谈谈SSB工作模式和原理.doc

BA5RW:1、在了解单边带通信之前应该首先了解一些音频方面的知识。人耳能听到的声音是机械波，很容易用换能装置和电信号对应联系起来。频率落在20赫兹到20千赫兹左右的信号是一般人耳能听到的音频范围。低于20赫兹是次声波，超过20千赫兹是超声波。语音是由复杂的带有丰富谐波的音频信号，不同谐波分量的组合构成人的音色特点，不见其人只闻其声就能分辨熟人主要就是根据音色特征。事实上，在300赫兹到3千赫兹范围内，就能基本反应语音的内容和音色特征，在利用电信号语音通信的系统只要能传输300到3000赫兹的带宽就足够了。所以话音通信的音频带宽一般规定为2。7KC，从0开始也就是3KC，而一般中短波广播要传送音乐，规定为6KC音频带宽。2、了解了无线电波要传送的音频任务之后，我们再看看无线电波是如何搭载音频信号的。两个不同能量状态或是具有方向（矢量）的物理量之间的循环变化都可以视做振动（这是我个人根据自己的理解给振动下的定义，希望朋友们拍砖。）所有的物理振动都具有两个可以观测的物理量振幅和频率。音频和高频无线电波在电路中都可以看做方向和幅度规律变化的振动电信号交流电，这样我们就能够让频率较高的电信号的振幅或频率的变化随音频信号而变化就能反应音频的变化信息，接收端再还原回来就实现了高频对音频的调制和解调的过程。较高频率的电信号我们就叫载波。许多书籍说音频不能进行远距离传送，而要靠无线电波来传送，大多是模糊了机械音频信号和电音频信号的概念。实际上，在发射到空中之前，电路中的音频信号和所谓的载波信号都是一样的交流电信号只是频率不同而已，只是从转化成电磁波的换能角度来看，高频的载波装置辐射换能效率高而已。了解了以上基本知识，我们还能迅速理解什么是调幅、单边带和调频的普及知识。在这儿一直强调普及知识一词的原因是希望和专业上的分析解释方法区分开。专业上一般沿用了研究物理振动的数学分析方法，比如三角函数、复数甚至高等数学方面的知识，对于一般非专业的爱好者那是很乏味也很痛苦的事情。高频电信号的幅度变化随音频频率变化，变化的幅度大小随音频幅度的变化的调制方法就叫调幅。调幅的过程是在非线性器件中进行的，因为这个器件也可以看做是一个混频器，用最简单的数学分析方法来说明，就是会生成最基本的四个电信号，原来的音频Fm、载波F和它们的和差电信号F+Fm、F-Fm。发射到空中的AM调幅信号一般包含频率相近的载波F、F+Fm、F-Fm三个信号，显然，其中和差信号的音频信息是一样，依据以上知识可知道，AM话音占用了2X3KC=6KC、广播则占用2X6=12KC的带宽，造成频率资源和能量的浪费。但AM的接收解调装置可以最便宜，适合民用和普及。载波在某固定频率两边随音频变化而变化，变化的大小随音频的幅度而变化的调制方法，就叫调频FM，当然还有波的相位上的调制等也可以看做FM方式。FM的解调过程可以进行限幅放大从而抑制干扰提取有用信号，因此其抗干扰性能较好，缺点是解调电路复杂，占用频带宽，不过电路的复杂现在不是问题了，但资源浪费是首要的问题，所以一般只用于传播距离不远的频段上，以提高频率资源复用。短波上只有十米波以上才能用到。3、单边带调制通过前面的预备知识，我们已经了解AM信号有三种信号即F、F+Fm、F-Fm，其中音频载波和差信号携带信息是一样的，而载波不携带任何信息，载波和音频的和信号频率带在频率坐标图上显然落在载波之上，称上边带USB，差信号带则落在载波之下称下边带信号LSB。从节约空中能量提高信息搭载效率来看，只要发射上下边带一种即可，这就是单边带通信技术诞生的原因吧。BA6BF:提到SSB就不得不谈谈AM，SSB从本质上来说也是一种调幅信号，它出自于调幅又区别于调幅。调幅波是一个载波幅度跟随调制音频幅度变化而变化的调制方式。只有清楚的知道调幅波的频谱特征才能准确的掌握SSB的产生方法，我觉得可以根据混频的原理来说明调幅波的频谱特征：由于非线性元件的特点，两个不同频率的信号频率1和频率2通过非线性元件会出现4个频率：两个频率的和，两个频率的差，频率1，频率2。