【题目编号】MC1-0831
【题目】没有信号时,调频接收机会输出一种强烈的沙沙声。关于这种噪声,以下描述正确的是:
【答案】A
[A]天线收到的 QRN 与机内电路的固有噪声共同构成一种随机信号。该信号的随机相位变化 经鉴频形成强烈的沙沙声。只是,该信号的随机幅度变化与沙沙声没有关系
[B]由天线收到的 QRN 的随机幅度变化经放大形成,其大小与 QRN 的电压成正比
[C]由天线收到的 QRN 的随机幅度变化经放大形成,其大小与 QRN 的电压的平方成正比
[D]由天线收到的 QRN 的随机幅度变化经放大形成,其大小与 QRN 的电压的平方根成正比
考点速览
这道题问的是调频接收机在无信号时那种强烈沙沙声的来历。答案选 A,核心判断是:沙沙声来自随机信号的相位也就是频率变化,经鉴频器转换而成,而它的幅度变化与沙沙声没有关系。这个结论看起来反直觉——噪声不就是幅度忽大忽小吗——但调频接收机在鉴频器前面有一级限幅器,幅度那部分早就被削掉了。
随机信号的幅度与相位
天线拾取的外部噪声与接收机前端、中放的固有噪声叠加在一起,构成一个宽带随机信号。外部噪声里最主要的是天电干扰,业余界习惯写作 QRN,此外还有宇宙噪声和人为噪声。描述这样一个信号需要两个维度:幅度说明它有多强,相位说明它的过零点在什么时候出现。
热噪声的瞬时幅度服从高斯分布,瞬时相位在一个周期内近似均匀分布,两者都随时间快速漂移。在调幅接收机里,承载信息的是幅度,所以幅度噪声会直接变成可听的噪声;在调频接收机里,承载信息的是频率,噪声进入解调器以后,起作用的主要是相位那一路。
进入鉴频器之前,中频信号要先过限幅器。限幅器把信号幅度统一削到固定电平,随机幅度信息在这一步就被彻底清除。剩下的随机相位抖动则原样保留,并进入鉴频器。
鉴频器把相位抖动翻译成沙沙声
鉴频器输出的是与瞬时频率偏移成正比的电压。频率是相位随时间的变化率,相位抖动得越快、越不规则,鉴频器输出端出现的电压跳变就越频繁、越杂乱。这些杂乱的电压变化送到扬声器,就是我们听到的沙沙声。
正因为如此,调频接收机在没有信号时噪声特别响,而一旦收到信号,鉴频器输出的就是有规律的音频,沙沙声被压制下去。这就是调频静噪(squelch)电路的设计依据:它监视鉴频器输出端的噪声电平,或者直接检测中频载波的有无,噪声超过阈值就把音频通道关掉,让机器安静。
门限效应与噪声的关系
调频解调有一个门限效应(threshold effect):载噪比高于门限时,解调输出信噪比按每分贝换若干分贝的规律改善,比调幅更快;一旦低于门限,输出噪声突然急剧上升,语音被沙沙声淹没,或者出现断续的爆裂声。业余通信中常说的调频有捕捉效应(capture effect),弱信号会被强信号完全压掉,讲的是同一件事的两面。
由此还能推出一条实用结论:调频接收机的噪声电平恰恰是判断信号强弱的好指标,而音频音量不是。这与沙沙声的成因是连在一起的。
逐项辨析
选项 A 正确。它完整描述了噪声的两个来源、随机信号的相位变化经鉴频形成沙沙声这一机理,并且明确指出随机幅度变化与沙沙声无关,与限幅器的作用相符。
选项 B 错误。它把沙沙声说成由幅度变化放大而来,忽略了限幅器已经把幅度信息抹平这一关键环节;它给出的与噪声电压成正比的量化关系也是凭空附会,噪声功率与电压之间本来就不是简单的正比关系。
选项 C 错误。同样归因于幅度变化,又把关系写成与电压的平方成正比。噪声功率确实与电压有效值的平方相关,但题目问的是沙沙声的成因,而这个成因在调频接收机里已被限幅器切断,所以即便平方关系在数学上成立,也不改变它机理解释错误的事实。
选项 D 错误。与电压的平方根成正比的写法更没有依据,机理上的错误与另外两项相同。
应试要点
调频接收机的噪声是相位噪声经鉴频而来,不是幅度噪声放大而来;限幅器把幅度抹平,是理解这道题的钥匙。由此还能记住一条实用结论:调频通联里,背噪大小可以反映信号强弱,音频音量不能。