从JRS系列中频发信机浅析发信机发展技术路线

任超 苏桂淮 周润根

摘要：本文介绍了中频发信机JRS-503E和JRS-853的基本原理与构造，着重对比了两款发信机的不同，由此分析近几十年发信机的发展与革新。

关键词：中频发信机；JRS-503E；JRS-853；海岸电台

JRS系列中频发信机是由日本无线株式会社生产制造的，专用于海岸电台进行中波频段业务信号发射的发信机，其工作频段在400KHz-550KHz之间，可工作于调频报模式，多被应用于播发NEVTEX业务。目前天津海岸电台共拥有两种型号的JRS中频发信机，型号分别为JRS-503E和JRS-853，两款发信机发射功率均为5KW。其中JRS-503E型发信机为天津海岸电台于1986年引进，而JRS-853于2015年引进。两款发信机研发时间差距较大，虽然在功能上极为相近，但在构造上两款发信机存在着很大差异。对比这两款发信机，能够在侧面上反应出近几十年陆基发信机的一些发展变革。

1、JRS-503E发信机的基本原理与结构

JRS-503E发信机的基本原理是激励器输出峰峰值为1V的射频信号，该信号送给激励电平调节器，通过调节器来实现高、中、低功率的变化，并将调节后的射频信号送给半导体功率放大器，放大器推动射频信号放大至2W后输出，2W信号再经过末级功率放大器最终放大到5KW。

结构上JRS-503E发信机主要由上部的控制部分、功放部分，中部的激励器与下部的电源部分组成。

控制部分主要控制发信机工作状态，所在位置包含内部的控制电路和告警电路；外壳部分有按键来加载高压，切换发信机的功率、频率；控制部分上部含有两块指针式功率表，分别指示发信机的发射功率和反射功率；控制部分含有报警消除按键，按键底部有报警指示灯，当发信机发生运行故障时，指示灯亮起并发生蜂鸣告警，长按报警消除按键可消除告警。

功放部分主要包含发信机功放电路，其内部主要空间为金属陶瓷四极管及其管座占据，顶部有直通四极管的风冷装置。

中部为激励器所在位置，内部电路可产生用于功率放大的2W射频信号，激励器底部装有滑轨，便于维修人员抽出进行维修。

下部为整部发信机的电源部分，以三相380V电源供电，进行转换后为发信机内部各电路提供其所需的交直流电压。

2、JRS-853发信机的基本原理与结构

JRS-853发信机的基本原理是激励器的射频信号发生器将信号输出给四个完全一样的功率放大器，四个功率放大器将激励器的射频信号分别放大（最大可至1.25KW），之后再将四路信号输出给功率组合器；组合器单元将四路输出进行合成，作为额定功率输出（最大5KW）。

结构上JRS-853发信机呈现明显的分层结构，从上至下依次为功率组合单元、激励器、接口单元、功率放大单元以及电源单元。

功率组合单元位于发信机最上层，内部电路可对四个功率放大单元的输出功率进行合成，可就近通过顶部馈线接口输出给天线。该单元还具有射频检测电路，可检测发信机正向功率和反射功率。

激励器由射频信号发生器、调制电路和控制/显示部分组成。其中射频信号发生器输出信号驱动四个功率放大器，控制/显示部分可控制发射机并显示其工作状态至数码显示屏上。

接口单元与四个功率放大单元、组合器单元和激励器连接，是以上单元之间的转接过渡，以保证发信机内部接线的安全有序。

四个功率放大单元是发信机的功放核心，其电路构造完全相同，彼此之间线路独立。

最下部的电源部分以三相380V电源驱动，为JRS-853发信机内部各单元提供稳定供电。

3、两款发信机对比

对比两部发信机，可以发现这两款中频发信机具有许多不同之处。

3.1生产工艺

JRS-503E发信机功率放大主要依靠的是电子管放大。功放采用的末级功率放大器由功率放大管及输出匹配电路组成，其中功率放大管使用的是一款金属陶瓷四极管，采用的是碳化钍钨阴极，四极管通过加热产生热电子，放大功率可直达5KW以上。

JRS-853发信机则是一款全晶体管发信机，采用的是晶体管多级放大模式，依靠多个功率放大电路的功率合成来弥补单个晶体管功率放大倍数低的问题。

电子管通常寿命较低，使用一两千小时后某些技术指标明显下降。此外，电子管放大器耗电高，又常常工作在甲类状态，更降低了效率。

晶体管电路相比电子管电路具有集成度高，体积小，能效效率高的优势。晶体管电路自动化程度高，更便于模块化制板，厂家便于生产发信机备件，使用者便于对发信机部分电路拆卸更换。同时晶体管电路内部电路驱动电压一般在几十伏之内，检修时相比电子管更为安全。

3.2发信机结构

结构上JRS-503E发信机内部电路处于同一腔室内，电子器件间没有明显的电路分界，彼此之间不仅容易发生电磁干扰，电路发生过载时也容易损坏相邻电路，这也导致发信机内部发生故障时查找故障源非常困难，需要进行整机排查。并且各电路无法单独取出，在检修发信机时，会经常发生问题器件被其他器件遮挡，不易检测更换的问题。

JRS-853发信机在结构上非常清晰，各功能單元采用模块化制作。功能单元电路被全部装于一个金属模块中，互相之间连线用屏蔽信号线连接在金属模块的外部接口上，实现了彼此电路独立，有效降低了电磁干扰。单个单元模块重量相对较轻，在底部装有滑轨，便于检修故障时取出。

JRS-853发信机还利用功率合成的特点，将功率放大单元分为独立的四个模块，每个模块故障均不影响其他模块的正常工作。其中一个功率放大单元发生故障时，只需要取出故障单元，降低总发射功率，发信机仍然可以正常工作，提高了发信机的工作稳定性。

3.3发信机的状态显示

JRS-503E发信机的外部只有两块分别显示发射功率和反射功率的功率表，缺乏观察发信机工作状态的数据显示器件。

JRS-853发信机的激励器上具有一块数码显示屏，显示屏不仅可以显示发信机的发射频率、发射功率、反射功率、驻波比、工作电压等信息，同时该显示电路与反馈报警电路相连接，在发信机报警时显示出具体的故障信息，便于使用人员定位故障位置，提高发信机的维修处理效率。

3.4信号传输IP化

JRS-503E发信机的输入信号通过串口接收的，频率为1700Hz±85Hz的FSK信号。当信号在进行远距离传输时，容易被系统中混杂的噪声信号所干扰，虽然通过带通滤波器可以过滤大部分噪声信号，但对于输入信号频率相近的噪声信号缺乏有效应对办法。

JRS-853发信机可支持通过网线传输信号，网络信号天生具有抗干扰，保密性高的优势。将1700Hz±85Hz 的FSK信号转换为IP数据包，通过网络互联设备进行数据传输，发信机接收后在内部转换为原始基带信号进行调制发射，解决了业务信号噪声串扰问题。并且通过IP网可在服务器端获取设备信息，更方便实现对设备的远距离控制。

4、结论

通过比对这同一家公司设计制造的两代中频发信机，可以看出近三十年来发信机设计发展的脉络：全固态集成电路完全替代了电子管器件，结构上各个电路功能明确，单元模块独立性强；在保证信号发射质量的前提下，发信机设计方向为保证发信机更为稳定的运行；新款发信机操作更为人性化，便于监控发信机内部运行参数；同时，信号传输积极运用网络IP技术，利于信号传输与系统集成。不独是中频发信机，新款短波发信机也呈现出同样特点。