WR—G33DDC型无线电监测接收机原理及故障处理

张雁

【摘 要】本文介绍了WR-G33DDC型无线电监测接收机的结构原理，比较了与之前几代无线电接收机的结构区别，并分析了WR-G33DDC型无线电监测接收机的软件功能及常见的故障处理方法。

【关键词】接收机；软件无线电；原理；故障

WR-G33DDC型无线电监测接收机基于国际最新的软件无线电技术，采用射频直接采样和数字下变频技术，接收频率范围为9KHz—49.995MHz。我台采用WR-G33DDC型无线电监测接收机实时监测本台发射机播音频率，为我台广播发射质量监测工作提供了有力的技术手段。

1 WR-G33DDC型接收机结构原理

传统的接收机将接收到的射频信号，经过模拟元器件，如调谐电路、放大器、滤波器、混频器以及振荡器的处理后产生中频信号，中频信号经过解调器解调，输出音频信号。所用的处理过程均采用硬件实现。随着软件无线电（SDR）的发展，产生了第一代SDR接收机。

第一代SDR接收机的软件功能仅局限于两个方面：一是，为用户提供方便的操作界面；二是，通过计算机声卡来进一步处理解调后的音频信号。接收机的滤波功能、解调功能仍依靠硬件实现。即使这样，第一代SDR接收机仍被视为无线电接收机与计算机的第一次结合。第二代SDR接收机采用了模数转换器（ADC），中频信号经过模数转换器变为数字信号，随后进入计算机进行数字信号处理（DSP），依靠软件完成包括信号滤波、解调功能。基于DSP的滤波器相比模拟滤波器更加精确，同时滤波器通带可以连续变化已匹配接收信号带宽以及最大程度的提高信噪比。基于DSP的解调方式为接收机增加新的解调模式提供了便利，只需进行简单的软件编程，而硬件无需改动便可实现。第二代SDR接收机的另一个优点是可以将中频信号的实时频谱显示出来，用户不仅能听到信号声音还能够看到信号及相近频率信号的频谱。

WR-G33DDC型无线电监测接收机采用数字下变频技术，将第二代SDR接收机中的本机振荡器和混频器用数字下变频器（DDC）取代。数字下变频器可进行软件重构，从而减少了纯硬件电路，模数转换器也比第二代SDR接收机更接近天线端。WR-G33DDC型无线电监测接收机的原理框图如图1所示：

图1 WR-G33DDC型接收机原理框图

天线接收到的无线电信号经过阻抗匹配电路后，先进入接收机内部衰减器，以降低信号电平，避免信号过载。衰减器的可调范围为0-21dB，可通过软件设置为手动调节方式或自动调节方式。预选器中配置了各种用户可设置的滤波器，用于滤除与接收信号频率临近的干扰信号，减少信号过载和互调失真，增强了前端接收性能。信号通过预选器后进入低噪声、低失真的两级放大器。用户可根据需要将第一级放大器（前置放大器）设置为“可用”或“不可用”，前置放大器能够增加信号电平大约10dB，可以从强噪声中提取微弱信号。信号经过两级放大器后进入抗混叠滤波器，之后进入16位模数转换器，抽取速率为100MSPS，为之后的数字下变频器（DDC）提供稳定的数字信号。数字下变频器的功能相当于混频器、本机振荡器及滤波器的功能，只是输出的不是模拟中频信号，而是数字信号，为了便于理解，这里将下变频器输出的信号仍称之为中频信号。中频信号通过USB接口进入计算机，通过软件实现对数字信号的滤波、解调、信号电平测量、静噪、噪声消隐、音频滤波处理，处理过程中没有线圈、振荡器、二极管、电容等模拟设备。

数字下变频器的应用是WR-G33DDC型接收机区别于以往接收机的核心构件，减少了模拟硬件设备，将AD转换器更加靠近天线端，同时计算机软件可实时记录数字下变频器带宽内的所有信号频谱，随时可实现“重新接收”带宽内任何信号。数字下变频器的最大带宽为4MHz。

2 WR-G33DDC型接收机应用

2.1 性能指标

WR-G33DDC型接收机采用射频直接采样，配置了可切换的低噪声高线性度的前置放大器，滤波器带宽连续可调，最小步进1Hz。接收机具有50MHz实时频谱分析仪、4MHz带宽的DDC频谱分析仪及音频频谱分析仪。接收机可同时解调3个信道，并分别进行录音。接收机具有高灵敏度（1.12μV AM、0.20μV SSB、0.109μV CW），高IP3（+31dBm），以及高频率稳定度（0.5ppm）。接收机噪声系数14dB，相位噪声-145dBc/Hz

@10KHz，RSSI精度2dB，RSSI灵敏度-140dBm。

2.2 功能介绍

2.2.1 软件界面

WR-G33DDC型接收机软件界面如图2所示。主要由虚拟接收机（3个）、信号强度监测区、解调模式及参数设置区、DDC频谱显示区、解调频谱显示区、宽带频谱显示区构成。

