一．中繼臺概述

中繼臺的基本概念

在無線對講系統中，中繼臺對于增大通訊距離，擴展覆蓋范圍扮演著極其重要的角色。是專業無線通訊系統不可缺少的重要設備。

中繼臺由收信機和發信機等單元組成。通常工作于收發異頻狀態，能夠將接收到的已調制的射頻信號解調出音頻信號傳輸給其它設備。同時，還能將其它設備送來的音頻信號經射頻調制后發射出去。上面提到的其它設備有各種系統使用的控制器，有無線接駁器等，也包括互聯所需要的其它中繼臺。將中繼臺收到的信號直接通過自身的發射機轉發出去，這是中繼臺最基本的應用。

因此，中繼臺必須能夠全雙工工作，即收發同時工作，并且發射時不能影響接收機的正常工作。由于中繼臺工作的基本特點，再加上多臺中繼臺組合一起使用的特點，對中繼臺的技術指標相對于移動臺要有更高的和更特殊的要求。

除一臺中繼臺組成的單信道常規地面通訊系統之外，還可以利用中繼臺經同軸電纜，功分器，架設多幅分布天線，實現樓宇、酒店等建筑物地下和地面的覆蓋通訊，此外多臺中繼臺組成集群系統以及各種帶狀或星形結構的通訊網。

中繼臺調試集成安裝的指標直接影響到系統的通訊距離和系統網絡語音質量及功能。

二．中繼臺通訊距離的工程計算

1．無線電波傳輸損耗工程實用公式

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

式中：F—通訊工作頻率(MHz)

h1—通訊對象A點天線高度(m)

h2—通訊對象B點天線高度(m)

d—A點和B點的通訊距離(m)

上述實用公式僅限于VHF 150MHz和UHF 400～470MHz頻段，并且地形起伏高度在15m左右，通訊距離在65km范圍內。

2．系統無線設備通訊距離的計算(以下舉例說明)

(1)假設已知條件

a.系統工作頻率：

TX 465MHz RX 455MHz

b.中繼臺參數和架設數據：

發射功率：20W (43dBm)

接收靈敏度：-116dBm

同軸電纜損耗：2dB(1/2″饋管40m長、5dB/100m)

全向天線增益：9.8dbi

天線架設高度：30m

c.對講機參數

發射功率：4W(36dBm)

接收靈敏度：-116dBm

對講機天線增益：0dBi

對講機高度：1.5m

(2)中繼臺與對講機的系統增益

在本例中，所謂系統增益就是對講機發射信號給中繼臺接收機允許衰減的最大值，若不考慮電纜損耗和天線增益的條件下：

系統增益(dB)=發射功率(dBm)-接收靈敏度(dBm)

若考慮電纜損耗、天線增益的條件下,本例系統增益為：

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

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

=144.2(dB)

式中：Pt——對講機發射功率

PA——對講機天線增益

RA——中繼臺天線增益

CL——同軸電纜損耗

RR——中繼臺接收靈敏度

(3)如果系統增益等于電波傳輸的損耗，則說明通訊距離的電波能量已達極限，若系統增益小于傳輸損耗則表明通訊可能建立不起來。

將系統增益代入電波傳輸損耗工程公式：

144.2=88.1+201g455-201g1.5×30+401gd

144.2=88.1+53.2-33+401gd

35.9=401gd

d=7.9km

(4)上式僅計算了上行信號(對講機發給中繼臺)可通訊的保守距離，而未計算下行信號(中繼臺發給對講機)可覆蓋的距離，通常由于中繼臺發射功率較大，其下行信號往往優于上行信號的通訊距離。由于系統通話是雙向的，因此系統的保守通話距離往往以上行信號為準來計算。

三．通訊系統中的干擾

1.系統中的干擾有很多，有些是產品制造中不可避免的，有的是在系統集成時產生的，我們主要討論后者，在日常通訊中經常碰到的干擾主要有兩種：同頻干擾和互調干擾。

2. 同頻干擾是指在一個系統中的工作頻率受到了另一個系統相同頻率的干擾。雖然兩臺發射機標稱頻率相同，但多少還是有所差異，當一臺接收機同時收到兩臺發射機信號時，會產生兩個發射頻率差異的差拍干擾，如果兩發射頻率相差1KHz，在接收機中即可聽到1KHz的差拍聲，另外盡管發射頻率相同，其頻率的相位也不一定相同，因此會產生低頻交流聲的干擾。

