中继台技术详解

中继台技术详解

一．中继台概述

中继台的基础概念

在无线对讲系统中，中继台对于增大通信距离，扩大笼罩领域扮演着极其重要的角色。是专业无线通信系统不可缺乏的重要设备。

中继台由收信机和发信机等单元组成。通常工作于收发异频状态，能够将吸收到的已调制的射频信号解调出音频信号传输给其它设备。同时，还能将其它设备送来的音频信号经射频调制后发射出去。上面提到的其它设备有各种系统利用的把持器，有无线接驳器等，也包含互联所需要的其它中继台。将中继台收到的信号直接通过自身的发射机转发出去，这是中继台最基础的利用。

因此，中继台必须能够全双工工作，即收发同时工作，并且发射时不能影响吸收机的正常工作。由于中继台工作的基础特点，再加上多台中继台组合一起利用的特点，对中继台的技术指标相对于移动台要有更高的和更特别的恳求。

除一台中继台组成的单信道惯例地面通信系统之外，还可以利用中继台经同轴电缆，功分器，架设多幅散布天线，实现楼宇、酒店等建筑物地下和地面的笼罩通信，此外多台中继台组成集群系统以及各种带状或星形结构的通信网。

中继台调试集成安装的指标直接影响到系统的通信距离和系统网络语音质量及功效。

二．中继台通信距离的工程计算

1．无线电波传输损耗工程实用公式

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

式中：F—通信工作频率(MHz)

h1—通信对象A点天线高度(m)

h2—通信对象B点天线高度(m)

d—A点和B点的通信距离(m)

上述实用公式仅限于VHF 150MHz和UHF 400～470MHz频段，并且地形起伏高度在15m左右，通信距离在65km领域内。

2．系统无线设备通信距离的计算(以下举例阐明)

(1)假设已知条件

a.系统工作频率：

TX 465MHz RX 455MHz

b.中继台参数和架设数据：

发射功率：20W (43dBm)

吸收敏锐度：-116dBm

同轴电缆损耗：2dB(1/2″馈管40m长、5dB/100m)

全向天线增益：9.8dbi

天线架设高度：30m

c.对讲机参数

发射功率：4W(36dBm)

吸收敏锐度：-116dBm

对讲机天线增益：0dBi

对讲机高度：1.5m

(2)中继台与对讲机的系统增益

在本例中，所谓系统增益就是对讲机发射信号给中继台吸收机容许衰减的最大值，若不考虑电缆损耗和天线增益的条件下：

系统增益(dB)=发射功率(dBm)-吸收敏锐度(dBm)

若考虑电缆损耗、天线增益的条件下,本例系统增益为：

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

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

=144.2(dB)

式中：Pt——对讲机发射功率

PA——对讲机天线增益

RA——中继台天线增益

CL——同轴电缆损耗

RR——中继台吸收敏锐度

(3)如果系统增益等于电波传输的损耗，则阐明通信距离的电波能量已达极限，若系统增益小于传输损耗则表明通信可能建立不起来。

将系统增益代入电波传输损耗工程公式：

144.2=88.1+201g455-201g1.5×30+401gd

144.2=88.1+53.2-33+401gd

35.9=401gd

d=7.9km

(4)上式仅计算了上行信号(对讲机发给中继台)可通信的保守距离，而未计算下行信号(中继台发给对讲机)可笼罩的距离，通常由于中继台发射功率较大，其下行信号往往优于上行信号的通信距离。由于系统通话是双向的，因此系统的保守通话距离往往以上行信号为准来计算。

三．通信系统中的干扰

1.系统中的干扰有很多，有些是产品制作中不可避免的，有的是在系统集成时产生的，我们重要讨论后者，在日常通信中经常碰到的干扰重要有两种：同频干扰和互调干扰。

2. 同频干扰是指在一个系统中的工作频率受到了另一个系统雷同频率的干扰。虽然两台发射机标称频率雷同，但多少还是有所差别，当一台吸收机同时收到两台发射机信号时，会产生两个发射频率差别的差拍干扰，如果两发射频率相差1KHz，在吸收机中即可听到1KHz的差拍声，另外尽管发射频率雷同，其频率的相位也不必定雷同，因此会产生低频交换声的干扰。