通常无线电通信要传送的有用信号是音频，假设要传送的音频有两个，500HZ和3KHZ，载波频率为10MHZ，那这三个信号被同时送到调制器中后将产生7个频率：10MHZ+500HZ=10.0005MHz;10MHZ+3KHZ=10.003MHZ;10MHZ-500HZ=9.9995MHZ;10MHZ-3KHZ=9.997MHZ10MHZ500HZ3KHZ在这些频率当中，我们把和频率（10.0005MHZ,10.003MHZ)称为上边带，简称USB；而把差频率（9.9995MHZ,9.997MHZ)称为下边带，简称LSB。这两个边带都是比较高的频率和10MHZ的载波频率一样很容易被发射出去,也只有这两个边带的无线电信号包含着我们需要传送的信息,而且这两个边带中携带的信息完全一样.由于调幅波要发射出去3个频率分量(载波,上边带,下边带),而且不携带有用信息(音频)的载波在发射功率中又占了大部分功率份额.所以调幅波对电力的利用效率是比较低的.前面说过了,在调幅波频谱中的上下两个边带都含有相同的信息,而且载波并不含有有用信息。那么,只传送一个边带也就可以完成信息的传送,为了提高发射功率的效率,而把其中一个边带和载波都消除掉。这个过程就叫做单边带调制，而最终输出的无线电信号就叫做单边带信号（SSB）。一、单边带信号的产生：幸好我们有一种调制器叫平衡调制器，它的特点是经过调制的信号只包含上边带和下边带频率分量，而音频和载波在调制器内部就被消灭掉了。这样在调制器的输出端，我们就得到了两个边带的频率分量，这种含有两个边带信号同时也没有载波分量的信号，我们称它为双边带信号，简称DSB。此时，DSB也可以被直接发射出去，但是DSB信号中含有两个边带的信号，这两个边带携带着两个完全相同的信息，我们完全可以只发射其中的一个。这时，我们用滤波器过滤掉其中的一个边带就可以得到单边带信号（LSB或者USB）。由于这两个边带的频率都是在很高的高频波段，而且两个边带的频谱靠的很近。显然只能靠Q值极高的机械滤波器或晶体滤波器才能很好的把其中一个边带滤除掉。二、单边带接收机的工作程式：对于简单的直接解调式单边带接收机来说（别告诉我你不知道什么是直接解调式接收机，如果当真不知道的话，你就别往下看了，把6CR的PIXIE找出来看明白）。由于接收到的LSB或者USB信号中不包含载波信号，所以必须在接收机里把缺失的载波补上(这个过程其实就是把SSB信号恢复成调幅波），否则就不能得到我们想要的有用信息。比如：对于10.003MHZ的单音调制（指的调制信号只有3KHZ这一个频率分量，实际的调制信号是3003KHZ的音频频带分量）USB信号来说，它缺失的是10.000MHZ的载波，如果在接收机里不把这个10MHZ的载波补上的话，那对于检波器来说，检波器面对的将是一个10.003MHZ的单一频率分量。如果在本地人为的产生一个10.000MHZ的频率（对于直接解调接收机来说，这个10.000MHZ就是本振频率，或者称为BFO），那么送入检波器的将是两个频率分量：10.003MHZ10.000MHZ那么这两个频率经过非线性检波器将会产生4个频率分量：10.003MHZ-10.000MHZ=3KHZ10.003MHZ+10.000MHZ=20.003KHZ10.003MHZ10.000MHZ显然我们需要的是第一个频率分量10.003MHZ-10.000MHZ=3KHZ。其余的频率分量因为都是高频信号，使用简单的低通滤波器就可以完全消除它。上面的推导过程也同样适用于下边带（LSB），但是需要注意的一点就是由于上下边带处在频谱上不同的位置，所以，对于10.003的下边带信号来说，它的载波点就在10.006MHZ。如果读者头脑比较清楚的话，应该不难理解。三、超外差式单边带接收机的工作程式：对于超外差接收机来说，就不能不谈到频谱倒置的问题，至于其他的变频中放和普通的超外差原理上是一样的，这里就不赘述了。