V/UHF波段通信知识必备
V/UHF波段业余中继站的建设

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中继通信的质量在很大程度上依赖于中继站的建设水平。近年来业余中继站日益普及,有关架设的经验也极大丰富。本文结合基本原理,简单介绍一些有用的知识。

普通中继机的组成

业余中继设备至少包含接收机、发射机、转发控制器三部分,其关系如图1所示。

图1
图1 🔍原图 (567×215)

自制设备采用两部电台,其中一部用于接收,另一部用于发射(图2)。接收机收到电波以后,一面送出触发信号,让控制器启动发射;一面将收到的话音信号送往发射机。由于频率不同,只要收发天线保持足够的隔离,收发就可以同时进行,起到中转作用。不过,使用两副天线非常麻烦。如果隔离不良,发射机的强信号以及噪音会倒灌入接收机,造成接收性能恶化。为了收发共用一副天线,多数中继站采用了双工器(见图3,一个小型双工器,拆开的部分显示内部结构)。它既能消除发射机的噪音对接收机的干扰,又能防止发射信号窜进接收机。双工器只能工作在额定频率,如果中继的频率和双工器的频率不匹配,则必须重新调整。

图2
图2 🔍原图 (567×541)
图3
图3 🔍原图 (500×375)

普通中继机的制作

自制中继站,应选用接收性能优秀的专业车载机担任接收机。使用手持机或者业余机,灵敏度可以提高,但是抗干扰性能却令人担忧。中继站的频率一经选定,就很少更改,所以在调试接收机时可以单独追求灵敏度。对于发射机则没有严格要求,只要符合标准就可以了。中继站的发射必须考虑双工器的隔离能力,不能片面追求高功率。实践证明,只要天馈系统性能良好,10W左右的功率就足够了。

所谓制作中继站,主要解决的是收到信号以后自动启动发射机的问题。接收机收到信号以后,静噪器开启音频输出,使话音播放出来,俗称“打开静噪”。“打开静噪”是由一系列电路实现的,在这个过程中,有的地方会有电压的变化。制作时,先分析电路,找出这些电压变化的节点,取出触发信号。该信号经过放大,用于控制继电器或者电子开关电路,实现对发射机的控制。某些电台具有一些扩展接口,只需连接几根电线,制作更加简便。

中继频率选定后,即可向厂家订做,或自己调整双工器。双工器的额定频率一共有两个,除非订做时特别声明,较低的一个频率对应的端口应当连接接收机,较高的频率是发射机用的。如果要颠倒使用,应咨询厂家,因为用于接收的滤波器有可能包含耐压较低的电容。

新做好的中继站需接上功率计和假负载实验一段时间。实验时把接收机静噪开到临界状态,用手持机在附近反复启动,并相互通话,调整转发音量和延时发射的时长。要重点检查静噪是否稳定、收发是否相互干扰、输出功率是否偏小等。中继投入使用后,应把静噪开得“深”一点。

站址选择

毫无疑问,中继站最好建立在预定覆盖区的中心,并且越高越好。但作为业余中继,为了节约投资以及方便管理,不必苛求高度和位置。需要重点考虑的是接收性能以及维护管理的难易。接收性能的制约因素很多,在天线增益相差不大的情况下,周围环境也很重要,不可片面追求高度。只要天线处于开阔地带,周围100m左右范围没有建筑物阻挡就可以了。在其他条件类似的情况下,要优先选择馈线短的地方,比如天线在7楼顶,中继机放在7楼,就比天线在10楼,中继机放在5楼好。中继机放置地点要易于维护管理,否则必须加装遥控装置。

天馈系统

曾经有一种说法,中继站的性能关系着一个地方业余无线电的形象。天馈系统的性能直接关系中继性能,虽然是因陋就简,也决不可怠慢。原则是努力提高天线增益,最大限度降低馈线衰减。

除个别建在山上的站点外,业余中继站通常使用全向天线。增益比较高、性能比较稳定的有共轴全向天线(“玻璃钢”天线,图4)和共轴折合振子阵天线(“环阵天线”)等。天线的增益,144MHz建议不低于6dB,430MHz建议不低于8dB。采用双工器的中继站通常按照发射频率选用天线,如果按接收频率选定的天线在发射频率驻波(SWR)仍然很小(小于1.2),按接收频率选择比较理想。

馈线应根据长度和允许衰减选定。在天线增益于U、V段分别为8dB和6dB的前提下,馈线衰减在144MHz不宜超过2dB,在430MHz不宜超过3dB。附表给出了常用馈线的衰减常数(推算值)。用它乘以馈线长度,就可以得到馈线衰减。反过来也可确定选多粗的馈线满足要求。就经验而言,在430MHz,10m长的馈线,选择50-5;15~20m长的选择50-9;20~25m长选用50-12;30m长用0.5英寸“馈管”比较合适。

在可能的情况下,建议把中继机放在楼顶,最好装在防水机箱中放在天线下边(图5,一个自制中继机,外面的铝合金机箱盖上盖子以后可以直接放在天线下面)。笔者曾经用这种办法将馈线缩短到1m,中继的性能好得令人吃惊,还节省了投资。

整个天馈安装完毕后,若驻波较大或者性能不够理想,则需对天线和馈线进行测试,其方法参照车载电台天馈系统的测试(《无线电》2004年第7、8期)。一切合乎要求之后,再将馈线上的所有接插件用防水胶带密封。

防雷

天线一定要处于避雷针的保护之下,绝不能节省装避雷针的投资。不装避雷针而只在机器上装一只同轴避雷器,只能起到引雷入室的作用。避雷针的地线可以直接焊接在楼顶的避雷带上。馈线应穿入铁管或从比较低的地方通过,不要为了节约长度而在空中飞线。如果中继机放在室外,则应为供电线路装设避雷装置。

中继站建成后,可以动员爱好者在各个地方进行实验,以便评价性能。这样的中继站虽然是业余制作出来的,其性能却完全可以超过大多数专业站点。在孤立的15层楼顶采用增益为8dB的天线,馈线长度如果控制在5m以内,覆盖半径5~8km的城区不成问题。


中继站是一种特殊的无线电台,只能供无线电爱好者公共使用,不能作为私人或者某个小集体的通信工具。在建设之前,必须完善相关手续,做到合法设台;在建好的同时,不要忘了遵守规范的管理。

文/刘虎