3.互调干扰是由电路中的非线性器件产生的，在我们日常工作中产生互调的原因重要有以下两种情况：

(1)干扰信号侵入发射机的末级，从而同有用信号之间引起互调。此类干扰称为发射机互调干扰。

(2)处于互调关系中的两个或两个以上的无线电信号被吸收机吸收，在吸收机高放级产生互调，称为吸收机互调干扰。

4.互调干扰重要反响在多信道系统或与其它系统安装在一起，多信道频率相互间或其它系统频率与多信道频率混杂而产生，产生的重要机理有两种表现情势，如果我们用A、B、C……表现频率的数值，则有：

2A-B=C

A+D-C=B或A+D-B=C

举例阐明：某一系统有4个信道的发射频率分辨为：

1CH 160MHz 2CH 161MHz

3CH 162MHz 4CH 163MHz

如果不采用互调克制措施,就会产生：2×160MHz-161MHz=162MHz(假)，即1CH的二次谐波进入2CH功放末级产生差频形成一个假的162MHz，就会对3CH所吸收的设备造成干扰。

另外还会产生：160MHz+163MHz-162MHz=161MHz(假)，即1CH和4CH的和拍与3CH的差拍产生一个假的161MHz，就会对2CH所吸收真的161MHz频率产生干扰。

5. 为了避免互调干扰，通常有两种做法：根据互调产生的机理在发射机功放输出端口加单向隔离器，对外部进入的信号进行衰减，不让其产生和频和差频。对于吸收机采用大动态领域的器件，降低减小非线性。另一种方法是利用频率时，人为避开产生互调组合的频率。前者需要增长设备投入，后者较经济，但取决于所审批频率的可能性。

6.无(三阶)互调干扰频率的工程计算方法：

(1)将所分配或利用的频率从低向高排序；

(2)按最小信道间隔计算每个频率对应的频道数；

(3)计算相邻频道数的差值；

(4)求差值的和(按下举例方法求和)；

(5)检查差值与和数中不得有雷同的数涌现。

举例阐明：现有一组频率156.275MHz 156.150MHz 156.200MHz 156.125MHz计算是否存在互调组合(如图一)。

有雷同的数字3，表明这一组频率存在互调，只有将156.275频率向上调换成156.300或其它的频率才可避开互调组合。上面括号中的数字是被调换后的计算成果。

四、中继台的要害技术参数与天馈系统

1．中继台的要害技术

中继台的技术参数除发射功率，频率牢固度，调制特点，吸收机敏锐度，音频输出功率和失真，调制吸收带宽等技术参数与对讲机、车载台雷同或较高外，根本的差别在于全双工工作，即吸收信号的同时，又要发射信号，其要害的技术参数是双工工作时的吸收敏锐度，即自身的收发干扰情况如何，好的中继台发射时应不影响吸收机的敏锐度。中继台若存在收发干扰，意味着吸收机敏锐度的降落，在系统工作时，直接影响到对讲机和车载台的通信距离。

2．形成中继台收发干扰的因素

(1)发射机大功率信号串入吸收机前端造成吸收机的阻塞，使吸收敏锐度降落。

(2)发射机边带频谱中的吸收机频率成分过大形成类似于同频干扰的情况，使吸收机敏锐度降落。

3．解决中继台收发干扰的要点

除了中继台自身发射机和吸收机有较高的技术指标外，重要在于发射机天线端口和吸收机天线端口要有较高的隔离衰减。目前发射机和吸收机天线端口之间隔离通常有2种方法：(1)双工器方法；(2)收发天线同轴垂直间隔方法。

