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

因此,中轉(zhuǎn)臺必須能夠全雙工工作,即收發(fā)同時工作,并且發(fā)射時不能影響接收機的正常工作。由于中轉(zhuǎn)臺工作的基本特點,再加上多臺中轉(zhuǎn)臺組合一起使用的特點,對中轉(zhuǎn)臺的技術(shù)指標相對于移動臺要有更高的和更特殊的要求。

除一臺中轉(zhuǎn)臺組成的單信道常規(guī)地面通訊系統(tǒng)之外,還可以利用中轉(zhuǎn)臺經(jīng)同軸電纜,功分器,架設多幅分布天線,實現(xiàn)樓宇、酒店等建筑物地下和地面的覆蓋通訊,此外多臺中轉(zhuǎn)臺組成集群系統(tǒng)以及各種帶狀或星形結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)。

中轉(zhuǎn)臺調(diào)試集成安裝的指標直接影響到系統(tǒng)的通訊距離和系統(tǒng)網(wǎng)絡語音質(zhì)量及功能。

2.1、傳輸損耗工程實用公式

LM(dB)=88.1+20lgF-20lgh1h2+40lgd

式中:F-通訊工作頻率(MHz)

h1-通訊對象A點天線高度(m)

h2-通訊對象B點天線高度(m)

d-A點和B點的通訊距離(m)

上述實用公式僅限于VHF 150MHz和UHF 400~470MHz頻段,并且地形起伏高度在15m左右,通訊距離在65km范圍內(nèi)。

2.2、通訊距離計算

(以下舉例說明)

(1)假設已知條件

a.系統(tǒng)工作頻率:

TX 465MHzRX 455MHz

b.中轉(zhuǎn)臺參數(shù)和架設數(shù)據(jù):

發(fā)射功率:20W (43dBm)

接收靈敏度:-116dBm

同軸電纜損耗:2dB(1/2″饋管40m長、5dB/100m)

全向天線增益:9.8dbi

天線架設高度:30m

c.對講機參數(shù)

發(fā)射功率:4W(36dBm)

接收靈敏度:-116dBm

對講機天線增益:0dBi

對講機高度:1.5m

(2)中轉(zhuǎn)臺與對講機的系統(tǒng)增益

在本例中,所謂系統(tǒng)增益就是對講機發(fā)射信號給中轉(zhuǎn)臺接收機允許衰減的最大值,若不考慮電纜損耗和天線增益的條件下:

系統(tǒng)增益(dB)=發(fā)射功率(dBm)-接收靈敏度(dBm)

若考慮電纜損耗、天線增益的條件下,本例系統(tǒng)增益為:

SG(dB)=Pt+PA-(RA+CL+RR)

=36+0-(9.8-2-116)

=144.2(dB)

式中:Pt——對講機發(fā)射功率

PA——對講機天線增益

RA——中轉(zhuǎn)臺天線增益

CL——同軸電纜損耗

RR——中轉(zhuǎn)臺接收靈敏度

(3)如果系統(tǒng)增益等于電波傳輸?shù)膿p耗,則說明通訊距離的電波能量已達極限,若系統(tǒng)增益小于傳輸損耗則表明通訊可能建立不起來。

將系統(tǒng)增益代入電波傳輸損耗工程公式:

144.2=88.1+201g455-201g1.5×30+401gd

144.2=88.1+53.2-33+401gd

35.9=401gd

d=7.9km

(4)上式僅計算了上行信號(對講機發(fā)給中繼臺)可通訊的保守距離,而未計算下行信號(中繼臺發(fā)給對講機)可覆蓋的距離,通常由于中轉(zhuǎn)臺發(fā)射功率較大,其下行信號往往優(yōu)于上行信號的通訊距離。由于系統(tǒng)通話是雙向的,因此系統(tǒng)的保守通話距離往往以上行信號為準來計算。

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)集成時產(chǎn)生的,我們主要討論后者,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系統(tǒng)中的工作頻率受到了另一個系統(tǒng)相同頻率的干擾。雖然兩臺發(fā)射機標稱頻率相同,但多少還是有所差異,當一臺接收機同時收到兩臺發(fā)射機信號時,會產(chǎn)生兩個發(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,其頻率的相位也不一定相同,因此會產(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)的原因主要有以下兩種情況:

