WR—G33DDC型無線電監測接收機原理及故障處理

張雁

【摘 要】本文介紹了WR-G33DDC型無線電監測接收機的結構原理，比較了與之前幾代無線電接收機的結構區別，并分析了WR-G33DDC型無線電監測接收機的軟件功能及常見的故障處理方法。

【關鍵詞】接收機；軟件無線電；原理；故障

WR-G33DDC型無線電監測接收機基于國際最新的軟件無線電技術，采用射頻直接采樣和數字下變頻技術，接收頻率范圍為9KHz—49.995MHz。我臺采用WR-G33DDC型無線電監測接收機實時監測本臺發射機播音頻率，為我臺廣播發射質量監測工作提供了有力的技術手段。

1 WR-G33DDC型接收機結構原理

傳統的接收機將接收到的射頻信號，經過模擬元器件，如調諧電路、放大器、濾波器、混頻器以及振蕩器的處理后產生中頻信號，中頻信號經過解調器解調，輸出音頻信號。所用的處理過程均采用硬件實現。隨著軟件無線電（SDR）的發展，產生了第一代SDR接收機。

第一代SDR接收機的軟件功能僅局限于兩個方面：一是，為用戶提供方便的操作界面；二是，通過計算機聲卡來進一步處理解調后的音頻信號。接收機的濾波功能、解調功能仍依靠硬件實現。即使這樣，第一代SDR接收機仍被視為無線電接收機與計算機的第一次結合。第二代SDR接收機采用了模數轉換器（ADC），中頻信號經過模數轉換器變為數字信號，隨后進入計算機進行數字信號處理（DSP），依靠軟件完成包括信號濾波、解調功能。基于DSP的濾波器相比模擬濾波器更加精確，同時濾波器通帶可以連續變化已匹配接收信號帶寬以及最大程度的提高信噪比。基于DSP的解調方式為接收機增加新的解調模式提供了便利，只需進行簡單的軟件編程，而硬件無需改動便可實現。第二代SDR接收機的另一個優點是可以將中頻信號的實時頻譜顯示出來，用戶不僅能聽到信號聲音還能夠看到信號及相近頻率信號的頻譜。

WR-G33DDC型無線電監測接收機采用數字下變頻技術，將第二代SDR接收機中的本機振蕩器和混頻器用數字下變頻器（DDC）取代。數字下變頻器可進行軟件重構，從而減少了純硬件電路，模數轉換器也比第二代SDR接收機更接近天線端。WR-G33DDC型無線電監測接收機的原理框圖如圖1所示：

圖1 WR-G33DDC型接收機原理框圖

天線接收到的無線電信號經過阻抗匹配電路后，先進入接收機內部衰減器，以降低信號電平，避免信號過載。衰減器的可調范圍為0-21dB，可通過軟件設置為手動調節方式或自動調節方式。預選器中配置了各種用戶可設置的濾波器，用于濾除與接收信號頻率臨近的干擾信號，減少信號過載和互調失真，增強了前端接收性能。信號通過預選器后進入低噪聲、低失真的兩級放大器。用戶可根據需要將第一級放大器（前置放大器）設置為“可用”或“不可用”，前置放大器能夠增加信號電平大約10dB，可以從強噪聲中提取微弱信號。信號經過兩級放大器后進入抗混疊濾波器，之后進入16位模數轉換器，抽取速率為100MSPS，為之后的數字下變頻器（DDC）提供穩定的數字信號。數字下變頻器的功能相當于混頻器、本機振蕩器及濾波器的功能，只是輸出的不是模擬中頻信號，而是數字信號，為了便于理解，這里將下變頻器輸出的信號仍稱之為中頻信號。中頻信號通過USB接口進入計算機，通過軟件實現對數字信號的濾波、解調、信號電平測量、靜噪、噪聲消隱、音頻濾波處理，處理過程中沒有線圈、振蕩器、二極管、電容等模擬設備。

數字下變頻器的應用是WR-G33DDC型接收機區別于以往接收機的核心構件，減少了模擬硬件設備，將AD轉換器更加靠近天線端，同時計算機軟件可實時記錄數字下變頻器帶寬內的所有信號頻譜，隨時可實現“重新接收”帶寬內任何信號。數字下變頻器的最大帶寬為4MHz。

2 WR-G33DDC型接收機應用

2.1 性能指標

WR-G33DDC型接收機采用射頻直接采樣，配置了可切換的低噪聲高線性度的前置放大器，濾波器帶寬連續可調，最小步進1Hz。接收機具有50MHz實時頻譜分析儀、4MHz帶寬的DDC頻譜分析儀及音頻頻譜分析儀。接收機可同時解調3個信道，并分別進行錄音。接收機具有高靈敏度（1.12μV AM、0.20μV SSB、0.109μV CW），高IP3（+31dBm），以及高頻率穩定度（0.5ppm）。接收機噪聲系數14dB，相位噪聲-145dBc/Hz

@10KHz，RSSI精度2dB，RSSI靈敏度-140dBm。

2.2 功能介紹

2.2.1 軟件界面

WR-G33DDC型接收機軟件界面如圖2所示。主要由虛擬接收機（3個）、信號強度監測區、解調模式及參數設置區、DDC頻譜顯示區、解調頻譜顯示區、寬帶頻譜顯示區構成。

