段内,许许多多的业余无线电台同时工作着,因而串台干扰是难免的。可是,采用不同的调制方式,这种串台干扰的影响也不一样。

图6示出了三种调制方式下,在频率极靠近的两个电台同时工作时,它们相互间影响的情况。

图6
图6 🔍原图 (581×555)

在两个调频电台同时工作时,只能听到电波强度较强的那个电台。而在两个双边带调幅台同时工作时,这种相互干扰会产生差拍声,听起来十分可厌。在单边带电台的情况下,只在有声音信号时才发射电磁波,所以它的串台干扰就比上述两种形式轻些。

总的看来……

在无线电通信中,各种调制方式都各有其优缺点,不能笼统地断言哪个好哪个差。但是,在有限的波段范围内,单边带制大大提高了波段利用率,使更多的无线电爱好者能够利用业余波段。而调频制具有杂音低、音质好的特点,所以在超短波以上的波段范围内应用有其独到的优点。

三种调制方式的主要优缺点,用图表的型式列出如图7。(插图 谢培林)(张晋纯 宋东生 编译)

图7
图7 🔍原图 (1165×576)