4．利用双工器的优弊病

(1)利用双工器的优点

a.收发共用一根天线，一根电缆，架设方便；

b.通常利用陷波型双工器，体积小，重量轻，插损小，有较好的收发隔离性能，能保证良好的收发干扰指标。

(2)利用双工器的弊病

a.恳求天线频带较宽，往往天线对收发频率不能兼顾；

b.陷波型双工器的阻带很窄，当设置多信道利用时，所利用的频率有所限制，必须限定在双工器的阻带宽度内。

5．利用双天线的优弊病

(1)利用双天线的优点

a.收发分辨利用各自的天线，可获得较好的匹配及增益；

b.可在较宽的频带领域内，任意设置信道所用的收发频率。

(2)利用双天线的弊病

双天线要达到必定程度的收发隔离，架设时有严格的恳求，往往不易满足，导致收发干扰指标恶化，严重影响通信距离。

(3)利用双天线架设的恳求

a.双天线程度架设时，两天线间的程度距离应≥390λ；

b.双天线同轴垂直架设时，两天线间的垂直距离≥9λ。

(4)双天线架设一览表:(表一)

6．双天线架设后中继台收发干扰指标的测试

(1)利用对讲机测试方法

首先将对讲机发射功率设置最低档，中继台置于不转发状态：摘掉对讲机天线，短时间间断发射，让对讲机与中继台逐步拉开距离，直到中继台吸收对讲信号有杂音止，此时再将中继台置于转发状态或利用中继台的话筒发射，听中继台的杂音不应有变更，若杂音加强或静噪电路关闭听不到杂音，阐明存在收发干扰。

(2)利用仪器测试方法

利用RF射频信号源，输出端口接仪表自带天线或对讲机天线，将信号源输出调至中继台吸收有杂音止（中继台处于不转发状态），此时启动中继台的发射，听杂音不应有明显的变更。

五、中继台组网方案

1．二次接力中继方案一(图二)

阐明：(图中的频率为阐明组网通信方法而假设)

本方案利用3台内置双工器的中继台，可将A区和B区联网

对讲机设置2个信道：

1CH TX 150.000 RX 155.700在A区利用

2CH TX 155.800 RX 150.100在B区利用

中继台A的频率设置：

TX 155.700 RX 150.000

中继台B1的频率设置：

TX 150.100 RX 155.700

中继台B2的频率设置：

TX 150.000 RX 155.

2．二次接力中继方案二(图三)

阐明：(图中频率假设)

本方案在A区利用了一台标准的中继台(内置有双工器)，而在B区利用2台半双工电台组合互控的中继台，B区组合中继台利用2付天线，对讲机设置了3个信道：

1CH TX 150.000 RX 155.700 在A区利用

2CH TX 155.800 RX 155.100 在B区与A区通话

3CH TX 155.700 RX 150.100在B区自中继

半双工电台1的频率设置：

TX 150.000 RX 155.700

半双工电台2的频率设置：

TX 150.100 RX 155.800

3．两区主动漫游方案一(图四)

阐明:本方案A、B两区各利用了一台中继台和一台半双工电台，半双工电台利用收发同频半双工工作方法，而且仅做两区互联的链路。

对讲机设置两个信道，频率：

1CH TX 150.000 RX 155.700

2CH TX 150.000 RX 155.800

并且设置这两个信道快速扫描,由于这两个信道TX频率雷同,无论搜索到哪个区均可进行通话,因此无论在哪一区均不需人工切换信道,从而达到主动漫游的功效。

4．两区主动漫游方案二(图五)