超外差接收机的工作程式有两种，差频变频方式与和频变频方式。对于和频变频器产生的中频来说，数学关系比较单纯，它不会改变信号的特征。简单的说，接收到的LSB信号，经过和频变频器后产生的中频仍然是LSB信号。但是对于本振频率高于接收频率的差频变频方式的电路来说，情况就完全不同了。经过差频变频器产生的中频信号将是和接收到的信号边带相反的，即所谓的频谱倒置。简单的说，接收到的LSB信号，经过变频后产生的中频将是USB信号。那么在进行单边带解调时，就必须按照USB信号的特点来进行选择BFO的频率才能正确解调出我们希望的有用信号。如果读者把前面的信号频谱的段落都看明白了的话，应该可以理解频谱倒置的关系。BD7RC:在分析原理时，可以设:语音信号频谱为03KHz；7.060MHz下边带信号频谱为7.0607.057MHz;7.060MHz上边带信号频谱为7.0607.063MHz;SSB的平衡调制、信号混频可以简单看做两个信号进行加、减，得到和频、差频两个信号；常见的SSB晶体滤波器实际上只允许某段范围的信号通过，一般带宽为3KHz下面这个图是一个实际SSB发信机的原理框图，收信机的原理分析只是这个过程的反方向，注意红色的信号频谱变化，注意它对应的是上边带还是下边带：当晶体滤波器的滤波范围是4.0003.997MHz时，假设本振1频率为4.000MHz、本振2为11.0592MHz，则可以得到7.0592的上边带信号（波谱范围为：7.05927.0622MHz）当以上电路条件不变，仅仅是本振1变为3.997MHz时，可以得到7.0622的下边带信号（波谱范围为：7.06227.0592MHz）以下为BH4RHP的分析： 设F1为第一次变频（BFO），F2为第二次变频，fl-fh为语音信号频率（0-3K） 第一次变频时，和频=F1+flF1+fh 是F1的USB 差频= F1-flF1-fh F1的LSB 第二次变频时：和频=F2+（F1+ fl）F2+（F1+ fh）是F1+F2的USB 差频= F2-（F1-fl）F2-（F1-fh）=F2-F1+fl F2-F1+fh 是F2-F1的USB大家可以试试看，当晶体滤波器的范围变为4.0004.003MHz、而本振1分别变为4.000和4.003MHz时，情况会怎么样？再想想，当晶体滤波器的范围为f1f2、而本振1分别变为f1和f2时，情况会怎么样？这是一个很有趣的数字游戏，蕴含着一些内在规律，弄清楚了，对DIY绝对有好处！对于一部SSB收发机而言，当晶体滤波器的范围为f1f2时，本振1应分别变为f1和f2而不能改变，要改变收发频率，一般仅仅需要改变本振2。当本振1分别在f1和f2变化时，在同频段内可以得到上或下边带信号，这两个信号的波谱范围是一样的，但分别对应于两个不同频点的上/下边带。（看一下上面两个图的天线上面的括号内的表述）上面的分析是针对一次变频的机器而言，二次或多次变频的有所不同但分析方法基本相仿。BG6EC:平衡调制可以由平衡混频器实现的。平衡混频器的原理非常简单，就是一个可以实现线性乘法的器件或电路。如果学过高中数学，肯定对三角函数中的积化和差公式有印象。cosAcosB(cos(A+B)+cos(A-B)/2根据这个公式可以清晰的看到，平衡混频器使两个输入信号进行线性乘法，其输出信号就是输入信号的和频与差频。理想的平衡混频器不会有其他输出成分。但是很遗憾，这个世界上没有完全符合理想模型的器件。任何实际的器件或电路都会有其他成分输出。比如泄漏载波输出。漏载的强度与具体电路的设计和调试情况密切相关。一般具有平衡混频器这样结构的器件或电路不作什么特殊处理应该对载波输出有10dB以上的抑制，稍作处理可以达到20dB以上的抑制（象专用的混频器），经过精心调整可以实现高达4050dB的抑制。象SBL-1这样的器件应该至少可以实现40dB的抑制。