從JRS系列中頻發信機淺析發信機發展技術路線

任超 蘇桂淮 周潤根

摘要：本文介紹了中頻發信機JRS-503E和JRS-853的基本原理與構造，著重對比了兩款發信機的不同，由此分析近幾十年發信機的發展與革新。

關鍵詞：中頻發信機；JRS-503E；JRS-853；海岸電臺

JRS系列中頻發信機是由日本無線株式會社生產制造的，專用于海岸電臺進行中波頻段業務信號發射的發信機，其工作頻段在400KHz-550KHz之間，可工作于調頻報模式，多被應用于播發NEVTEX業務。目前天津海岸電臺共擁有兩種型號的JRS中頻發信機，型號分別為JRS-503E和JRS-853，兩款發信機發射功率均為5KW。其中JRS-503E型發信機為天津海岸電臺于1986年引進，而JRS-853于2015年引進。兩款發信機研發時間差距較大，雖然在功能上極為相近，但在構造上兩款發信機存在著很大差異。對比這兩款發信機，能夠在側面上反應出近幾十年陸基發信機的一些發展變革。

1、JRS-503E發信機的基本原理與結構

JRS-503E發信機的基本原理是激勵器輸出峰峰值為1V的射頻信號，該信號送給激勵電平調節器，通過調節器來實現高、中、低功率的變化，并將調節后的射頻信號送給半導體功率放大器，放大器推動射頻信號放大至2W后輸出，2W信號再經過末級功率放大器最終放大到5KW。

結構上JRS-503E發信機主要由上部的控制部分、功放部分，中部的激勵器與下部的電源部分組成。

控制部分主要控制發信機工作狀態，所在位置包含內部的控制電路和告警電路；外殼部分有按鍵來加載高壓，切換發信機的功率、頻率；控制部分上部含有兩塊指針式功率表，分別指示發信機的發射功率和反射功率；控制部分含有報警消除按鍵，按鍵底部有報警指示燈，當發信機發生運行故障時，指示燈亮起并發生蜂鳴告警，長按報警消除按鍵可消除告警。

功放部分主要包含發信機功放電路，其內部主要空間為金屬陶瓷四極管及其管座占據，頂部有直通四極管的風冷裝置。

中部為激勵器所在位置，內部電路可產生用于功率放大的2W射頻信號，激勵器底部裝有滑軌，便于維修人員抽出進行維修。

下部為整部發信機的電源部分，以三相380V電源供電，進行轉換后為發信機內部各電路提供其所需的交直流電壓。

2、JRS-853發信機的基本原理與結構

JRS-853發信機的基本原理是激勵器的射頻信號發生器將信號輸出給四個完全一樣的功率放大器，四個功率放大器將激勵器的射頻信號分別放大（最大可至1.25KW），之后再將四路信號輸出給功率組合器；組合器單元將四路輸出進行合成，作為額定功率輸出（最大5KW）。

結構上JRS-853發信機呈現明顯的分層結構，從上至下依次為功率組合單元、激勵器、接口單元、功率放大單元以及電源單元。

功率組合單元位于發信機最上層，內部電路可對四個功率放大單元的輸出功率進行合成，可就近通過頂部饋線接口輸出給天線。該單元還具有射頻檢測電路，可檢測發信機正向功率和反射功率。

激勵器由射頻信號發生器、調制電路和控制/顯示部分組成。其中射頻信號發生器輸出信號驅動四個功率放大器，控制/顯示部分可控制發射機并顯示其工作狀態至數碼顯示屏上。

接口單元與四個功率放大單元、組合器單元和激勵器連接，是以上單元之間的轉接過渡，以保證發信機內部接線的安全有序。

四個功率放大單元是發信機的功放核心，其電路構造完全相同，彼此之間線路獨立。

最下部的電源部分以三相380V電源驅動，為JRS-853發信機內部各單元提供穩定供電。

3、兩款發信機對比

對比兩部發信機，可以發現這兩款中頻發信機具有許多不同之處。

3.1生產工藝

JRS-503E發信機功率放大主要依靠的是電子管放大。功放采用的末級功率放大器由功率放大管及輸出匹配電路組成，其中功率放大管使用的是一款金屬陶瓷四極管，采用的是碳化釷鎢陰極，四極管通過加熱產生熱電子，放大功率可直達5KW以上。