3.互調干擾是由電路中的非線性器件產生的，在我們日常工作中產生互調的原因主要有以下兩種情況：

(1)干擾信號侵入發射機的末級，從而同有用信號之間引起互調。此類干擾稱為發射機互調干擾。

(2)處于互調關系中的兩個或兩個以上的無線電信號被接收機接收，在接收機高放級產生互調，稱為接收機互調干擾。

4.互調干擾主要反映在多信道系統或與其它系統安裝在一起，多信道頻率相互間或其它系統頻率與多信道頻率混合而產生，產生的主要機理有兩種表現形式，如果我們用A、B、C……表示頻率的數值，則有：

2A-B=C

A+D-C=B或A+D-B=C

舉例說明：某一系統有4個信道的發射頻率分別為：

1CH 160MHz 2CH 161MHz

3CH 162MHz 4CH 163MHz

如果不采取互調抑制措施,就會產生：2×160MHz-161MHz=162MHz(假)，即1CH的二次諧波進入2CH功放末級產生差頻形成一個假的162MHz，就會對3CH所接收的設備造成干擾。

另外還會產生：160MHz+163MHz-162MHz=161MHz(假)，即1CH和4CH的和拍與3CH的差拍產生一個假的161MHz，就會對2CH所接收真的161MHz頻率產生干擾。

5. 為了避免互調干擾，通常有兩種做法：根據互調產生的機理在發射機功放輸出端口加單向隔離器，對外部進入的信號進行衰減，不讓其產生和頻和差頻。對于接收機采用大動態范圍的器件，降低減小非線性。另一種方法是使用頻率時，人為避開產生互調組合的頻率。前者需要增加設備投入，后者較經濟，但取決于所審批頻率的可能性。

6.無(三階)互調干擾頻率的工程計算方法：

(1)將所分配或使用的頻率從低向高排序；

(2)按最小信道間隔計算每個頻率對應的頻道數；

(3)計算相鄰頻道數的差值；

(4)求差值的和(按下舉例方法求和)；

(5)檢查差值與和數中不得有相同的數出現。

舉例說明：現有一組頻率156.275MHz 156.150MHz 156.200MHz 156.125MHz計算是否存在互調組合(如圖一)。

有相同的數字3，表明這一組頻率存在互調，只有將156.275頻率向上調換成156.300或其它的頻率才可避開互調組合。上面括號中的數字是被調換后的計算結果。

四、中繼臺的關鍵技術參數與天饋系統

1．中繼臺的關鍵技術

中繼臺的技術參數除發射功率，頻率穩定度，調制特性，接收機靈敏度，音頻輸出功率和失真，調制接收帶寬等技術參數與對講機、車載臺相同或較高外，根本的區別在于全雙工工作，即接收信號的同時，又要發射信號，其關鍵的技術參數是雙工工作時的接收靈敏度，即自身的收發干擾情況如何，好的中繼臺發射時應不影響接收機的靈敏度。中繼臺若存在收發干擾，意味著接收機靈敏度的下降，在系統工作時，直接影響到對講機和車載臺的通訊距離。

2．形成中繼臺收發干擾的因素

(1)發射機大功率信號串入接收機前端造成接收機的阻塞，使接收靈敏度下降。

(2)發射機邊帶頻譜中的接收機頻率成分過大形成類似于同頻干擾的情況，使接收機靈敏度下降。

3．解決中繼臺收發干擾的要點

除了中繼臺自身發射機和接收機有較高的技術指標外，重要在于發射機天線端口和接收機天線端口要有較高的隔離衰減。目前發射機和接收機天線端口之間隔離通常有2種方法：(1)雙工器方式；(2)收發天線同軸垂直間隔方式。