(1)干擾信號侵入發(fā)射機的末級,從而同有用信號之間引起互調(diào)。此類干擾稱為發(fā)射機互調(diào)干擾。

(2)處于互調(diào)關(guān)系中的兩個或兩個以上的無線電信號被接收機接收,在接收機高放級產(chǎn)生互調(diào),稱為接收機互調(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

舉例說明:某一系統(tǒng)有4個信道的發(fā)射頻率分別為:

1CH 160MHz2CH 161MHz

3CH 162MHz4CH 163MHz

如果不采取互調(diào)抑制措施,就會產(chǎn)生:2×160MHz-161MHz=162MHz(假),即1CH的二次諧波進入2CH功放末級產(chǎn)生差頻形成一個假的162MHz,就會對3CH所接收的設備造成干擾。

另外還會產(chǎn)生:160MHz+163MHz-162MHz=161MHz(假),即1CH和4CH的和拍與3CH的差拍產(chǎn)生一個假的161MHz,就會對2CH所接收真的161MHz頻率產(chǎn)生干擾。

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)生的機理在發(fā)射機功放輸出端口加單向隔離器,對外部進入的信號進行衰減,不讓其產(chǎn)生和頻和差頻。對于接收機采用大動態(tài)范圍的器件,降低減小非線性。另一種方法是使用頻率時,人為避開產(chǎn)生互調(diào)組合的頻率。前者需要增加設備投入,后者較經(jīng)濟,但取決于所審批頻率的可能性。

6、無(三階)互調(diào)干擾頻率的工程計算方法:

(1)將所分配或使用的頻率從低向高排序

(2)按最小信道間隔計算每個頻率對應的頻道數(shù)

(3)計算相鄰頻道數(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)。

舉例說明:現(xiàn)有一組頻率156.275MHz 156.150MHz 156.200MHz 156.125MHz計算是否存在互調(diào)組合(如圖一)。

有相同的數(shù)字3,表明這一組頻率存在互調(diào),只有將156.275頻率向上調(diào)換成156.300或其它的頻率才可避開互調(diào)組合。上面括號中的數(shù)字是被調(diào)換后的計算結(jié)果。

一、中轉(zhuǎn)臺關(guān)鍵技術(shù)

中轉(zhuǎn)臺的技術(shù)參數(shù)除發(fā)射功率,頻率穩(wěn)定度,調(diào)制特性,接收機靈敏度,音頻輸出功率和失真,調(diào)制接收帶寬等技術(shù)參數(shù)與對講機、車載臺相同或較高外,根本的區(qū)別在于全雙工工作,即接收信號的同時,又要發(fā)射信號,其關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)是雙工工作時的接收靈敏度,即自身的收發(fā)干擾情況如何,好的中轉(zhuǎn)臺發(fā)射時應不影響接收機的靈敏度。中轉(zhuǎn)臺若存在收發(fā)干擾,意味著接收機靈敏度的下降,在系統(tǒng)工作時,直接影響到對講機和車載臺的通訊距離。

二、形成中轉(zhuǎn)臺收發(fā)干擾的因素

1、發(fā)射機大功率信號串入接收機前端造成接收機的阻塞,使接收靈敏度下降。

2、發(fā)射機邊帶頻譜中的接收機頻率成分過大形成類似于同頻干擾的情況,使接收機靈敏度下降。

三、解決中轉(zhuǎn)臺收發(fā)干擾的要點

除了中轉(zhuǎn)臺自身發(fā)射機和接收機有較高的技術(shù)指標外,重要在于發(fā)射機天線端口和接收機天線端口要有較高的隔離衰減。目前發(fā)射機和接收機天線端口之間隔離通常有2種方法:(1)雙工器方式;(2)收發(fā)天線同軸垂直間隔方式。

四、使用雙工器的優(yōu)缺點

1、使用雙工器的優(yōu)點

a.收發(fā)共用一根天線,一根電纜,架設方便

b.通常使用陷波型雙工器,體積小,重量輕,插損小,有較好的收發(fā)隔離性能,能保證良好的收發(fā)干擾指標。

2、使用雙工器的缺點

a.要求天線頻帶較寬,往往天線對收發(fā)頻率不能兼顧

b.陷波型雙工器的阻帶很窄,當設置多信道使用時,所使用的頻率有所限制,必須限定在雙工器的阻帶寬度內(nèi)。

五、使用雙天線的優(yōu)缺點

1、使用雙天線的優(yōu)點

a.收發(fā)分別使用各自的天線,可獲得較好的匹配及增益

b.可在較寬的頻率范圍內(nèi),任意設置信道所用的收發(fā)頻率。

2、使用雙天線的缺點

雙天線要達到一定程度的收發(fā)隔離,架設時有嚴格的要求,往往不易滿足,導致收發(fā)干擾指標惡化,嚴重影響通訊距離。

3、使用雙天線架設的要求

a.雙天線水平架設時,兩天線間的水平距離應≥390λ

b.雙天線同軸垂直架設時,兩天線間的垂直距離≥9λ。

4、雙天線架設一覽表:(表一)