一般应用已经无需额外的调整了。载波抑制情况与具体的工作条件也是有关的，但绝对不是说“有调制信号时,平衡电路才起逆制作用”。BA5RW:一般采用晶体电容梯形边带滤波器的电路都好不到哪里去。带内波动（通俗的讲就是通带内的特性不平坦引起的起伏变化）和边沿的斜率是一对矛盾。通常意义上滤波器带宽是指与峰值比较衰减到0。7倍之间的宽度，单边带的要求是2。1KC到2。7KC即可，这其实不难解决。但要保证边沿特性的陡峭却没那么容易。比如去年我自己设计实验的AW03H手持QRP电路中采用的USB边带滤波器3DB（也就是对应0。7倍峰值带宽）带宽是1。8KC到2。1KC之间（抽查），而40DB左右的带宽在6KC到8KC之间，并且到了这一阶段频率较高的一边呈缓慢下降的趋势，频率较低的一边则呈接近垂直状态，也接近一般单个晶体工作于等效LC并联状态的曲线形状，这样刚好适合平衡度不好的MC3361最大限度的克服载漏。比较理想的晶体滤波器的制作方法可能还是差接桥形晶体滤波器。但要定做晶体和电感不适合业余DIY。日本爱好者普遍使用10MC以上的晶体做串接梯形滤波器，我用12。8的试验过，曲线不错，这种选用的理论根据估计和晶体自身带宽的固有百分比有关，比如低频单个的带宽窄，几个串接后带内波动大，10MC以上刚好等。但还有其他的应用障碍因素，我没有继续做太多的实验，已是题外话了。以上是我个人的通用边带滤波器实验介绍，也希望其他爱好者能聊聊自己心得。关于LSB与USB的收信问题。 -SSB分为LSB与USB，若基频为F，语音频率为f，则LSB为F-f，USB为F+f.但问题是，实际上电台在LSB时，无论设何频率上，是收不到USB的。可我分析确有这样的可能： 设想收一个F-f的LSB信号，可以将F-f看作：(F-2f)+f,即当作USB信号，此时电台设到频率为：(F-2f)，且设为USB模式，则可以接到了！这个问题应如何想才对啊？ 若要收7.050的LSB信号，设语音带宽2K，是否是将VFO设到17.760，变频后出来是10.6M的中频信号，经晶体滤波（BPF为：10.6M-10.602M），BFO差拍后还原声音 以下分析，按USB方式，也可以收到7.048的USB信号，如图：问题是这样,语音音频是一组频率,不是一个单音频信号,所以你假设语音音频是f这是错误的.应该假设语音音频的范围是20Hzf,也就是带宽约等于f.这一组频率你可以用一组函数来替代A=A(f1)+A(f2)+A(f3)+.其中的f1/f2/f3都是单音频信号,介于20Hz和最高频率f之间回过头来你用F+2f-A来还原声音,你会发现你收听到的音频信号的符号是与原始的声音相反的所以如果在LSB模式收听USB信号,或者在USB模式收听LSB信号,听到的是与真实声音互补的信号,无论怎样调谐,都只能有一个单音频被还原,整个带宽上其它频率信号都是反向的,不能还原成可以理解的语言.CW就不存在这个问题,因为可以认为CW的音频信号是1khz单音频信号,所以如果在7.023M上有一个CW信号,无论使用7.022M还是使用7.024的拍频信号,都能还原出来一样的滴滴答答的声音来.所以CW模式没有LCW和UCW这样的说法的.但是如果在7.0235M上有一个QRM的CW信号,那么你用7.022M与使用7.024M做拍频的效果就不一样了,收听到的QRM信号一个是500Hz的,一个是1.5KHz的.如果把上面的两个CW信号理解成为SSB信号一组频率中的两个,你就可以理解,LSB和USB模式接受到的语音是不同的,只有一种模式能够还原成原始的声音,另一种模式一定不行的.问：7.050的LSB 带宽2K则信号为7.050M-7.048M之间。VFO=17.650,则17.650-7.050=10.6M 17.650-7.048=10.602M，能通过晶体，进入下级BFO7.048的USB 带宽2K则信号也为7.050M-7.048M之间。