JRS-853發信機則是一款全晶體管發信機，采用的是晶體管多級放大模式，依靠多個功率放大電路的功率合成來彌補單個晶體管功率放大倍數低的問題。

電子管通常壽命較低，使用一兩千小時后某些技術指標明顯下降。此外，電子管放大器耗電高，又常常工作在甲類狀態，更降低了效率。

晶體管電路相比電子管電路具有集成度高，體積小，能效效率高的優勢。晶體管電路自動化程度高，更便于模塊化制板，廠家便于生產發信機備件，使用者便于對發信機部分電路拆卸更換。同時晶體管電路內部電路驅動電壓一般在幾十伏之內，檢修時相比電子管更為安全。

3.2發信機結構

結構上JRS-503E發信機內部電路處于同一腔室內，電子器件間沒有明顯的電路分界，彼此之間不僅容易發生電磁干擾，電路發生過載時也容易損壞相鄰電路，這也導致發信機內部發生故障時查找故障源非常困難，需要進行整機排查。并且各電路無法單獨取出，在檢修發信機時，會經常發生問題器件被其他器件遮擋，不易檢測更換的問題。

JRS-853發信機在結構上非常清晰，各功能單元采用模塊化制作。功能單元電路被全部裝于一個金屬模塊中，互相之間連線用屏蔽信號線連接在金屬模塊的外部接口上，實現了彼此電路獨立，有效降低了電磁干擾。單個單元模塊重量相對較輕，在底部裝有滑軌，便于檢修故障時取出。

JRS-853發信機還利用功率合成的特點，將功率放大單元分為獨立的四個模塊，每個模塊故障均不影響其他模塊的正常工作。其中一個功率放大單元發生故障時，只需要取出故障單元，降低總發射功率，發信機仍然可以正常工作，提高了發信機的工作穩定性。

3.3發信機的狀態顯示

JRS-503E發信機的外部只有兩塊分別顯示發射功率和反射功率的功率表，缺乏觀察發信機工作狀態的數據顯示器件。

JRS-853發信機的激勵器上具有一塊數碼顯示屏，顯示屏不僅可以顯示發信機的發射頻率、發射功率、反射功率、駐波比、工作電壓等信息，同時該顯示電路與反饋報警電路相連接，在發信機報警時顯示出具體的故障信息，便于使用人員定位故障位置，提高發信機的維修處理效率。

3.4信號傳輸IP化

JRS-503E發信機的輸入信號通過串口接收的，頻率為1700Hz±85Hz的FSK信號。當信號在進行遠距離傳輸時，容易被系統中混雜的噪聲信號所干擾，雖然通過帶通濾波器可以過濾大部分噪聲信號，但對于輸入信號頻率相近的噪聲信號缺乏有效應對辦法。

JRS-853發信機可支持通過網線傳輸信號，網絡信號天生具有抗干擾，保密性高的優勢。將1700Hz±85Hz 的FSK信號轉換為IP數據包，通過網絡互聯設備進行數據傳輸，發信機接收后在內部轉換為原始基帶信號進行調制發射，解決了業務信號噪聲串擾問題。并且通過IP網可在服務器端獲取設備信息，更方便實現對設備的遠距離控制。

4、結論

通過比對這同一家公司設計制造的兩代中頻發信機，可以看出近三十年來發信機設計發展的脈絡：全固態集成電路完全替代了電子管器件，結構上各個電路功能明確，單元模塊獨立性強；在保證信號發射質量的前提下，發信機設計方向為保證發信機更為穩定的運行；新款發信機操作更為人性化，便于監控發信機內部運行參數；同時，信號傳輸積極運用網絡IP技術，利于信號傳輸與系統集成。不獨是中頻發信機，新款短波發信機也呈現出同樣特點。