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MC1-0521-一部业余无线电台以 SSB 方式发射时的峰值输出功率为 10 瓦,电源效率约为 80%。若该台利用此方式发送一条时长 12.8 秒的 PSK31 消息,则此期间的平均发射功率

MC1-0521 问发送一条十二点八秒 PSK31 消息期间的平均发射功率,答案是约十瓦。文章说明相移键控只改变载波的相位、幅度始终保持恒定,因此包络平坦、平均功率等于峰值功率,并逐一指出显著偏低、十二点五瓦与八瓦这三个错项的来路,同时说明判据为什么落在包络上。

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【题目编号】MC1-0521

【题目】一部业余无线电台以 SSB 方式发射时的峰值输出功率为 10 瓦,电源效率约为 80%。若该台利用此方式发送一条时长 12.8 秒的 PSK31 消息,则此期间的平均发射功率:

【答案】A

[A]约为 10 瓦

[B]显著低于 10 瓦

[C]约为 12.5 瓦

[D]约为 8 瓦

考点速览

这道题的情景是:以单边带方式发射,峰值输出功率十瓦,电源效率约百分之八十,发送一条时长十二点八秒的相移键控数据消息,问这段发射期间的平均功率。十二点八秒只是消息时长,用来营造“持续发射”的场面,决定答案的是这种模式的包络特性。

PSK31 把信息写进相位

PSK31 是一种面向键盘聊天的窄带数字模式,由英国爱好者 Peter Martinez(呼号 G3PLX)在二十世纪九十年代末设计。名字里的三十一,指的是每秒三十一点二五符号的符号速率,因此得名。

它采用相移键控(phase shift keying,PSK):载波的相位在若干取值之间跳变,每个跳变组合代表一段数据。基础版本每个符号携带一个比特;另一种变体每个符号携带两个比特,并附加纠错编码。无论哪种变体,相位在变,幅度始终恒定。

编码方式上它使用一种可变长度字符编码:常用字母和数字给短码,罕用符号给长码。这样平均每个字符所需的比特数比定长编码更少,既省时间也省频谱。信号占用的带宽因此只有几十赫兹量级,比传统电传窄得多。

恒包络让平均功率等于峰值

一个持续发射、幅度恒定的信号,其包络是一条水平线,包络起伏为零。功率正比于幅度的平方,幅度不变,功率就不变。因此在这段发射时间里,平均功率与峰值包络功率基本相等,都约为十瓦。

有人会问:键盘聊天总有停顿吧?停顿发生在两次发射之间,不属于“发射期间”。题目问的是发送这条消息的过程,发射机在这段时间里持续输出,功率计读数不会忽高忽低。

极窄的占用带宽还带来一个实际好处:同样的噪声功率被更窄的滤波器带宽切掉,落入接收机的噪声更少,信噪比更高。这正是几瓦功率就能在弱信号条件下完成长距离文字联络的原因,也是低功率爱好者偏爱它的理由。

逐项辨析

选项 A“约为十瓦”正确:这是恒包络连续发射的必然结果。

选项 B“显著低于十瓦”错在把话音或等幅报的特性当成了通用规律。这两种信号的包络有明显起伏或通断,平均功率远低于峰值;本题的调制方式没有这些特征。

选项 C“约为十二点五瓦”错在拿十瓦去除以零点八,得到的是直流输入功率,与题目所问的射频平均功率不是同一个量。

选项 D“约为八瓦”错在拿十瓦去乘以零点八,方向与上一项相反,同样是把效率当成了功率换算系数。

与相邻数字模式的比较

同为恒包络数字模式,几类常用信号的区别只在调制方式:有的用频率键控在若干音频音调之间切换,有的用相位键控改变载波相位,还有的老式电传在两个频点之间来回跳。它们的共同点是发射期间幅度恒定,因此平均功率都约等于峰值功率。

真正的分界线不在具体模式之间,而在“有无通断与起伏”这一条上。手键与自动键的等幅报,按键与松开交替,发射是断续的;单边带话音的包络随说话内容起伏,还会在语句间隙降到很低。这两类信号的平均功率才会显著低于峰值。

换句话说,判断平均功率不需要记住每个模式的技术细节,只需要问一句:这段发射是不是从头到尾都在发,幅度有没有变。

应试要点

先看包络再算数字:连续等幅的信号,平均功率约等于峰值功率;有键控空档或幅度起伏的信号,平均功率显著低于峰值。电源效率在这道题里只起干扰作用,见到拿它乘除十瓦的选项直接排除。

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