VFO=17.650,则17.650-7.050=10.6M 17.650-7.048=10.602M，能通过晶体，进入下级BFO这种情况如何分析 ？确实如你所说,都能进入下级,因为在还原成为音频之前,LSB和USB的载波信号是看不出任何差异的.只要带宽合适,就都能被接收/放大/通过选频/滤波.只不过其中承载信号的方式是不同的.仔细算了一下，这种说法是正解 一个没搞得清的SSB问题用的NE602装接收机，它的6脚接有一4MHZ晶振，晶振串L4线圈的话是下边带LSB，接电容时是上边带USB，那么调试时晶振串L4线圈的话是LSB，应调NE602的7脚到4MHZ的下边3.99920对吗？还是调到4.00020才是呢？超外差式单边带接收机的工作程式：对于超外差接收机来说，就不能不谈到频谱倒置的问题，至于其他的变频中放和普通的超外差原理上是一样的，这里就不赘述了。超外差接收机的工作程式有两种，差频变频方式与和频变频方式。对于和频变频器产生的中频来说，数学关系比较单纯，它不会改变信号的特征。简单的说，接收到的LSB信号，经过和频变频器后产生的中频仍然是LSB信号。但是对于本振频率高于接收频率的差频变频方式的电路来说，情况就完全不同了。经过差频变频器产生的中频信号将是和接收到的信号边带相反的，即所谓的频谱倒置。简单的说，接收到的LSB信号，经过变频后产生的中频将是USB信号。那么在进行单边带解调时，就必须按照USB信号的特点来进行选择BFO的频率才能正确解调出我们希望的有用信号。我是没理解下面的一段：“但是对于本振频率高于接收频率的差频变频方式的电路来说，情况就完全不同了。经过差频变频器产生的中频信号将是和接收到的信号边带相反的，即所谓的频谱倒置。简单的说，接收到的LSB信号，经过变频后产生的中频将是USB信号。那么在进行单边带解调时，就必须按照USB信号的特点来进行选择BFO的频率才能正确解调出我们希望的有用信号。”是不是指的调本振时相反？要收LSB就要调成4.00080？如果读者把前面的信号频谱的段落都看明白了的话，应该可以理解频谱倒置的关系。我猜您没弄明白我说的本振和BFO指的是什么吧？本振：指的是11.0592mhz的晶体产生的频率。BFO：指的是4MHZ晶体产生的频率。对于采用11.0592和4MHZ晶体组合方式产生7MHZ下边带（LSB），4MHZ的晶体频率（BFO）要调整到3.998MHZ左右，如果要产生7MHZ上边带（USB），则4MHZ的晶体频率（BFO）要调整为4.002MHZ左右。麻烦老师再解释一下，4MHZ晶体产生的频率有两个，串电容变4.001为上边带，串电感变3.997为下边带，是否发信就接电感让它变3.997，发到空中就是USB，接收时拨开关到串电容处，BFO变为4.001收USB，让它再变为LSB. 我对SSB理解不好，只在装机过程中边做边学，因为此机在4MHZ的NE602的6脚装一4MHZ晶振，晶振接一开关，分别接一电容到地，另一边接一电感到地，看了你上面的图，由LSB变到USB，有相反理论，因此才有此理解，无线电基础差，请多多指教。能否再说得明白一点，开关K接电感？电容？NE602的7脚频率要调到大约多少？能正常收发就行。因为我现在的机在接电感后，调到3.99930处，声音变得尖尖的，听起来不大清。是这样的,上面的电感是让起工作在下边带,电容是让其工作在上边带,你的声音发尖,是因为解调出来的声音频率高,如果调磁芯不行,我建议你把电感线头拆开,如果发尖,就多绕几圈,声音发闷,就减少几圈,这是因为绕制环境影响,和标准有差别!次方法100%管用,我做过这么多了，都这样调的,很轻松!我们在7兆如果 你接电感的情况下,受到的肯定是下边带,不会是上边带,上边带1%的人用,但是你也不一定回遇上!调试好后,如果能收到国内的电台,那么是下边带无疑!能不能暂时将将频率计丢开？我最初安装套件的时候没有用过频率计。用一个很简单实用的办法：不用管4M的晶体工作在什么频率，只要他接在电感一边就行了，接收到信号后，再调一调电感，使接收到的信号清晰就可以了。