【无线电日记:2022不眠夜-接收机的思考】
2022-01-16 17:09:38
  • 0
  • 0
  • 17

浏览感兴趣的事物大概要比入睡后被噩梦惊醒要好得多。

不知是什么原因,我并不欣赏最先进的接收机的设计,而且现在我也越来越看不上收音机了。

首先一点,收音机的设计显然要比接收机低很多,即便是顶级的收音机,像诺曼底的银河系,索尼的CRF-320K,松下的RF-8000,9000等等,更不要说像索尼CRF-5090,珍妮斯Royal 1000,松下RF-5000A那样的高级收音机了。因为似乎收音机再高级也远远不如接收机,两者的设计理念相去甚远。收音机多半是为了操作简单,接收较强信号而设计的,而接收机主要是接收中等强度及弱信号而设计的。接收机有很多辅助的调节功能,像中频带宽,中频偏移,音频滤波器和降噪,天线衰减,高频增益,等等,而且还有很多种解调模式,所以当遇上接收困难的弱小电台,受干扰的电台时,接收机可以调整的方法很多,而收音机就没有什么辅助调节手段,因此两者接收的最后效果会相差不少。

对于现代化的接收机,几乎全部采取了宽带不选频技术,并依靠电脑和数字信号把功能做得十分完善,但在接收性能方面却几乎没有任何提高,现代技术达到的效果仅仅是操作方便。但是那些古老的纯模拟接收机又有一些很难避免的不足。那个时代的模拟机基本上都使用电子管打造,尽管接收性能很出色但是耗电量巨大,我根本不能接受。

古老的接收机是从二战时期大发展的,那时的机器全部使用电子管,有直流管和交流管两类,其中性能高的机器主要都是交流电子管机。过去德国,英国,美国都有不少出色的电子管机,甚至苏联也加入了行列,开发出像克劳特那样的庞大,性能优异的电子管机,但苏联的产品少不了粗制滥造的迹象,每个元件的质量都比较低劣,远远不如欧美的产品那么精美。从视频中我见到了大量的二战时期电台,一位德国的无线电爱好者老头儿专门收藏二战老机,他的屋子里摆满了各种电台和接收机,他也是真正的行家。这些机器甚至在今天依然有出色的接收性能,的确令人惊叹。很多机器都有一个巨大的转鼓开关,有很多的短波波段,一些接收机和收音机差不多,有一个大型的刻度盘。这些机器的另一个特点是基本都没有喇叭,只有耳机接口,这适合专业应用。当然,这些产品也仅仅能给我增加一些设计素材,并不能让我接受它们,无论如何,耗电量问题都将是个无解的问题,因此这些电子管老机根本不能实用,即便它们有很优秀的接收性能。

二战结束以后的无线电工业发展迅猛,出现了越来越多的新技术,那时的电台和接收机也逐渐成为人类历史上的一个辉煌时期,创造了许多辉煌的成就。首先就是数字频率合成技术的出现,让调谐系统完全改变了样子,我看到有些接收机采用了5个波段开关来调谐,每个开关可以设定0-9共10个频点,5个开关构成了29.999MHZ的频率范围,调节频率变得格外简单精确,也不再需要刻度盘了,还不需要数字显示频率。这个时期的接收机以旋钮居多,也有了调谐指示表,也出现了多级中频带宽控制,MGC控制,二次变频技术,以及独立调谐的高频放大器或称天线放大器这样的技术,使得机器的接收性能有了较大幅度的提升。再向后,大概是在70年代,收音机开启了数字化技术,索尼的CRF-320K变成了最早一批数字调谐收音机。这样的技术自然也最早被应用到接收机当中,结果就是出现了一大批数字化的接收机,如今在市场上流行的二手机基本都是这些。

过去我并没见过罗德-施瓦茨的接收机、瓦特金斯-约翰逊的收音机、拉克尔的接收机,还有德律风根的,哈里斯的,建武的,JRC的专业接收机,这些机器基本上都来自美国和日本,也有德国等欧洲国家的产品。这些机器在国内极为罕见,即便有也会索要天价,都非常昂贵,而价格比较合理的机器就剩下国产的一些退役老军机了,像70-2,77,239,339之类的机器,以及日本的一些现代机器,像ICOM R-8500,Yaesu FRG-100,Kenwood R1000,R8800,等等。比较多的是近代和现代的电台。基于过去的经验,我对于日本的机器印象不好,看上去十分高级的设备,性能并不高,但是近来发现的那些欧美的机器却对我有一些吸引力,一直我很想拥有一台,但是基于那些设备的罕见和高昂的价格,我有更多的担心,担心买回来的是一堆废铜烂铁,或者是病猪,貌似高级的机器,实际上性能很差,还不如收音机,你说它已经损坏,它还有一些接收能力,但是效果很差,类似这样的现象最让人难受,会感觉损失的钱财白白浪费了,并且到手的机器也很难再卖出。