圖2 WR-G33DDC型接收機軟件界面

1）虛擬接收機（3個）

軟件界面提供了3個虛擬接收機，當前選擇的虛擬接收機以高亮色顯示，當其它兩個虛擬接收機的接收頻率也在當前DDC帶寬內時，3個虛擬接收機能夠同時運行。3個虛擬接收機的頻譜在DDC頻譜中同時顯示，解調后的信號能夠根據用戶需要分別錄音或播放。虛擬接收機的頻率輸入可通過其下的頻率設置框完成。

2）信號強度監測

信號強度監測表用于指示在解調帶寬內信號的電平峰值、有效值和平均值。測量的數值類型和數據單位以高亮色顯示。指示的信號強度值已經補償了由接收機內衰減器和前置放大器對信號強度的影響，因此信號強度值表示的就是天線實際接收到的信號強度。

3）解調模式及參數設置

軟件提供多種解調模式，分別為AM、AMS、LSB、USB、CW、FM、ISB、DSB、DRM、FSK以及UDM（用戶自定義模式）。選擇解調模式后，可根據需要設置具體的解調參數。主要有通帶設置、解調帶寬預置、AFC、邊帶選擇、音頻濾波器通帶設置、去加重設置、音頻錄音設置、存儲路徑設置、帶阻陷波設置、靜噪設置、增益設置以及消噪設置。

4）DDC頻譜

DDC頻譜帶寬為20kHz至4MHz，可通過“DDC BW”下拉菜單設置。DDC頻譜顯示的是最后抽取過程的信號頻譜。DDC帶寬設置的越寬，計算機CPU占用越多，對于配置較低的計算機，過寬的帶寬設置可能造成計算機死機。DDC帶寬為20kHz時，已足夠保證標準的射頻信號解調質量不會降低。DDC頻譜具有記錄功能，可以將DDC帶寬內的所有信號的頻譜數據記錄下來，供以后分析。DDC頻譜區能夠實時顯示信號的ADC速率、DDC速率、解調速率、音頻速率等監測數據。

5）解調頻譜

用戶可通過“DEM BW”下拉菜單設置解調帶寬，在DDC頻譜和解調頻譜中的灰色區域均表示的是解調帶寬。用戶應使解調帶寬盡可能窄的覆蓋所接收信號的頻譜，以獲得最好信噪比。解調頻譜也具有記錄功能，但與DDC頻譜記錄功能不同，此處記錄的是解調后的音頻信號，可同時對3個虛擬接收機的接收的信號分別記錄。解調頻譜區能夠實時顯示信號的ADC電平、頻偏、調幅度、總諧波失真等參數。

6）寬帶頻譜

WR-G33DDC型接收機作為中短波接收機，監測頻譜范圍達到30MHz，但其具有高速模數轉換器，頻譜范圍最大可達到近50MHz，但接收機的靈敏度在達到45MHz時會有所降低。寬帶頻譜中實時顯示了帶寬內所有信號的頻譜，頻譜中的灰色區域表示的是DDC帶寬。

2.2.2 運行圖配置

軟件提供按運行圖錄音功能，此項功能對能夠根據用戶需求，通過設置頻率、開始時間、結束時間、周期、解調模式、解調帶寬、靜噪等參數自動對指定的頻率信號進行錄音，方便后期分析。

3 WR-G33DDC型接收機維護

WR-G33DDC型接收機使用中常見的故障有下幾種：

3.1 故障現象：接收機軟件運行正常，但沒有節目聲音

處理方法：①查看解調頻譜中是否有接收信號的電平，如果沒有，查看天線連接頭是否可靠；②如果有，查看軟件中“Audio”標簽內的“Mute”按鈕是否按下，并檢查音量是否調到中間位置；查看“Gain”標簽內的“AGC”是否啟用，并調整到“中速”；關閉“Squelch（靜噪）”標簽內的“squelch”功能。

3.2 故障現象：能聽到節目聲音，但聲音失真

處理方法：①確定“Gain”標簽內的“AGC”啟用，并調整到“中速”；②調整中“Audio”標簽內的“Gain”參數值，如果值過大，會造成音頻信號失真；③如果信號強度監測表顯示“ADC CLP”，應調整衰減器的衰減參數降低信號電平。

3.3 故障現象：能聽到節目聲音，但軟件出現運行速度慢，界面波形顯示不流暢的現象

處理方法：CPU負擔過大，可通過以下措施降低CPU使用率。①關閉其它不相關的運行程序。②在“Option”菜單中減小“Demodulator Filter Length”參數值。增加濾波器長度會改善接收機的選擇性，但同時會占用更多的CPU資源，應適當減小濾波器長度，使CPU負載低于30%。③適當減小DDC帶寬。

3.4 故障現象：能聽到節目聲音，但噪音大

處理方法：①關閉衰減器，關閉RF濾波器或設置為自動狀態；②檢查天線連接頭是否緊固、天線線纜是否破損。如果斷開天線接頭，噪聲沒有明顯降低，可能是由于天線引入了周邊環境噪聲。應改進接收天線，盡可能的遠離計算機，最好架設室外天線。

[責任編輯：王楠]