将这一步做好了，机器的接收部分就算是基本成功了。接收和发射都接在电感一边。因为在7M业余段工作，用不着上边带。所以不必考虑上边带的安装，也就是说不用安装电容。这样是不是简单了？一般来讲，接收做好了，发射不需要太多的调整。您搞过AW03H，NE602原理和那是一样的啊？好，做一道数学题：注意理解每一段带标号的话，哪段不知道就提问哪一段。1、设接收目标信号为7。059MC/LSB信号，这个LSB信号实际可用7。059-FS表达接收信号的频谱特征，其中FS就是音频信号在300到3KC之间。所谓下边带就是以载频为中心减去音频的那一系列频率信号。2、为分析方便现在设中频为4MC，故变频本振应为7。059+4=11。059（MC）。接收第一道工序是用本振减接收目标信号：11。059-（7。059-FS）=11。059-7。059+FS=4+FS。注意罗，这个时候的中频边带信号是以4MC为中心加音频信号，依据上下边带定义，成为4MC/USB信号了。这样一来，3K带宽的边带滤波器的中心频率必需是4MC+1。5KC，简单的说这个滤波器最低端只能通过4MC，最高端只能通过4MC+3KC的频率。3、为了恢复音频FS，此时恢复本振必需是4MC，得：（4MC+FS）-4MC=FS。我想您的理解可能栽在了恢复本振的取值上。业余制作的滤波器通带具有很大的离散性，所以不能用简单的数值来考量，只能通过信号源或接收实际来调试，我在AW03H说明书中有详细的应用本机本振做信号源，用本机功放和1N60组成的简单高频电压表做检测的调试方法频率计是不能用来调试单边带本振位置的，其中涉及分布参数对MC3361和NE602等本振外围电路的影响看来你对机器的信号流程不是很清楚,IC里面包含振荡和混频的功能,线路图上标IC2是本振(VXO),IC1是差拍振荡(BFO),这里BFO工作在下边带(3.99XX),本振是11MHZ,中频是4MHZ,接收信号是7MHZ(因为只为大概说明一下,就不用小数点了).接收的时候是信号经过天线通过选频Q1高放再送入IC2混频的,11MHZ-7MHZ=4MHZ,因为是取差频,所以由于频谱倒置的关系,原来接收到的LSB信号会变成USB,USB经过4MHZ的晶体滤波器送到IC1与BFO混混就可混出语音信号了.发射时就是上面的逆过程,你按发射,继电器就会吸合.这时后你的话音就送到了IC1与藏在里面的BFO混频,产生的4MHZ的调制信号(USB)经过晶体滤波器出来USB信号,4MHZ USB信号再送到IC2和里面的本振信号混频(11-4=7),由于是取差频,因为频谱倒置的关系,原来的USB就变成 LSB射频信号,再送到后面放大再放大从天线出去啦.出去的当然是LSB信号了.这里面那些边带转换是由于电路设计本身就需要这样的,并不是人为加个开关,接收时打到USB,发射时又要打到LSB. 这里:1.这种晶体滤波器其实是上下边带都可以通过的.2.通过设定BFO的频率(3.99XX 4.00XX)就可以使整机工作在LSB或USB,你选择了边带工作模式,接收到LSB信号,发射出去就是LSB,接收到USB再发射出去的就是USB.3,BFO的上下边带工作,对应的是你要收发的边带模式,不要和信号流程里的边带转换搞混了.列位老师,小弟一知半解,班门弄斧实不该,不对之处请打击得轻一点. Variable-Frequency Oscillator 可变频率振荡器 做为电台第一级变频级本地振荡器的可变频率振荡器，是能决定发射频率和接收频率第一中频的电路。