阐明:本方案A、B两区均利用半双工电台组合互控的中继台，对讲机编程三个信道，并且进行扫描搜索

1CH TX 150.000 RX 155.700 A区自中继

2CH TX 150.000 RX 155.800 B区自中继

3CH TX 150.000 RX 150.100 A、B区相互通信

每部半双工电台收发频率接近，均在双工器容许的带宽内，故利用双工器进行收发隔离。

一．中继台概述 中继台的基础概念 在无线对讲系统中，中继台对于增大通信距离，扩大笼罩领域扮演着极其重要的角色。是专业无线通信系统不可缺乏的重要设备。 中继台由收信机和发信机等单元组成。通常工作于收发异频状态，能够将吸收到的已调制的射频信号解调出音频信号传输给其它设备。同时，还能将其它设备送来的音频信号经射频调制后发射出去。上面提到的其它设备有各种系统利用的把持器，有无线接驳器等，也包含互联所需要的其它中继台。将中继台收到的信号直接通过自身的发射机转发出去，这是中继台最基础的利用。 因此，中继台必须能够全双工工作，即收发同时工作，并且发射时不能影响吸收机的正常工作。由于中继台工作的基础特点，再加上多台中继台组合一起利用的特点，对中继台的技术指标相对于移动台要有更高的和更特别的恳求。 除一台中继台组成的单信道惯例地面通信系统之外，还可以利用中继台经同轴电缆，功分器，架设多幅散布天线，实现楼宇、酒店等建筑物地下和地面的笼罩通信，此外多台中继台组成集群系统以及各种带状或星形结构的通信网。 中继台调试集成安装的指标直接影响到系统的通信距离和系统网络语音质量及功效。 二．中继台通信距离的工程计算 1．无线电波传输损耗工程实用公式 LM(dB)=88.1+20lgF-20lgh1h2+40lgd 式中：F—通信工作频率(MHz) h1—通信对象A点天线高度(m) h2—通信对象B点天线高度(m) d—A点和B点的通信距离(m) 上述实用公式仅限于VHF 150MHz和UHF 400～470MHz频段，并且地形起伏高度在15m左右，通信距离在65km领域内。 2．系统无线设备通信距离的计算(以下举例阐明) (1)假设已知条件 a.系统工作频率： TX 465MHz RX 455MHz b.中继台参数和架设数据： 发射功率：20W (43dBm) 吸收敏锐度：-116dBm 同轴电缆损耗：2dB(1/2″馈管40m长、5dB/100m) 全向天线增益：9.8dbi 天线架设高度：30m c.对讲机参数 发射功率：4W(36dBm) 吸收敏锐度：-116dBm 对讲机天线增益：0dBi 对讲机高度：1.5m (2)中继台与对讲机的系统增益 在本例中，所谓系统增益就是对讲机发射信号给中继台吸收机容许衰减的最大值，若不考虑电缆损耗和天线增益的条件下： 系统增益(dB)=发射功率(dBm)-吸收敏锐度(dBm) 若考虑电缆损耗、天线增益的条件下,本例系统增益为： SG(dB)=Pt+PA-(RA+CL+RR) =36+0-(9.8-2-116) =144.2(dB) 式中：Pt——对讲机发射功率 PA——对讲机天线增益 RA——中继台天线增益 CL——同轴电缆损耗 RR——中继台吸收敏锐度 (3)如果系统增益等于电波传输的损耗，则阐明通信距离的电波能量已达极限，若系统增益小于传输损耗则表明通信可能建立不起来。 将系统增益代入电波传输损耗工程公式： 144.2=88.1+201g455-201g1.5×30+401gd 144.2=88.1+53.2-33+401gd 35.9=401gd d=7.9km (4)上式仅计算了上行信号(对讲机发给中继台)可通信的保守距离，而未计算下行信号(中继台发给对讲机)可笼罩的距离，通常由于中继台发射功率较大，其下行信号往往优于上行信号的通信距离。由于系统通话是双向的，因此系统的保守通话距离往往以上行信号为准来计算。 三．通信系统中的干扰 1.