滤波器——我们的朋友


电台提供的多种滤波器帮助我们听到想要的信号

作者:Rick Lindquist,呼号WW1ME

翻译:LifeWieller

本文已发表于《电子制作》2015年2月刊

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新入门的业余无线电爱好者,甚至是一些有经验的爱好者都可能会对电台提供的眼花缭乱的滤波器调节功能感到迷惑。电台或接收机从很早就开始使用滤波器,主要在中频(IF)部分使用,也有射频(RF)或音频(AF)部分的滤波器。一种最近提出的概念,可调中频/音频滤波器,随着数字信号处理技术(DSP)的发展逐步得到完善。

通常来说,滤波器阻止一个频率范围的信号,并且让另一个频率范围的信号通过,到达下一级信号处理单元,并最终被用户听到。你并不需要深入了解种类繁杂的滤波器,只需有些初步认识即可享受其带来的便利。

修平滤波器

修平滤波器应用已有很长时间。最新的改进使得修平滤波器能够从若干个带宽小于通常的15或20KHz的滤波器中选择所需信号。修平滤波器的作用和淋浴喷头流量限制器类似,可以减小进入接收机第一中频的信号带宽,减小干扰信号对有用信号的影响,特别是在频带拥挤的时候(例如在户外活动日)。一些窄带修平滤波器可以将中频通带压缩至3KHz(单边带模式)甚至是300Hz(CW模式)。修平滤波器的作用十分显著,可以有效减小“通带噪声”和邻近信号的影响。Inrad(www.inrad.net)提供了对很多市面上现有的或较老的电台的修平滤波器改造实例。

集成式滤波器,通带,移频器和黑盒

火腿常用的电台通常都配有集成式中频滤波器,一般是石英晶体滤波器,部分使用机械式滤波器。随着DSP技术的发展,滤波器有了革命性的进步。相比于6KHz,2.8KHz或500Hz固定带宽的中频滤波器,DSP技术可以让滤波器具有可变带宽,在多数性能方面优于晶体滤波器。通过使用DSP滤波器,许多电台能够保存若干SSB或CW模式滤波器设定,降低了使用两级中频和相应滤波器的成本。

在DSP技术出现以前,中频频移控制是许多电台的标配功能。一些电台具有双通带调谐控制,带给用户极大便利。中频频移功能可以微调中频中心频率,起到压缩通带,避免相邻频率信号干扰的作用。更进一步的,一些电台还可以同时压缩上下边带,起到减小通带带宽的作用。

和通带调谐功能类似,多数电台同时提供自动或手动调节DSP陷波滤波器功能。性能良好的陷波滤波器可以消除近距离电台的影响。较新型的电台甚至可以调节滤波器带宽,起到辅助移频器的作用,以方便从噪声或其他干扰中获得需要的信号。下次通联时可以尝试调节滤波器参数来熟悉它们的作用。

多数较新型的电台可以控制通带到截止带的信号形状,让通带边缘变得尖锐或柔和。这对于最终听到的声音音色有些影响。对于特定噪声,较为柔和的设定可能会对最终效果有些改善,但对于干扰几乎没有效果。

额外的“黑盒”附件,如MFJ-784B可调DSP滤波器(www.mfjenterprises.com)提供窄带滤波,陷波和基带音频级电平峰值控制功能,其效果和内置中频级DSP滤波器不相上下,可以作为缺少中频和音频DSP滤波器调节功能老式电台的附件,让老式电台重新焕发生机。与之相比,由于中频级DSP滤波器在后级信号处理之前完成,因此具有另外的优势。

注意事项

使用窄带滤波器减小信号带宽(类似于窄带SSB滤波器)会改变最终声音效果。带宽压缩越多,音频中频率较低的部分损失越多,在减小相邻信号干扰的同时会使得声音听起来比较单薄。

中频移频器和通带调谐在CW或PSK31模式下通常会有更好的效果,这和这两种模式下信号带宽较窄有关,但在SSB模式下同样可以减小相邻信号干扰。对于中频的调节通常会改变声音音调,使声音听起来比较浑浊。

本文只对滤波器进行简单的概括,更详细的信息和滤波器相关设计可参考ARRL手册【可从当地ARRL经销商或ARRL Store购买,ARRL订购编号4197或4050。免费热线:888-277-5289,860-594-0355,传真:860-594-0303,网址www.arrl.org/shop,邮件pubsales@arrl.org】中“RF and AF Filters”章节。

Rick Lindquist,呼号WW1ME,现为NJC总编。邮箱:ww1me@arrl.org

图1:横轴:频率;纵轴:幅度;图中:拍频振荡器频率,干扰载波,2800Hz带宽

上图所示的干扰信号刚好在USB模式的2800Hz滤波器通带范围内,可以通过提高低频截止频率或使用陷波滤波器消除干扰。

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