或许那些大型的一级专业接收机灵敏度的确不高,它们需要有强悍的天线,它们唯一具有的价值就在于复杂完善的控制系统,可以调节的参数很多,具备多级中频带宽,可以解调各种格式的信号,但是同样,那些复杂的高级接收机也还是有一个我最不喜欢的问题——巨大的耗电量!比如100W以上。尽管它们都属于晶体管和集成电路的机器,但是耗电量却相当巨大,凡是这样的机器,对我来说也就都不能作为实用机或者日用机了。因此说,如果要引进任何一台专业的接收机的话,那就必须要能够找到它的维修手册,否则坚决不能考虑,我不希望再白白浪费自己的收入。

目前我比较喜欢的机器有:ICOM R-9000,R-9500,Watkins Johnson HF-1000,WJ-8711,Racal 1792,6790,Harris RF-590H,Rohde & Schwarz EB200,EK070,EK895,等等。

20220114: 几天的搜索令我困惑,没有找到理想的机器,但还是发现了一些东西。

*Kenwood R-1000(2300)85%,有视频,收中波,效果一般;

*Yaesu FRG-8800(888-90%)(999-95%);

*Watkins Johnson WJ-8711A(14347)全新库存,功能完好无维修,无视频;

*Harris RF-590A(7500)有视频,一切完好,经过打理;

*Harris R-2368/URR(10999)有视频,接收6MHZ日本台,轻微使用痕迹,灵敏度高,音质好;

*Siemens E401(4000)有视频,功能OK,无接收,90%;

*Rohde & Schwarz EB200(12000)功能完好,80%,不议价;

*ITT 3022A(3000)80%,无说明;

*Watkins Johnson WJ-8617B(4500)有视频FM灵敏度低,87%;

*Drake R7(5200)90%,有视频,功能似乎OK,无接收;

*Auritsu ML422C(1540)断一钮,90%,有视频,功能OK,无接收;

*JRC NRD-525(2000-85%)病机,外观很新;

*JRC NRD-73(1880)仅能通电;

*JRC NRD-92(2500)85%,能正常使用,外观很新,旋钮有坏;

*JRC NRD-93(7000)有视频,成色很新,经过打理,一切正常,带NDH-93机顶盒,有视频;

*JRC NRD-545(1080)故障机,无上盖,能通电,LCD老化不显示,收不到信号。

以上仅有5项可以考虑。首先要在欧美机和日本机之间做选择。通常的日本机如ICOM R75,R8500,R9000,Yaesu FRG-100,FRG-8800,Kenwood R-1000,R-2000,R-5000等等机器都比较接近,采用塑料感很强的铁板机壳,全黑色面板和旋钮,有少数的旋钮和一堆按键,有尺寸不小的LCD屏,显示的信息很全,它们的性能和功能都比较接近ICOM R71E,增益高,噪音高,接收效果也一般,需要良好的天线系统,耗电量大约在30W上下;与此不同的是,美国机的尺寸和重量都十分庞大,他们多用基础IC和单板机(例如8000系列)来构造电路,使得电路十分复杂,因此耗电量也较大,多数都在70-100W之间,因此发热量比较大。这些机器的专业性很高,性能优异,在功能和性能上有些会超过日本机,但对于使用会有一些问题;日本的JRC接收机的特点与上述两者都不一样,类似于两者之间的产物,性能良好,每一个型号都是经典,而且耗电量也不是太大,结构先进,体积也介于两者之间。

Harris RF-590A是一台顶级的接收机,曾为美国海军服役多年,耗电量大概有75W,还不算很大,体积和重量都比较庞大,它有两个绿蓝色的荧光数码管,这种显示不仅耗电,而且寿命较短,一旦损坏了就没有配件更换,但由于它的驱动原理应该属于静态编码,因此比较容易进行转换,改为LED显示,因此可以自己解决。此机经过打理,并非原态,是个弊端,但看视频性能还不错,应该问题不大,因此可以考虑,唯独问题在于较大的耗电量;(研究过资料以后得知,该机的显示屏采取动态编码,改造难度较大,也容易出现较大的辐射,对通道产生干扰。)

Harris R-2368/URR的结构十分接近590A,性能不如590A,耗电量达到了90W,灵敏度却低于590A,而且还少了一个3KHZ的中频滤波器,只有6KHZ、16KHZ的滤波器(AM),而且卖家的价格更高,因此没有考虑的必要;

