【题目编号】MC1-0614
【题目】为什么使用单边带收发信机发送 AFSK 信号时需要关闭 ALC?
【答案】A
[A]ALC 增加 AFSK 信号的失真,抬升误码率
[B]ALC 使发射功率失控,导致发射机故障
[C]ALC 使信号的极性反转,致使无法解码
[D]ALC 影响 AFSK 信号的频响,使音色变差
考点速览
这道题问的是数据通信的操作细节:用单边带(SSB,single sideband)收发信机发送音频移频键控(AFSK,Audio Frequency Shift Keying)信号时,为什么必须把发信自动电平控制(ALC,Automatic Level Control)关掉。考点落在两处:AFSK 信号的包络有什么特点,ALC 这个负反馈环路的响应速度与线性度又有什么局限。业余频段上的分组通信(packet radio)、无线电传(RTTY)以及自动位置报告系统一类应用,常把音频音调送进单边带发射机的话筒口或数据口送出,凡是数据模式,这条规矩几乎都要守。
AFSK 的波形与单边带发射链路
AFSK 的做法并不复杂:把两个音频音调分别代表数字的一与零,送进单边带发射机的音频输入端,经平衡调制器搬移到射频上。接收端再把频率的来回跳变解调回比特流。麻烦就出在“来回切换”上——音调每换一次,音频波形在衔接处会出现幅度突跳,整个包络是一条忽高忽低的锯齿状曲线,而其变化速度直接由数据速率决定。一千二百比特每秒的分组通信,包络每几百微秒就要抖一下。
ALC 为什么会吃掉数据波形
ALC 从射频输出端取样,检波出与输出电平成正比的直流电压,再回过头压缩前级增益,把输出维持在限定范围内。这是一个带时间常数的闭环:起控要时间,恢复也要时间。设计它的初衷是处理语音——人说话的峰值与平均值差得远,偶尔一个话峰冲高,环路慢一拍并不影响可懂度。
数据波形不是这么回事。包络快速跳变时,ALC 跟不上,就变成对信号作随机的幅度压缩:该高的半周被压下去,该低的半周相对抬起来,码元之间的过渡被抹圆、被不对称地扭曲。这种非线性处理在接收端表现为眼图闭合,判决门限变模糊,误码率(BER,bit error rate)随之上升。幅度突变在频域上还会产生额外的边带分量,也就是常说的带外杂散(splatter),既污染邻频,也让自己的信号更难被解出。所以数据模式的通行做法是关闭 ALC,改由手动设定驱动电平与射频功率,让发射链路老老实实工作在线性区。
逐项辨析
选项 A 说 ALC 会增加 AFSK 信号的失真、抬高误码率。因果讲对了:ALC 对快速变化的包络作非线性压缩,波形被扭曲,接收端判决出错,误码率上升。原因与结果都能对上,是本题的正确项。
选项 B 说 ALC 使发射功率失控、导致发射机故障。事实恰好相反,ALC 存在的目的就是防止输出电平冲高、保护末级功率管;把它关掉才是功率失控和烧管子的风险来源。把保护装置当成故障源头,主客颠倒了。错误。
选项 C 说 ALC 使信号极性反转、致使无法解码。ALC 管的是幅度,不碰相位与频率;AFSK 靠频率跳变承载信息,本身不存在极性这个量。真正用极性翻转传数据的是相移键控一类的调制方式,与本题的 ALC 无关。错误。
选项 D 说 ALC 影响 AFSK 信号的频响、使音色变差。ALC 确实会改变频谱形状,但数据通信的评价尺度是误码率与频谱纯度,而不是音色——音色是语音通信里对音质的主观说法。评价维度与出错环节都错位了。错误。
数据模式的操作实务
关掉 ALC 只是一半。实际操作里还要把音频输入电平调准:以声卡或终端送来的音调幅度为准,调到手控的驱动电平刚好让 ALC 表头不动为宜,表头一动就说明环路已经开始压缩。射频功率也从面板上手动设定,别指望 ALC 兜底。首次试通先用较小功率,确认对方解码正常再往上加,既护末级,也少扰邻频。
应试要点
记住这条链条:AFSK 的包络随码流快速跳变,ALC 是带时间常数的慢速反馈,慢环路压缩快包络就产生非线性失真,接收端误码率升高;因此数据模式关闭 ALC,改用手动电平控制。选项里凡把 ALC 说成会造成功率失控、极性反转或音色变差的,都是换错了环节或换错了评价标准。