BFO拍频振荡器,CW：Continuous Wave，等幅报调制方式HF：High Frequency，高频频段，也就是短波波段，无线电频谱中330MHz的一段VSWR：Voltage Standing Wave Ratio，电压驻波比VFO：Variable-Frequency Oscillator，变频振荡器，用于产生混频电路需要的信号BFO：Beat-Frequency Oscillator，差频振荡器，用于产生差拍检波需要的差拍信号IF：Intermediate Frequency，中频RF：Radio Frequency，射频，发射电路AF：Audio Frequency，音频DDS：Direct Digital Synthesis，直接数字合成，在宽频带范围产生稳定波形的技术一、 设计背景加入火腿行列已经接近一年时间了，一直在玩U/V段手台，和本地HAM通联。偶尔爬山的时候带上八木DX一下，或者买一些铝管、传输线在家做做天线，但通联范围也都有限。因为各种条件的限制，我也没有时间和财力去搞EME、卫星转发，更没有精力去捕捉流星转发、大气波导或者E层转发。因此，随着时间的推移和知识的积累，对短波的兴趣越来越大。年前在网上千挑万选，终于选定了一款非常适合我的短波机：IC-703+。但是给各个商家打电话的结果却很是让人闹心：本地的卖家全都没有货，需要预定，但是对预定的机器的参数完全不了解，DSP、滤波器、6m频段一概不知；外地倒是有几个卖家有现货，但是同样对技术参数完全不了解，所以根本不敢买。好不容易联系到北京一家卖家比较专业，可是因为到了年底了，快递公司都放假了，买不成！新年放假在家无聊，产生了很强烈的DIY短波机的念头，一方面是因为无事可干，浪费时间可惜，另一方面也想通过DIY学习更多的知识，于是马上行动，计划利用假期，先进行分析和设计工作。年后赛格开门，就采购物料、打板，动手制作。在网上查了一些资料，发现有好多HAM已经DIY了很多种类的短波机，甚至有套件出售。参考他们的电路和文章，我获得了很多的启示，慢慢感觉到DIY一个全模式的短波机不是一个简单的事情，于是决定从DIY最简单的CW收发信机开始。二、硬件总体方案a)设计思路因为数字电路比较容易设计和调试，所以设计中尽可能使用数字电路，非用模拟电路不可的地方才用模拟电路。硬件设计尽力考虑通用性和功能的可实现、可扩展性，具体功能的实现尽量用软件实现。改变DDS电路的型号，可以产生高于160M的信号，能够有效覆盖144MHz频段，但是因为频段范围太宽，对设计要求太高，所以本次DIY的短波机只考虑HF和6m频段，硬件设计可能会覆盖2m波段（试器件采购情况而定），暂不考虑70cm频段。设计电脑接口是为了在6m/2m波段进行EME或者卫星通信的时候，可以自动进行多普勒频移计算和校准的。为了避免干扰，所以中频频率要尽量在接受频率范围之外，如果二次变频的话，势必导致第一中频不是固定的，例如30MHz以下波段的中频设置为33Mhz，30MHz以上波段的中频设置为10.7M，这就导致了中频滤波电路很难设计，无法兼顾两个频率。同样的道理，也无法在不影响性能的前提下实现中频转移功能，所以当前设计中只实现一次变频，并且固定中频为455KHz。b)模块功能框图二、 如上图，从天线感应出来的电信号，经过9018三极管高频放大之后，注入到AD831混频器中，在混频器中与VFO产生的本振信号进行混频，调整本振的频率，使之比要接收的频率高455KHz。混频产生的两个频率之和、差以及多次谐波，经过455KHz的中频滤波器之后，滤掉其它频率，只剩下单纯的455KHz中频信号。中频信号与BFO模块产生的差拍信号一起输入到SA614混频器中进行差拍检波。调整BFO输出频率为456Khz，与中频信号有1KHz的差频，则经过差拍检波之后，得到包含1KHz音频信号在内的一组频率，经过音频滤波之后（图上未画出），得到纯正的1KHz音频信号。音频信号分成两个分支，一个分支提供给LM567进行载波检测，另一个分支经过线性放大，经过喇叭还原成声音信号。LM567载波检测的输出信号既可以控制一个工作指示灯，也可以控制一个音频信号发生器，产生音频信号，经过放大输入到喇叭。通过软件的控制，可以选择使用差拍检波产生的音频信号还是使用音频信号发生器产生的音频信号来驱动喇叭。 