系统中的干扰有很多，有些是产品制作中不可避免的，有的是在系统集成时产生的，我们重要讨论后者，在日常通信中经常碰到的干扰重要有两种：同频干扰和互调干扰。 2. 同频干扰是指在一个系统中的工作频率受到了另一个系统雷同频率的干扰。虽然两台发射机标称频率雷同，但多少还是有所差别，当一台吸收机同时收到两台发射机信号时，会产生两个发射频率差别的差拍干扰，如果两发射频率相差1KHz，在吸收机中即可听到1KHz的差拍声，另外尽管发射频率雷同，其频率的相位也不必定雷同，因此会产生低频交换声的干扰。 3.互调干扰是由电路中的非线性器件产生的，在我们日常工作中产生互调的原因重要有以下两种情况： (1)干扰信号侵入发射机的末级，从而同有用信号之间引起互调。此类干扰称为发射机互调干扰。 (2)处于互调关系中的两个或两个以上的无线电信号被吸收机吸收，在吸收机高放级产生互调，称为吸收机互调干扰。 4.互调干扰重要反响在多信道系统或与其它系统安装在一起，多信道频率相互间或其它系统频率与多信道频率混杂而产生，产生的重要机理有两种表现情势，如果我们用A、B、C……表现频率的数值，则有： 2A-B=C A+D-C=B或A+D-B=C 举例阐明：某一系统有4个信道的发射频率分辨为： 1CH 160MHz 2CH 161MHz 3CH 162MHz 4CH 163MHz 如果不采用互调克制措施,就会产生：2×160MHz-161MHz=162MHz(假)，即1CH的二次谐波进入2CH功放末级产生差频形成一个假的162MHz，就会对3CH所吸收的设备造成干扰。 另外还会产生：160MHz+163MHz-162MHz=161MHz(假)，即1CH和4CH的和拍与3CH的差拍产生一个假的161MHz，就会对2CH所吸收真的161MHz频率产生干扰。 5. 为了避免互调干扰，通常有两种做法：根据互调产生的机理在发射机功放输出端口加单向隔离器，对外部进入的信号进行衰减，不让其产生和频和差频。对于吸收机采用大动态领域的器件，降低减小非线性。另一种方法是利用频率时，人为避开产生互调组合的频率。前者需要增长设备投入，后者较经济，但取决于所审批频率的可能性。 6.无(三阶)互调干扰频率的工程计算方法： (1)将所分配或利用的频率从低向高排序； (2)按最小信道间隔计算每个频率对应的频道数； (3)计算相邻频道数的差值； (4)求差值的和(按下举例方法求和)； (5)检查差值与和数中不得有雷同的数涌现。 举例阐明：现有一组频率156.275MHz 156.150MHz 156.200MHz 156.125MHz计算是否存在互调组合(如图一)。 有雷同的数字3，表明这一组频率存在互调，只有将156.275频率向上调换成156.300或其它的频率才可避开互调组合。上面括号中的数字是被调换后的计算成果。 四、中继台的要害技术参数与天馈系统 1．中继台的要害技术 中继台的技术参数除发射功率，频率牢固度，调制特点，吸收机敏锐度，音频输出功率和失真，调制吸收带宽等技术参数与对讲机、车载台雷同或较高外，根本的差别在于全双工工作，即吸收信号的同时，又要发射信号，其要害的技术参数是双工工作时的吸收敏锐度，即自身的收发干扰情况如何，好的中继台发射时应不影响吸收机的敏锐度。中继台若存在收发干扰，意味着吸收机敏锐度的降落，在系统工作时，直接影响到对讲机和车载台的通信距离。 2．形成中继台收发干扰的因素 (1)发射机大功率信号串入吸收机前端造成吸收机的阻塞，使吸收敏锐度降落。 (2)发射机边带频谱中的吸收机频率成分过大形成类似于同频干扰的情况，使吸收机敏锐度降落。 3．解决中继台收发干扰的要点 除了中继台自身发射机和吸收机有较高的技术指标外，重要在于发射机天线端口和吸收机天线端口要有较高的隔离衰减。目前发射机和吸收机天线端口之间隔离通常有2种方法：(1)双工器方法；(2)收发天线同轴垂直间隔方法。 4．利用双工器的优弊病 (1)利用双工器的优点 a.