六、雙天線架設后中轉(zhuǎn)臺收發(fā)干擾指標的測試

1、使用對講機測試方法

首先將對講機發(fā)射功率設置最低檔,中轉(zhuǎn)臺置于不轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài):摘掉對講機天線,短時間間斷發(fā)射,讓對講機與中繼臺逐步拉開距離,直到中轉(zhuǎn)臺接收對講信號有雜音止,此時再將中轉(zhuǎn)臺置于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)或使用中轉(zhuǎn)臺的話筒發(fā)射,聽中轉(zhuǎn)臺的雜音不應有變化,若雜音加強或靜噪電路關(guān)閉聽不到雜音,說明存在收發(fā)干擾。

2、使用儀器測試方法

使用RF射頻信號源,輸出端口接儀表自帶天線或?qū)χv機天線,將信號源輸出調(diào)至中轉(zhuǎn)臺接收有雜音止(中繼臺處于不轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)),此時啟動中轉(zhuǎn)臺的發(fā)射,聽雜音不應有明顯的變化。

1、二次接力中繼方案一

本方案使用3臺內(nèi)置雙工器的中繼臺,可將A區(qū)和B區(qū)聯(lián)網(wǎng)

對講機設置2個信道:

1CH TX 150.000RX 155.700在A區(qū)使用

2CH TX 155.800 RX 150.100在B區(qū)使用

中轉(zhuǎn)臺A的頻率設置:

TX 155.700RX 150.000

中轉(zhuǎn)臺B1的頻率設置:

TX 150.100RX 155.700

中轉(zhuǎn)臺B2的頻率設置:

TX 150.000RX 155.800

2、二次接力中轉(zhuǎn)方案二

本方案在A區(qū)使用了一臺標準的中轉(zhuǎn)臺(內(nèi)置有雙工器),而在B區(qū)使用2臺半雙工電臺組合互控的中轉(zhuǎn)臺,B區(qū)組合中轉(zhuǎn)臺使用2付天線,對講機設置了3個信道:

1CH TX 150.000RX 155.700 在A區(qū)使用

2CH TX 155.800RX 155.100 在B區(qū)與A區(qū)通話

3CH TX 155.700RX 150.100在B區(qū)自中繼

半雙工電臺1的頻率設置:

TX 150.000RX 155.700

半雙工電臺2的頻率設置:

TX 150.100RX 155.800

3、兩區(qū)自動漫游方案一

說明:本方案A、B兩區(qū)各使用了一臺中轉(zhuǎn)臺和一臺半雙工電臺,半雙工電臺使用收發(fā)同頻半雙工工作方式,而且僅做兩區(qū)互聯(lián)的鏈路。

對講機設置兩個信道,頻率:

1CH TX 150.000RX 155.700

2CH TX 150.000RX 155.800

并且設置這兩個信道快速掃描,由于這兩個信道TX頻率相同,無論搜索到哪個區(qū)均可進行通話,因此無論在哪一區(qū)均不需人工切換信道,從而達到自動漫游的功能。

4\兩區(qū)自動漫游方案二(圖五)

說明:本方案A、B兩區(qū)均使用半雙工電臺組合互控的中轉(zhuǎn)臺,對講機編程三個信道,并且進行掃描搜索

1CH TX 150.000RX 155.700 A區(qū)自中繼

2CH TX 150.000RX 155.800B區(qū)自中繼

3CH TX 150.000RX 150.100A、B區(qū)相互通訊

每部半雙工電臺收發(fā)頻率接近,均在雙工器允許的帶寬內(nèi),故使用雙工器進行收發(fā)隔離

中轉(zhuǎn)臺作為無線通訊領(lǐng)域起到橋梁的作用,實現(xiàn)了增強擴大信號,可以漫游的良好優(yōu)勢,為擴大通訊范圍的用戶提供了有力的保障基礎(chǔ)。