图2 WR-G33DDC型接收机软件界面

1）虚拟接收机（3个）

软件界面提供了3个虚拟接收机，当前选择的虚拟接收机以高亮色显示，当其它两个虚拟接收机的接收频率也在当前DDC带宽内时，3个虚拟接收机能够同时运行。3个虚拟接收机的频谱在DDC频谱中同时显示，解调后的信号能够根据用户需要分别录音或播放。虚拟接收机的频率输入可通过其下的频率设置框完成。

2）信号强度监测

信号强度监测表用于指示在解调带宽内信号的电平峰值、有效值和平均值。测量的数值类型和数据单位以高亮色显示。指示的信号强度值已经补偿了由接收机内衰减器和前置放大器对信号强度的影响，因此信号强度值表示的就是天线实际接收到的信号强度。

3）解调模式及参数设置

软件提供多种解调模式，分别为AM、AMS、LSB、USB、CW、FM、ISB、DSB、DRM、FSK以及UDM（用户自定义模式）。选择解调模式后，可根据需要设置具体的解调参数。主要有通带设置、解调带宽预置、AFC、边带选择、音频滤波器通带设置、去加重设置、音频录音设置、存储路径设置、带阻陷波设置、静噪设置、增益设置以及消噪设置。

4）DDC频谱

DDC频谱带宽为20kHz至4MHz，可通过“DDC BW”下拉菜单设置。DDC频谱显示的是最后抽取过程的信号频谱。DDC带宽设置的越宽，计算机CPU占用越多，对于配置较低的计算机，过宽的带宽设置可能造成计算机死机。DDC带宽为20kHz时，已足够保证标准的射频信号解调质量不会降低。DDC频谱具有记录功能，可以将DDC带宽内的所有信号的频谱数据记录下来，供以后分析。DDC频谱区能够实时显示信号的ADC速率、DDC速率、解调速率、音频速率等监测数据。

5）解调频谱

用户可通过“DEM BW”下拉菜单设置解调带宽，在DDC频谱和解调频谱中的灰色区域均表示的是解调带宽。用户应使解调带宽尽可能窄的覆盖所接收信号的频谱，以获得最好信噪比。解调频谱也具有记录功能，但与DDC频谱记录功能不同，此处记录的是解调后的音频信号，可同时对3个虚拟接收机的接收的信号分别记录。解调频谱区能够实时显示信号的ADC电平、频偏、调幅度、总谐波失真等参数。

6）宽带频谱

WR-G33DDC型接收机作为中短波接收机，监测频谱范围达到30MHz，但其具有高速模数转换器，频谱范围最大可达到近50MHz，但接收机的灵敏度在达到45MHz时会有所降低。宽带频谱中实时显示了带宽内所有信号的频谱，频谱中的灰色区域表示的是DDC带宽。

2.2.2 运行图配置

软件提供按运行图录音功能，此项功能对能够根据用户需求，通过设置频率、开始时间、结束时间、周期、解调模式、解调带宽、静噪等参数自动对指定的频率信号进行录音，方便后期分析。

3 WR-G33DDC型接收机维护

WR-G33DDC型接收机使用中常见的故障有下几种：

3.1 故障现象：接收机软件运行正常，但没有节目声音

处理方法：①查看解调频谱中是否有接收信号的电平，如果没有，查看天线连接头是否可靠；②如果有，查看软件中“Audio”标签内的“Mute”按钮是否按下，并检查音量是否调到中间位置；查看“Gain”标签内的“AGC”是否启用，并调整到“中速”；关闭“Squelch（静噪）”标签内的“squelch”功能。

3.2 故障现象：能听到节目声音，但声音失真

处理方法：①确定“Gain”标签内的“AGC”启用，并调整到“中速”；②调整中“Audio”标签内的“Gain”参数值，如果值过大，会造成音频信号失真；③如果信号强度监测表显示“ADC CLP”，应调整衰减器的衰减参数降低信号电平。

3.3 故障现象：能听到节目声音，但软件出现运行速度慢，界面波形显示不流畅的现象

处理方法：CPU负担过大，可通过以下措施降低CPU使用率。①关闭其它不相关的运行程序。②在“Option”菜单中减小“Demodulator Filter Length”参数值。增加滤波器长度会改善接收机的选择性，但同时会占用更多的CPU资源，应适当减小滤波器长度，使CPU负载低于30%。③适当减小DDC带宽。

3.4 故障现象：能听到节目声音，但噪音大

处理方法：①关闭衰减器，关闭RF滤波器或设置为自动状态；②检查天线连接头是否紧固、天线线缆是否破损。如果断开天线接头，噪声没有明显降低，可能是由于天线引入了周边环境噪声。应改进接收天线，尽可能的远离计算机，最好架设室外天线。

[责任编辑：王楠]