4．使用雙工器的優缺點

(1)使用雙工器的優點

a.收發共用一根天線，一根電纜，架設方便；

b.通常使用陷波型雙工器，體積小，重量輕，插損小，有較好的收發隔離性能，能保證良好的收發干擾指標。

(2)使用雙工器的缺點

a.要求天線頻帶較寬，往往天線對收發頻率不能兼顧；

b.陷波型雙工器的阻帶很窄，當設置多信道使用時，所使用的頻率有所限制，必須限定在雙工器的阻帶寬度內。

5．使用雙天線的優缺點

(1)使用雙天線的優點

a.收發分別使用各自的天線，可獲得較好的匹配及增益；

b.可在較寬的頻率范圍內，任意設置信道所用的收發頻率。

(2)使用雙天線的缺點

雙天線要達到一定程度的收發隔離，架設時有嚴格的要求，往往不易滿足，導致收發干擾指標惡化，嚴重影響通訊距離。

(3)使用雙天線架設的要求

a.雙天線水平架設時，兩天線間的水平距離應≥390λ；

b.雙天線同軸垂直架設時，兩天線間的垂直距離≥9λ。

(4)雙天線架設一覽表:(表一)

6．雙天線架設后中繼臺收發干擾指標的測試

(1)使用對講機測試方法

首先將對講機發射功率設置最低檔，中繼臺置于不轉發狀態：摘掉對講機天線，短時間間斷發射，讓對講機與中繼臺逐步拉開距離，直到中繼臺接收對講信號有雜音止，此時再將中繼臺置于轉發狀態或使用中繼臺的話筒發射，聽中繼臺的雜音不應有變化，若雜音加強或靜噪電路關閉聽不到雜音，說明存在收發干擾。

(2)使用儀器測試方法

使用RF射頻信號源，輸出端口接儀表自帶天線或對講機天線，將信號源輸出調至中繼臺接收有雜音止（中繼臺處于不轉發狀態），此時啟動中繼臺的發射，聽雜音不應有明顯的變化。

五、中繼臺組網方案

1．二次接力中繼方案一(圖二)

說明：(圖中的頻率為說明組網通訊方式而假設)

本方案使用3臺內置雙工器的中繼臺，可將A區和B區聯網

對講機設置2個信道：

1CH TX 150.000 RX 155.700在A區使用

2CH TX 155.800 RX 150.100在B區使用

中繼臺A的頻率設置：

TX 155.700 RX 150.000

中繼臺B1的頻率設置：

TX 150.100 RX 155.700

中繼臺B2的頻率設置：

TX 150.000 RX 155.

2．二次接力中繼方案二(圖三)

說明：(圖中頻率假設)

本方案在A區使用了一臺標準的中繼臺(內置有雙工器)，而在B區使用2臺半雙工電臺組合互控的中繼臺，B區組合中繼臺使用2付天線，對講機設置了3個信道：

1CH TX 150.000 RX 155.700 在A區使用

2CH TX 155.800 RX 155.100 在B區與A區通話

3CH TX 155.700 RX 150.100在B區自中繼

半雙工電臺1的頻率設置：

TX 150.000 RX 155.700

半雙工電臺2的頻率設置：

TX 150.100 RX 155.800

3．兩區自動漫游方案一(圖四)

說明:本方案A、B兩區各使用了一臺中繼臺和一臺半雙工電臺，半雙工電臺使用收發同頻半雙工工作方式，而且僅做兩區互聯的鏈路。

對講機設置兩個信道，頻率：

1CH TX 150.000 RX 155.700

2CH TX 150.000 RX 155.800

并且設置這兩個信道快速掃描,由于這兩個信道TX頻率相同,無論搜索到哪個區均可進行通話,因此無論在哪一區均不需人工切換信道,從而達到自動漫游的功能。

4．兩區自動漫游方案二(圖五)

說明:本方案A、B兩區均使用半雙工電臺組合互控的中繼臺，對講機編程三個信道，并且進行掃描搜索

1CH TX 150.000 RX 155.700 A區自中繼

2CH TX 150.000 RX 155.800 B區自中繼

3CH TX 150.000 RX 150.100 A、B區相互通訊

每部半雙工電臺收發頻率接近，均在雙工器允許的帶寬內，故使用雙工器進行收發隔離。