1、 频率覆盖虽然满足了要求,但要听清楚业余电台的信号还必须解决解调方式的问题。(1)广播信号的调制与解调广播电台采用调幅(AM,即 Amplitude Modulation)和调频( FM,即 Frequency Modulation)两种方式。其中调频即频率调制方式在业余通信中只适用于超短波波段,具体请阅其他有关资料。调幅(AM)是最常见的调制方式之一。它是用音频信号调制高频信号(载波),使载波的幅度随着音频变化。调幅波的波形如图 7-1 所示。在这里我们要强调的是在调制过程中它的频谱发生的变化。我们知道,只有连续的正弦波是只含单一的频率成分。所有非正弦波(包括不连续的“正弦波”)都可以分解为
2、若干不同频率和幅度的正弦波。AM 信号在没有音频信号调制时,是连续正弦波,其频率就是载波频率。当载波被调制后,它就不再是正弦波了,其频率成分也发生很大的变化。以一个单音频 A 调制载波 0 例:如果A 为 1000Hz, 0 为 7MHz,调幅波便含有 3 个基本频率成分,它们分别是0+A=7.001MHz;0=7MHz;0-A=6.999MHz 除此之外,还有这些频率的谐波成分,这里暂且不讨论。我们把频率高于载波的 0+A 称为上边频,把 0-A 称为下边频。无论是上边频还是下边频,它们都是新增加的频率。如果现在不是一个单音频,而是语音或音乐去调制载频,情况又会怎么样呢?这时的调制信号含有一
3、群频率,即是一个“频带”,调幅信号的频率成分除载频本身外,上例中的上边频变成了 0+A1、0+A2一群“上边频”,我们把它们统称为“上边带”,当然相应的一群“ 下边频” 也就称为“ 下边带”了。这种调幅波的频谱图如图 7-2 所示。点击看大图点击看大图不难看出,如果把调幅波频率和上、下边带的任意一个频率相减或相加,都可以得到原来的音频信号。事实也是如此,在普通的收音机中,检波电路中的二极管“负责”对调幅信号进行频率相加或相减处理,再由后面的高频滤波电路把不需要的频率成分滤掉,便实现了对高频信号的解调。(2)等幅电报信号的解调。等幅电报信号实际上就是一串断断续续的载波,其波形如图 7-3 所示。
4、如果不考虑其谐波,等幅电报信号的频谱就如图 7-4 所示,它只含有单一的载波频率。如果我们仍然用上述的检波电路来处理电报信号,显然就不行了,除了载波频率本身没有其他频率成分,即使通过变频电路,也只是产生了单一的中频信号(比如 465kHz),信号本身并不含有人耳可听到的音频。结局这一问题的办法是:人为地制造一个振荡信号,其频率在直放式收信机中和载频频率接近,在外差式收信机中和中频频率相近,这就使振荡信号的频率和等幅电报信号频率的差值正好为音频频率。然后把等幅电报信号和这个振荡信号一起送到检波电路中去,由电路产生这两个频率之差频。选出这个音频并加以放大,我们便得到了音频电报信号。我们把“制造音频
5、信号”的振荡电路称为“ 差拍振荡器 ”(BFO),把上述这种解调方式称为“差拍检波” 。在中频为 465kHz 的外差式收音机中,可以利用中波振荡线圈改做差拍振荡线圈,并用图 7-5 的方式接入原有的检波电路中去,也可以如图 7-6 利用两端陶瓷滤波器直接装到收音机里,利用这个振荡器辐射较大的特点,让差拍信号通过空间电磁耦合进入检波器。通过上述改装,普通短波收音机也可以用来收听等幅电报信号了。点击看大图点击看大图点击看大图点击看大图(3)单边带信号的解调在广播信号的调制与解调中,我们讨论了调幅信号的频谱。调幅信号的频谱包括了上边频、下边频、载频等 3 个组成部分。在发射过程中,这 3 个部分不
6、仅要占用频率,而且还占用功率。但实际上真正有用的音频信号都已包括在任意一个边带中。如果能只发射有用信号,岂不是即压缩了频带,又提高了发射效率?“单边带”方式正是根据这一思想设计的。在发射过程中,人们先用音频信号去调制“载波”,然后再设法滤除这个载波和其中的一个边带,最后再把剩下的一个边带发射出去,这就是业余短波通信中广泛用于语言通信的“抑制载波单边带” 调制方式。单边带信号的波形如图 7-7 和图 7-8 所示。从图可见,它的幅度虽然也会变化,但并不和音频调制信号保持一致,在单音调时便没有幅度变化。单边带信号的频谱如图 7-9 所示。根据频谱可以看到,虽然单边带“携带”了音频信号,但由于没有了
7、载波,实际收到的只是一群频谱向上或向下平移了的高频信号。这样的一群高频信号如果用普通检波器处理,只会得到一些由于其幅度变化而引起的含糊不清的声音。要得到和发送端完全一致的音频,根本的办法就是在收信机内产生一个频率、相位和单边带原来的载波保持严格同步的信号(恢复载波),并将它和收到的单边带信号一起由检波器处理,得到两频率之差,也就是我们所需要的音频信号。例如,在 7MHz 上用下边带(LSB)发射和接收一个 2kHz 音频,经过调制电路发射机内产生了 0+ A、0、0- A 等频率。用边带滤波器滤去上边频和载频,得到下边频 7.002MHz,并把它发射出去。接收端则用同步的 7MHz 振荡信号与
8、之混频,并从产生的一系列新频率中选出它们的差频,在本例也即选出 2kHz 信号。如果是外差式接收机,收到的 7.002MHz 信号经变频可以成为 465kHz 的中频信号。我们可以用467kHz 的振荡信号与之混品并取其差,也可以还原出 2kHz 的音频来。为能使接收到的信号稳定不失真,收信机的这些振荡频率要有很高的稳定度。对照前面所述等幅电报解调得到的音频并非发送端原有,只不过是为了使接收者能听到电报信号而人为造出来的,所以这个音频的频率没有严格规定,也即对差拍振荡器的频率没有严格要求,只要能差出音频就行。而单边带信号所恢复的音频,是发送端的原有调制信号,如果“差拍振荡器”的频率不准或是不稳定,得到的音频将和原来的声音完全不同,即严重失真,这当然不行。根据这一原理可以设想,如果我们用接收等幅电报的方法收听单边带语音信号应该是可行的,关键问题是要保证本机振荡、差拍振荡的频率有较高的稳定度。而且接收端并不知道发送端的音频频率是多少,所以接收端在听到了信号后需要非常仔细地调整差拍振荡功率(或差拍振荡频率固定不变,微调接收频率),以得到能够听清楚的语音为准。点击看大图点击看大图点击看大图