收发共用一根天线，一根电缆，架设方便； b.通常利用陷波型双工器，体积小，重量轻，插损小，有较好的收发隔离性能，能保证良好的收发干扰指标。 (2)利用双工器的弊病 a.恳求天线频带较宽，往往天线对收发频率不能兼顾； b.陷波型双工器的阻带很窄，当设置多信道利用时，所利用的频率有所限制，必须限定在双工器的阻带宽度内。 5．利用双天线的优弊病 (1)利用双天线的优点 a.收发分辨利用各自的天线，可获得较好的匹配及增益； b.可在较宽的频带领域内，任意设置信道所用的收发频率。 (2)利用双天线的弊病 双天线要达到必定程度的收发隔离，架设时有严格的恳求，往往不易满足，导致收发干扰指标恶化，严重影响通信距离。 (3)利用双天线架设的恳求 a.双天线程度架设时，两天线间的程度距离应≥390λ； b.双天线同轴垂直架设时，两天线间的垂直距离≥9λ。 (4)双天线架设一览表:(表一) 6．双天线架设后中继台收发干扰指标的测试 (1)利用对讲机测试方法 首先将对讲机发射功率设置最低档，中继台置于不转发状态：摘掉对讲机天线，短时间间断发射，让对讲机与中继台逐步拉开距离，直到中继台吸收对讲信号有杂音止，此时再将中继台置于转发状态或利用中继台的话筒发射，听中继台的杂音不应有变更，若杂音加强或静噪电路关闭听不到杂音，阐明存在收发干扰。 (2)利用仪器测试方法 利用RF射频信号源，输出端口接仪表自带天线或对讲机天线，将信号源输出调至中继台吸收有杂音止（中继台处于不转发状态），此时启动中继台的发射，听杂音不应有明显的变更。 五、中继台组网方案 1．二次接力中继方案一(图二) 阐明：(图中的频率为阐明组网通信方法而假设) 本方案利用3台内置双工器的中继台，可将A区和B区联网 对讲机设置2个信道： 1CH TX 150.000 RX 155.700在A区利用 2CH TX 155.800 RX 150.100在B区利用 中继台A的频率设置： TX 155.700 RX 150.000 中继台B1的频率设置： TX 150.100 RX 155.700 中继台B2的频率设置： TX 150.000 RX 155. 2．二次接力中继方案二(图三) 阐明：(图中频率假设) 本方案在A区利用了一台标准的中继台(内置有双工器)，而在B区利用2台半双工电台组合互控的中继台，B区组合中继台利用2付天线，对讲机设置了3个信道： 1CH TX 150.000 RX 155.700 在A区利用 2CH TX 155.800 RX 155.100 在B区与A区通话 3CH TX 155.700 RX 150.100在B区自中继 半双工电台1的频率设置： TX 150.000 RX 155.700 半双工电台2的频率设置： TX 150.100 RX 155.800 3．两区主动漫游方案一(图四) 阐明:本方案A、B两区各利用了一台中继台和一台半双工电台，半双工电台利用收发同频半双工工作方法，而且仅做两区互联的链路。 对讲机设置两个信道，频率： 1CH TX 150.000 RX 155.700 2CH TX 150.000 RX 155.800 并且设置这两个信道快速扫描,由于这两个信道TX频率雷同,无论搜索到哪个区均可进行通话,因此无论在哪一区均不需人工切换信道,从而达到主动漫游的功效。 4．两区主动漫游方案二(图五) 阐明:本方案A、B两区均利用半双工电台组合互控的中继台，对讲机编程三个信道，并且进行扫描搜索 1CH TX 150.000 RX 155.700 A区自中继 2CH TX 150.000 RX 155.800 B区自中继 3CH TX 150.000 RX 150.100 A、B区相互通信 每部半双工电台收发频率接近，均在双工器容许的带宽内，故利用双工器进行收发隔离。

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