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车载对讲机之基本组成篇

2017-07-28 09:58:30 zf2017 8

一般的车载电台多工作在VHF/UHF超短波波段,其特点是视距传播模式信号传输稳定,如果没有较大的障碍物阻挡,通信距离可以达十多公里甚至数十公里。同时,车载电台采用FM调频制式工作,信号的抗干扰性能更强,话音信号可以保持更清晰饱满,方便普通的汽车使用者使用车载电台完成通信。

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车载对讲机通常由电台主机、天馈线系统、电源系统等组成。

 

车台对讲机主机即车载电台。它是无线电发射机和接收机的结合,可以将本地话音信号转换为无线电波发射到空中,也可以接收来自对方的无线电信号。

 

车载电台的三大指标

 

车载电台关键的指标包括频率、功率、制式。

 

根据用途不同,电台的频率范围也各不相同。商用专业电台VHF段频率覆盖136 MHz -174MHz,称为V全段电台;有的为V低段电台,频率覆盖136 MHz -160MHz;也有的为V高段电台,频率覆盖148 MHz -174MHz。商用专业电台UHF段全段频率覆盖400 MHz -470MHz;U低段电台,频率覆盖400 MHz -430MHz;U高段电台,频率覆盖40 MHz -470MHz。如果是业余电台,VHF波段则工作在144 MHz -148MHz范围,UHF波段工作在430 MHz -440MHz。如果能具有在UHF、VHF两个波段工作的能力,则成为双波段电台。这种车载电台的价格要稍高于波段的电台。

 

功率是决定车载电台发射能力强弱的参数。一般而言,发射功率越大,有效通信距离就越远,发射功率越小,通信距离就越近。与手持式对讲机相比,车载电台的功率相对较大,其输出功率可达25W-50W,最大功率甚至有70W。输出功率越大,耗电量将越大,对发射机、馈线、天线的要求就越高。虽然发射功率增大对通信距离增加有帮助,但实践证明当发射功率超过25W以后,增加功率而提升的通信距离已经很难被察觉出来。

 

为了减少干扰,让通信话音质量更稳定,车载电台更多采用的是FM调频制式。这与汽车上的调频收音机一样,只是不能传送立体声信号。只有车载电台在短波工作时才会采用单边带SSB制式,主要目的是节省占用的信道带宽。当车载电台在航空频率上通信时,虽然也是在超短波波段有足够的频率带宽,但为了减少航空器快速移动产生的多普勒频移效应对通信的影响,通常采用AM调幅制式工作。这与汽车收音机的中波广播一样。普通的车载通信应用,电台制式只要FM调频制式即可满足需求。

 

车载电台选择,除了考虑以上三个重要的指标参数以外,为了适应不同的汽车内部结构特点,还应考虑主机的整体结构。车载电台整体结构可分为一体结构和分离结构。一体结构是指,电台的控制单元(通常是面板部分)和发射接收单元是一个整体。安装时可以将它安装在汽车控制台收音机、音响的安装槽中。分离结构则是指,电台的控制单元与发射接收单元分开,通过控制线连接。这种结构安装时可以更灵活:将控制单元放在方便操作的位置,而将发射接收单元放在汽车后备箱或座位下部。

 

这样可以更加充分的利用有限的车内空间,即照顾到操作的方便性,又能满足电台安装的客观需求。

 

车载电台的天馈系统

 

车载电台与其他的电子产品不同,仅买回主机装好还不能用,要发挥它优良的通信功能,还需要配套的馈线和天线系统。馈线和天线系统从外观和物理结构上看很简单,但在高频下工作时它们所呈现的特性与一般汽车低频率电子电路大相径庭。

目前车载电台使用的馈线主要是阻抗为50欧姆的同轴电缆,另一种常见且外观相同的同轴电缆阻抗为75欧姆,主要用于有限闭路电视传输,不适合车载电台。同轴电缆也叫同心电缆,由芯线导体和与他同圆心轴线的外屏蔽层构成,它是一种不平衡的高频传输线结构,其主要作用是把电台主机的输出功率传递到天线,或者把天线感应到微弱信号传递到电台接收机。根据使用车型不同、具体位置的差异和传送距离的远近,车载电台选用粗细不等的同轴电缆。汽车电台常用到的电缆型号后缀为-5-3,分别表示外壁直径粗细。电缆越粗,信号传递能量损失越小,但安装施工时不方便,有的狭窄缝隙也无法通过;电缆越细,信号传递能量损失越大,不过细电缆质地柔软,施工和使用时都方便弯折。通常的原则是,距离长时选用较粗的电缆导线,距离短时可以选择较细的电缆导线。同轴电缆型号前面缀的英文字母代表电缆使用不同的材料和物理结构。中间的数字“75”表示电缆阻抗为75欧姆,数字“50”表示电缆阻抗为50欧姆。