JRC NRD-92是一台不错的机器,从卖家的描述上看此机的效果一定不好,需要打理或维修,但是价格较低,如果有维修手册可以考虑;

JRC NRD-93是比较理想的机器,各方面都不错,接收效果也较好,但价格很高,可以考虑,带有机顶盒配件(记忆和扫描模块)是个优势,这是一台可以考虑的机器,尽管经过打理,但问题不大。

最后的Siemenz E401,Anritsu ML442C这样的机器可以查阅,看看其性能如何,有什么技术优势,至于JRC NRD-525那样的病机,必须要有维修手册才能考虑买来维修,不行也可以做配件,因为价格低。

现在的抉择在于Harris RF-590A和JRC NRD-93. 如果要引进,必须得找到维修手册。

*20220115:经过一番努力,终于找到了需要的手册和资料,下载了不少著名机器的资料。看起来只要是有名的机器资料都有可能从网上取得,并不需要付费,令人欣喜。

在西方世界广受好评的Drake R7最终被我放弃了。这台机器的设计十分特别,据评测说它属于顶级的DX机,最擅长微弱信号的接收,性能极高,但也有明显的先天不足,就是严重的频飘。在它的说明书中标出,开机第一小时频飘可达1KHZ,以后每小时的频飘也有150HZ,这样的性能有些让人不能原谅了,毕竟R7属于专业的Ham radio,而且还采纳了数字锁相环合成频率技术,怎么会出现如此严重的频飘?甚至要比模拟机都严重!为解决这个问题,原厂后期特别推出了外置锁相环频率合成器附件,利用它可以彻底改进频飘问题,但这个附件不仅昂贵,而且极难找到。Drake R7设计了3次变频,这就有些累赘了,但不仅如此,最严重的问题是,它的第3中频并不是455KHZ的通用频率,中放带宽全靠5.645MHZ的石英晶体滤波器来过滤,这就意味着,必须要购买Drake R7专用的滤波器才可以改造机器,而这样的滤波器极为罕见,价格高昂,恰恰R7的机内仅仅安装了1个2.3KHZ的滤波器,其余要使用合适的滤波器来自己安装,而对于我,根本没有可能买到它的专用滤波器,所以几乎无法改进机器的性能。最后,让我放弃R7有两个原因,频飘和糟糕的中频频率。现在想起来也比较后怕,我已经接触了淘宝代购,看中了一台美国ebay在拍的R7,幸亏对方不邮中国,让我放弃了计划,否则可能会再犯错误。

研究Harris RF-590A接收机,感触颇深,很难想象,当初的开发者付出了怎样的辛苦,他编写的技术资料极其详尽,阐述了每一部分的电路原理,设计思想,实现方法,并且详细介绍了每块电路板的原理,检测,调试,维修,几乎无所缺失。这种精神令我羡慕以极!

该机的设计十分高级,功能详尽,性能颇高,非常专业,但由于当时的技术还没有发展到位,因此设计者选用了一些比较落后的器件。比如他用了荧光数码管来显示信息。这种器件需要200V高压,而这个高压是由DC-DC变换器得到的,变换器造成的高频干扰很容易干扰模拟接收通道,因此需要把这部分电路严格屏蔽,即便如此也不一定能彻底消除干扰;不仅如此,这种器件的寿命有限,大约10年必定死亡,一旦失效就找不到备件,需要自己努力设计一块解码板把显示改成LED或者LCD,或者OLED数码屏,但这绝非易事,难度颇高,这是该机的一个隐患;而且,由于DC-DC的存在,耗电量也不小。

此外,该机的电脑部分,频率合成器部分的设计及其复杂,采用的是全部小规模数字芯片,耗电量很大,电路很复杂,给维修和调试带来一定困难。该机很像是GE的老CT机,虽然复杂,但是可维修性较好,因为很多芯片都能买到或者被代用。但耗电大是一个明显的弊端。

该机的接收性能很好,灵敏度可达1.5uV/10db,带有0.3/1/3.2/6/16KHZ 5级IF滤波,非常完善;模式也包括了AM/CW/FM/LSB/USB各种解调,可以方便地加装FM广播差转板来接收调频广播,这一点比其他功能不全的接收机要优越;它有100个存台功能,可以存储多种信息,足够使用;同时还设计了完备的自检功能,可以把故障锁定到板并显示出来,调谐可以显示频率,精度在1HZ,稳定度极高,二次变频中频为40.455MHZ/455KHZ,非常理想;MGC范围可达125db,Line out电平可调,非常适合外接功放和音箱。它唯一缺失的一个重要功能是中频偏移,这个功能对消除电台邻频干扰非常有用,当然也可以用偏调谐的方法来替代。