再看发射部分，电键可以配置成为自动模式和手动模式，电键的按键信号经由I/O引脚输入到单片机，单片机检测到按键信号之后，一方面控制另外一个音频信号发生器，产生与按键同步的音频信号在喇叭中播放，另一方面控制DDS电路产生发射信号，射频信号经过两级放大之后，由天线辐射到空间。系统的收发转换，有单片机控制电子开关控制，电子开关使用的是74VH*066电路。整个系统另外配有显示屏、按键、电脑接口等附件，用于方便地设置和显示各类数据信息。c)各模块详述i.高频放大模块第一混频电路AD831要求输入信号的强度要大于-10dbm（LO是这样的，RF未知），也就是说要达到1/10mW的功率，或者70mV的电压，才能够被识别。直接从天线上感应出这么强的信号是非常困难的。为了提高接收灵敏度，在混频前用9018高频三极管做一级高频放大。在可能的情况下，可以考虑在高频放大模块进行简单的选频，对提高接收灵敏度应该有很大好处。但是由于带宽范围太大，可能不好设计。如果针对不同频段（7/14/21/28/50MHz）采用不同的选频电路，可能又会导致电路过于臃肿。这将是设计的一个难点。ii.本振模块本振模块VFO利用Analog Deveice公司的DDS电路来实现，初步考虑使用AD9951，可以有效覆盖144MHz频段。利用单片机通过串行接口对DDS芯片进行控制，可以精确调整本振的输出频率。和VFO类似，BFO模块也是利用DDS电路来实现的，因为BFO模块只是为了差拍检波器提供一个恒定频率的信号来和中频信号产生一个音频频率差，所以BFO可以用比较廉价、带宽不大的DDS电路就可以了，例如AD9850。发射电路的射频信号，也是由VFO模块产生的，通过电子开关进行切换。这里可能有一个麻烦，就是收发转换都要通过单片机对VFO模块进行编程，来产生不同的频率（即使是收发同频，本振频率和收/发频率也有455KHz的频差）。这种操作方式将带来一定的时延，时延的大小视DDS芯片和单片机的性能而定，需要仔细计算出大致的时延，是否在可容忍的范围之内。如果时延不能容忍，将不得不为发射电路单独使用一个DDS电路，这样的话，可以考虑将VFO、BFO以及发振荡电路合起来，使用一个单芯片4路DSS芯片AD9959来实现，这样*的钟振等器件的用量都可以节约，整体比较下来，成本会有所下降。iii.混频模块混频使用的是非常成熟的AD831混频电路，250MHz的带宽足够覆盖HF和VHF业余频段。AD831还内置了一个输出放大电路，保证混频输出的中频信号有足够的强度。iv.中频滤波中频滤波是一个很麻烦的部分，由于没有办法设计一个可编程的中频滤波器，所以系统只能设计成一次变频和固定中频的，选用现成的中频滤波器进行中频滤波。曾经尝试利用PLL电路和VXCO压控晶振设计出可编程的中频滤波器，具体思路是利用PLL电路来筛选混频之后的中频信号，PLL的频偏控制信号输入到压控晶振，形成负反馈来调整PLL的参考频率，使得特定中频信号附近很窄的一部分带宽的信号才能够被筛选出来。但是这种滤波电路有很大的限制：1）只能工作在CW模式，无法工作在SSB等有载波信号的模式；2）PLL电路的频率设置受限于参考频率和分频寄存器的最大位数，没有DDS电路的频率设置精细；3）压控晶振的调整范围通常是100KHz，范围太宽，要想得到很窄的带宽，必须精确控制动态电压在一个很小的范围，电路实现比较困难。由于以上原因，觉得这种想法离实用还有很大差距，所以暂时还是一次变频、固定中频，使用现成的中频滤波器进行中频滤波。v.差拍检波模块差拍检波的原理实际上还是混频，通过差拍频率和中频频率混合，利用其差频产生音频信号。本设计使用SA614A混频器来实现差拍检波功能，差拍频率由BFO模块提供，前面已经叙述过，BFO也是由DDS电路实现的。经由SA602A混频产生的混合信号，经过音频滤波（图上没有画出来）之后，得到比较纯净的1KHz单音信号。由于对SA614A的特性不