 

电缆与电台和天线连接采用活动的接插件固定,这个接插件就通常所说的插头,或者叫馈线头。根据电台工作频率高低、功率大小、厂商品牌不同,馈线插头采用多种标准,在车载电台中常用的型号为M型和N型。每种型号的插头又分插座和插头,也叫母头和工头。不同型号的电缆插头、插座间可以通过转换插头直接互通。

 

很多人对无线电通信的初步认识都来源于天线,一般都能通过天线识别是不是有无线电发射装置。电台天线是整个电台系统里结构最简单但原理最复杂、参数离散性最大的部件。这也是很多电台问题出在天线上的根本原因。

 

受汽车车体安装位置、体积和行驶安全等因素的限制,在UHF/VHF超短波波段工作的车载天线几乎都采用GP天线,也叫垂直地网天线,其外观形式是一根与地面垂直的导体和一个底座的组合。有的汽车玩家根据GP天线的外观形式给它起了个外号叫苗子,象是一根插在汽车上的植物苗。汽车GP天线底座有的是一个磁铁吸盘,有的是一个紧固在车体上的金属座。天线系统通过底座的特定耦合形式,让整辆汽车的金属壳体成为天线地线的一部分,也就是垂直地网天线意思中的地网。因此,专用于车载的GP天线通常不适宜离开汽车单独使用。

 

汽车天线主要的技术指标包括四项:工作频率、通频带宽、最大承受功率、增益。

 

天线的工作频率是天线匹配工作效果最佳的频率点,这个最佳工作频率点应该选为电台工作的中心频率。不同工作频率的天线从外观和尺寸上看差别不大,就算是专业人员也很难单凭肉眼判断出天线的准确工作频率。只有配用最合适频率的天线才能让电台通信距离最远,否则不但通信距离会大打折扣而且还会损坏电台的发射模块。

 

根据用途的不同,有的天线只需固定在一个频率点工作,有的天线却需要能在一组频率点上分别工作。如果这一组频率点很接近,那么选择这些频率数值相对居中的一点或者最重要的那点作为天线的工作频率;如果这组频率点间隔相对较远就需要配用通频带宽的宽带天线,以便不同频率上都能获得最佳的通信效果。有效工作频率点间隔越近的天线通频带宽越窄,有效工作频率点间隔越远的天线通频带宽越宽。通频带越宽的天线增益越小,同频带越窄的天线增益越高。有的天线为了满足在多个波段工作的要求,通过一定的电器匹配可以分别工作在多个波段。车载超短波天线很多可以满足在UHF/VHF两个波段工作,称为双段天线。

 

天线增益改善可以让有效通信距离增加。当其他通信条件不能改善时,提高天线增益是增加通信距离主要手段之一。天线的增益主要决定于天线结构,根据设计的需要通过改变GP天线导体的长度配合地网的调整让天线获得不同的增益。天线增益与天线的通频带宽是一对矛盾的参数。天线增益越高则通频带越窄,天线通频带越宽则增益必然越低。

 

标准的GP天线垂直部分导体长度应该是电台工作频率波长的四分之一,UHF波段大约为0.18米,VHF波段大约为0.5米。车载超短波天线为了特定物理尺寸或者适应汽车安装的几何需求通常会通过电感或电容加载的方法来缩小体积。我们使用的车载GP天线很多都比标准长度短。虽然长度减小对汽车安装使用带来一定的便利性,但这种缩短会影响天线的增益和效率。

 

车载电台的供电系统

 

车载电台的供电与汽车上的其他电器一样,都直接取用车辆的电源系统。电台的标准供电电压为13.8伏,小型车辆12V电压电源系统可以直接取电。如果是大中型车辆或电动动力汽车采用24V或48V电源,则需要电源适配器转换电压输出13.8伏或12V电源才能使用。

 

需要注意的是电台与其他车载电器的不同。

 

一、电台发射时电流消耗大。其工作在发射状态时电源消耗电流可以达7安培-8安培,甚至15安培以上。这与车载收音机、音响等小功率用电器相比,在电源连接上要特别考虑可靠性。

 

二、电台在汽车电器中是高频率工作设备,它既会受到汽车发动机、其他电器设备杂散电磁波信号干扰,也会由于高频大功率发射信号的耦合干扰到汽车电器。另外作为一个高频无线电设备,不仅汽车整体金属框架成为其电磁波辐射地网系统的一部分,供电电源也是高频电流回路的组成部分。

 

如果车载电台供电系统处理不当,轻则会导致电台无法正常工作或通信效果不好,重则会导致电台损毁或汽车其他电器控制系统受到干扰而影响到行车安全。