该机的缺点就是体积大(483X133X521),笨重(18.5kg),耗电量达到75W平均,很难降低。另外价格也高。优点很多,维修可行性非常高。

第二个目标就是日本的JRC NRD-93.这台机器也同样不小(480X149X305),也比较笨重(10.5kg)仅比RF-590A短一点儿,轻一些。它的设计却要比590A简单许多,但是耗电量一样不小(AC70W),但它在用DC24V供电时可以减小耗电量到50W,这还不错。它的最大问题是并没有一个专门的技术手册,而是使用手册与技术手册二合一,写得非常简单,内部图纸也有错误,日本人的英语都不怎么样,因此描述很吃力。基本没有维修数据,尤其是没有调试数据,全要凭经验来进行,十分不利于后期的维护工作以及二次开发。

该机的技术先进程度显然低于RF-590A,多旋钮和开关基本没有轻触键,能存储60个电台也已经足够使用,需要加上附件箱才可以扫描和存储多个参量,并把存台数增加到300个,但附件箱尺寸不小(489X58X305),又增加了体积,显得累赘。在功能上它采用了比较优越的LED数码显示管,有7位数显,可以显示到10HZ精度。由于不需要DC-DC变换器,所以也少了高频干扰问题。尤其是一旦数码管损坏还可以自行更换,非常容易,成本低廉。

该机的中频偏移功能很有价值,设计的30段波段开关把频率分为每波段1MHZ是个不错的主意,而且,这些窄带滤波器是使用继电器加上二极管做开关转换的,尤其是带有变容管调谐,因此,它相当于输入回路可以调谐的电路,对于提高信噪比十分有利。甚至可以把这部分电路改成单独的可变电容器手动调谐,可以做到更高的Q值,消除统调误差,因此有较大的MOD空间。但是在电路中没有设计RF放大器,信号直接进入MIX1,因此高频没有正增益,这也留下了MOD空间,完全可以设计一个RF放大器,用开关控制插入通道来提高整机增益。因此该机还是有很大的摩机的空间。由于电路的设计问题,使它的灵敏度并不高(SW6uV/20db)。

该机采用的是二次变频程式,IF1=70.455MHZ,非常高,IF2=455KHZ,不错,可以利用任何455KHZ的中频滤波器,给后期二次开发留下了较好的基础。解调模式包括CW/DSB/LSB/USB,这其中DSB大概就是AM,但却少了FM,因此要想给它加入FM广播差转接收根本不可能,只能考虑独立的FM接收通道,但这也不算难事。AGC作用比RF-590A差很多(Aout 10db/RF in 3uV-100mV),但这也足够了。该机还带有一个100-5KHZ的音频滤波器,这是一个好的功能设计。但是该机的音响输出设计很差,功率小,SP仅有100mW输出,还是用变压器耦合的,线路输出有0.7V/600R能量,可以改进,外接放大器和喇叭。中频滤波器有0.3/1/3/6KHZ四个,可以将来改进。天线端有20db ATT。

该机的数字电路是采用5V开关电源供电的,大概是为了提高效率,减少功耗,可以用外部线性稳压供电改进,减少干扰;另外,据说它的LED显示驱动电路会发出超高频叫声,看起来属于动态驱动,如何改进有待研究,这种驱动也会引起干扰;它的另一个缺点是像早期的锁相环数字调谐收音机一样,数字电路会对模拟通道产生干扰,在11MHZ频段尤为显著。面板上有125KHZ步进的UP/DOWN键,帮助快速改变频率。

对比以上两款目前可以买到的高级HF接收机,各有利弊。两者价格相当,在体积重量上日本机占优,在技术和性能上美国机占优,美国机庞大笨重,耗电更大,但却有详尽的技术资料,唯一的艰难问题是显示屏不宜改进,日本机在于MOD空间更大,整机比较简单,方便用直流供电。各有优缺点,要最后确定哪一台仍需学习和考虑。

分析两机的电路设计程式,RF-590A的设计是,没有天线分段滤波器,也没有天线调谐回路,信号直接经过一个31MHZ低通滤波器就进入MIX1,但设计了3级IF1,得到很高的增益,然后再进入MIX2,由IF2得到主要的通道增益,最后得到-33dbm的信号强度。这就有个问题在于,是否极弱信号被直接混频会有较好的结果?信噪比和清晰度会怎样?这种设计和现代的数调收音机的设计相同,也可以证明,现代数调机的开创始于老美,而不是始于日本索尼。

