無線電電路裝置和無線電通信設備分析

馬文輝

摘 要：本文通過無線電信號源、輸出設備天線、無線電發射設備、以及無線電接受設備四個方面展開無線電電路裝置和無線電通信設備分析論述。

關鍵詞：無線電;電路裝置;通信設備

引言：無線通信是由信號源、發送設備、輸出設備、接收設備、終端裝置組成，利用無線電磁波，以實現信息和數據傳輸的過程。

一、信號源

所謂信號源即信號的來源，它有不同內容的形式如文子、語言、圖像、電碼、音樂等。然后，發送設備將傳輸的信號轉換為對應的電信號，進行處理并以足夠的功率送入傳輸信道，以實現信號的有效傳輸，傳輸媒介（又名傳輸信道）是信號傳輸的通道，分為有線信道（天線）與無線信道（自由空間），最后接受設備把傳輸媒介傳輸的信息數據進行處理，還原出基帶信號。終端裝置把基歹信號轉換為原來的信號。概括為通過一個完整的通信系統，完成信號的傳輸。

二、傳輸介質

無線電的發明起源于電磁學的發展，19世紀末，在德國著名物理學家赫茲成功的在導線中激起高頻電流，在導線周圍測出電磁場，證實了電磁場的存在，在之后，波波夫利用電磁波，研制了世界上首臺無線電接收機，在無意間的一次實驗中，發現把導線接到金屬屑檢波器的一頭，再把檢波器的另一頭接上。經過反復驗證表明通過這種方式，信號傳遞距離劇增信號傳遞距離劇增，天線正式出現在人類視野中。天線是一種變換器，在無線電設備中有接收電磁波和發射的功能，是無線電裝置的組成部分和傳輸媒介，為發射機或接收機與傳播無線電波的媒質之間提供所需要的介子，在是自由空間中，它即把導行波改變成傳播的電磁或者進行相反的變換的過程，并且廣泛用于廣播、電視、通信、雷達、導航等無線電設備領域。天線具有的互易定理，定義為天線是所有電磁波來傳輸數據以及能量輻射的基礎，且通常情況下，天線存在可逆性的特質，表現在它既有接受天線的作用，又有發射天線的功能。例如在無線電通信、雷達導航、電視廣播等工程領域系統當中，然而在實際測量中，互易原理必須在一定條件下才能應用。首先，天線必須是線性的、無源的，如衛星電視接收天線，其饋源與高頻頭（LNB）為一體化的，不能用作發射。其次、收發系統阻抗匹配要良好。雖然待測天線和源天線之間存在多次反射，但由于自由空間傳播的衰減，這種影響并不嚴重。源天線、饋線、信號源以及待測天線、饋線及接收機，它們相互間的阻抗匹配是滿足互易原理的重要條件。最后，調換天線時，收發支路無有源器件，如功率放大器、低噪聲放大器、混頻器等。

天線的按其波長可分為超長波、長波、中波、 短波、 超短波天線五鐘形式，按其功能可分為發射功能和接收功能兩種形式，按方向性可分為全向和定向天線兩種形式，按用途可分為雷達天線、電視天線、通信天線、 廣播天線等多種形式，除此以外按其維數分為一維和二維天線兩種形式。除此以外還可以按照使用場合的不同劃分成基地臺、車載、手持臺天線三種形式。最后，用于解釋天線的特性參量有方向圖、方向性系數、增益、 輸入阻抗、輻射效率、極化和頻寬按其結構形式和工作原理可分為線天線和面天線等。

三、無線電發射設備

無線電發射設備是由一個能產生等幅振蕩的主震器或高頻載頻振蕩器（一般用30～450mhz）和一個產生低頻調制信號的低頻振蕩器組成的。而用來產生載頻振動和調制振蕩的電路，分為多揩苦蕩器、互補振蕩器和石英晶體振蕩器等。無線電發射設備是由頻率發生器、數字分頻器電路、控制電路、調制器以及高頻功率放大器等組成，如圖基帶信號處理電路包括了對來自于話筒（或各種音頻設備）的音頻信號的各種前端處理，如音頻放大、音頻濾波（將頻率限制在300～3400Hz）和可能需要的語音壓縮（幅度限制，防止出現過大的調制度）和預加重（用于FM發射機中）等;調制器用于將處理過的音頻信號調制到高頻載波上，不同的調制方式采用不同的調制器，在直接調頻中，調制器與載波發生器合二為一;高頻功率放大器將高頻已調波進行功率放大，使發射機的輸出功率滿足要求。發射天線是一種將高頻電信號轉換成電磁波的單元，對于發射機來說，它是一種負載。無線電發射裝置按電信號類別、電波頻率、發射機功率與調制方式等，分為電報發信設備、電話發信設備、廣播發射設備、電視發射設備和超短波調頻發射設備等多種類型。

四、無線電接收設備

接收設備是天線接收并解調無線電信號的無線電裝置的組成部分，主要適用在圖像定位信息、聲音，把發送設備發送的有用信號從眾多的信號中選取出來的裝置。例如我們隨處可見的無線電接收設備如電視機、收音機、GPS以及衛星電視接收機。接收設備能將天線接收到的無線電信號加以選擇、變換、放大，以獲得所需信息的電子設備。其組成部分是高頻、中頻、低頻放大器、變頻器和解調器。按接收信號的調制方式，它可分為調幅接收機、調頻接收機和脈沖調制接收機等。按接收信號的波長，它可分為長波、中波、短波、超短波和微波等接收機。

無線電接收機是用于接收無線電信號的通信設備。由于來自于空間的電磁波已經很微弱，且夾雜著大量的干擾與噪聲，因此無線電接收機必須具有放大信號、選擇信號、排除干擾以及對信號進行解調的能力。無線電接收機的類型大致有三種，分別是直放式、超外差式和超再生式，其中超外差式接收機的接收性能最好，工作也最穩定，因而在通信、廣播和電視接收機中被大量采用。

無線電接收機用天線接收無線電信號、從中選出需要的信號再轉換為聲音、圖像、電碼等的設備。主要元件有濾波器、電振蕩放大器、檢波器、揚聲器、電子顯像管等。有多種類型，如電報收信機、廣播收音機、電視接收機等。

五、結束語

綜上所述，通過對無線電信號源、輸出設備天（天線）、無線電發射設備、以及無線電接受設備的論述，能夠使我們對無線電通信技術進一步認識，對無線電各部分以及其發展、工作原理、技術分類等知識有進一步了解。

參考文獻：

[1]松下電器產業株式會社.無線電電路裝置和無線電通信設備：中國，CN99111857.X[P].2000-04-12.

[2]馮恒莉.基于單片機的自動粉刷裝置的設計與模擬實現[D].蘇州大學，2012.

[3]謝詩云.具有恒壓/恒流輸出特性的電場耦合無線電能傳輸系統拓撲研究[D].重慶大學，2017.

[4]王琦.軟件無線電臺射頻前端的電磁兼容設計與分析[D].南京郵電大學，2006.

[5]李進良，伍碧珊 《通信機世界》報社 編;主編.移動通信詞典.成都：電子科技術大學出版社.1996.第300頁.