而NRD-93的设计就有不同,它在天线回路中加入了分为8段的双调谐回路,采用继电器转换,变容管调谐,这会提高天线信号的增益,但是框图中的RF高放实际却没有,估计是个资料错误,IF1也仅有1级双栅管放大器,主要的增益任务都放在了IF2上。可见,日本机的设计要更好一点,可能信噪比更优越,至于缺少RF AMP一事可以考虑MOD。从这些分析看我更趋向于日本机。

如果我放弃美国机,原因在于庞大的体积,难替换的荧光数码管,直通的天线通道和过于复杂的设计;如果我放弃日本机,原因会在于它缺少了FM解调,技术说明太简略,无法自己调试,维修没有参考,性能不高,音频部分的设计很差。

最后的决定是艰难的,但我还是整理了自己的思绪。

Harris RF-590A是美国海军使用的接收机,显然是用于通信接收和海事电台的接收,可见其性能之强大。但就我看来,这架接收机并不太适合个人使用,它的设计风格很像HP仪器,极尽能事,面面俱到,完善到极致,这样的设计理念导致了它的高度复杂化,把电路的规模增加了至少一倍!如此造成的耗电量增加是毫无办法的。例如,设计者特意加入的全自动自检功能,是为了在军事应用当中快速锁定故障部位,快速维修而设定的,这些对于业余使用没有多大意义,但却大大复杂化了电路程式;他设计的通道有很多级放大电路,这样做不一定能得到好的效果,因为噪音的产生源太多。有时,高级复杂的设计往往会欲述而不达,反倒是增加了故障率,增加了耗电量,增大了体积,提高了维修难度,等等带来一系列的弊端。RF-590的通道设计完全等同于现代数调收音机,完全属于群频变频收音机,因此,会造成一些交互干扰问题,这样的设计也最容易导致较高的背景噪音,因为它的灵敏度要依靠增益来保证,但过高的增益常会引出过大的背噪,两者很难两全,这就是很多极其复杂的电路最后导致性能不高的原因之一。比较讽刺的实例正如美国的珍妮斯1000D,日本的索尼ICF-5090,西门子的RK-16B,松下的RF-5000A等等一系列结构非常简单的高级收音机,结果效果相当不错,简单的两级中放竟然会有很高的灵敏度和很低的背噪。像这样的实例我们会经常见到,因此我并不看好像哈里斯590A这样的设计。况且,从个人爱好上来说,590A是一个巨无霸式的机架接收机,根本不适合摆在桌面上使用,因为它两侧的固定耳十分碍事,机体的深度也太大,会占据整个桌面,没有留出适当的空间作为书写平台,这个环境很不适合作短波收听。再加上它的耗电量大问题,难搞的荧光数码管问题,价格更高问题,最后我还是选择了放弃。

相对来说,日本的JRC NRD-93就好看很多,又是机箱式结构,深度尺寸又比较短,很适合放在桌面上使用。它的功能和性能都已经足够了,设计的思路也比较好,它更像是传统类型的产品,或者说是传统和现代技术过渡期的产品——我非常喜欢这种结合特点的产品,因为传统产品的突出缺点是没有精确的频率显示和频飘,而现代产品的突出缺点是接收性能下降,背噪太大,而过渡期的产品常常可能避免以上两个缺点,既有较好的接收性能,又有稳定的锁相环合成器来保证稳定的频率和精确的数字频率显示,甚至还可能有存储很多电台的能力,这些综合优点就体现出这类产品的价值。一般而言,从1980年到1990年之间的产品有不少都属于过渡期的产品,后期的产品已经太过注重降低成本了,完全用数字化技术来解决接收问题,尽管效果不算太好,但毕竟成本很低,逐渐变成厂商的所爱。

NRD-93属于传统模拟接收机,但加入了先进的数字控制技术,虽然它缺少了高放级,但非常适合我的设计,把高放级放在天线中,并加入远程控制的调谐系统和天线方位调节系统,这样的组合最容易得到顶级的接收性能,很适合接收远地微弱信号。

尽管此机的资料有限,但毕竟有电路图,有一些说明,凭借我的无线电基础和能力,完全可以自己维修、调试、改造机器,让它的性能更上一层楼。把这架机器调到理想状态,就可以拿它作为一个标准来对比我的DIY台式机和任何其他的收音机,这是很有意义的,另外,也可以作为在更宽的频段内搜索电台,接收SSB,CW信号的专用接收机,这样的情况有时会出现,并不总是无用的。在一个实用环境下,同时使用两台接收机也是一个很好的主意,充分发挥不同机器的特点。因此,我最后决定了购买这台JRC NRD-93!

Jack at

 
最新文章
相关阅读