在VHF/UHF超短波無線通信領域,除了對講機、車載電臺、手機等早已為老百姓習以為常的無線通信終端產品外,還有壹個相對而言比較專業、不為大部分人所知的特殊的通信設備,那就是超短波無線數傳電臺(以下簡稱數傳電臺)。顧名思義,數傳電臺就是用於數據傳輸的電臺,與常規的用於話音通信的電臺的區別在於:數傳電臺主要的功能是利用現有的超
短波無線信道實現遠程數據傳輸,當然,很大壹部分數傳電臺同時也保留了通話功能,可以數話兼容。由於壹般被用於工業遠程控制與測量系統,即我們常說的遙控遙測系統(或SCADA系統),使用環境可能會十分惡劣,因此數傳電臺在技術指標及可靠性方面要求比語音電臺更嚴格。
雖然不為大部分人所熟知,但就短暫的現代通信的發展史而言,數傳電臺的歷史也可以算得上有些“悠久”了。壹直沿用至上世紀末的用摩爾斯代碼發“電報”的發報機,可以認為是數傳電臺的“開山鼻祖”,要知道,發明電報的時候,可以用來通話的電臺還沒有誕生呢!當然經過壹百多年的“進化”,現在的數傳電臺的工作頻段及工作原理與發報機相比已經有很大差別,不可同日而語了。
數傳電臺的工作原理簡述如下:大家知道,由於數據信號是壹種脈沖信號,而脈沖信號所占用的頻譜十分豐富。如果脈沖信號像話音信號壹樣直接送去窄帶超短波電臺的發射機調制,那麽由於電臺發射機及接收機的帶寬的限制,脈沖信號在傳輸過程中頻譜會大量丟失,產生很大的失真、衰落,從而導致數據傳輸誤碼甚至完全失敗。尤其是傳輸速率在1200bps以上時,這種直接調制的方式就完全不可取了。為了實現在無線信道上的可靠、高速的數據傳輸,就必須在常規的超短波調頻電臺內部植入壹個調制解調器(MODEM),發送數據時通過MODEM的調制器把脈沖信號(即數據信號)轉換成模擬信號,接收時則正好經歷壹個相反的過程,通過MODEM的解調器把接收到的模擬信號還原成脈沖信號。
從原理上看,數傳電臺並不復雜,無非是在傳統的調頻電臺的基礎上加上了壹個MODEM。但實際上,數傳電臺無論在技術發展層面還是在市場推廣層面,已經走過壹段相對漫長而且復雜的歷史,現狀如何?又何去何從?也許是眾多業界同仁十分關心的問題。
我們現在所說的數傳電臺,在歐美日等西方發達國家起步較早。早在上世紀六、七十年代,以MOTOROLA為代表的通信廠商開始涉足無線數據通信領域,超短波數據通信只是其中的壹個分支。當時在西方發達國家,調頻對講機已經開始普及,同時由於對工業自動化程度的要求也越來越高,越來越多的領域需要建立遙控、遙測系統,取代昂貴的、效率低下的人工作業,於是無線數據傳輸業務就應運而生。不過由於當時的頻率合成等技術還沒有成熟,同時要傳輸的數據量也不大,因此那時的數傳電臺實際上比較“簡陋”,只是在原有的調頻對講機或車載電臺的基礎上加裝了壹個低速率的調制解調芯片,所以嚴格來說只是壹款話音電臺的“改裝機”,還不是真正意義上的專業的數傳電臺。當時較為典型的MODEM芯片之壹就是MOTOROLA的MC145442。這也是最早采用FSK(頻移鍵控)制式的MODEM芯片之壹,與常規的話音電臺配合後可以在超短波窄帶信道上實現最高300bps的傳輸速率。以後發展起來的MSK、FFSK、GMSK、QPSK、CPFSK等等,五花八門的調制解調技術,以及AM7910、M7512B、TC3105、FX604、FX469、FX909 、FX589等壹系列從低速向高速發展的MODEM芯片,直至現在常用的利用數字信號處理器(DSP)設計的軟件MODEM,都是在早期的FSK原理技術的基礎上,隨著集成電路及軟件技術的進步,經過不斷改良而發展起來的,萬變不離其宗。即便是MC145442這樣的低速芯片,直至今天,仍然還有人在使用它,還沒有成為文物,足見其穩定性及生命力。
我國在無線數據通信技術方面,與歐、美、日等發達國家相比,起步較晚,至少落後了20年左右,但發展較快。無線數傳電臺概念在我國的形成,應該是在改革開放後的80年代初期,但在整個80年代,由於我國的軟件及硬件技術還比較落後,系統集成水準還比較低,因此數傳電臺也只是在水利、電力、自來水等極少數的幾個領域進行壹些試驗性的、小範圍的、小批量的應用。看到無線數據通信的發展前景,當時的國家無線電管理委員會還專門辟出了223~235MHz的無線數據通信專用頻段,避免了與當時的150MHz、450MHz等語音通信設備爭奪有限的頻率資源,這壹有遠見的做法為日後數傳電臺及遙控遙測系統的快速發展奠定了良好的政策基礎。
進入90年代初期,隨著改革開放的深入,以電力、水利、自來水、石油、環保、熱網等為代表的國民經濟的重要行業發展迅速,對自動化程度的要求也日益提高。我國的遙控遙測系統(簡稱“三遙”系統或SCADA系統)市場由此由實驗階段逐漸進入了高速發展階段,從民用到軍用,應用領域也越來越廣泛,需求量也越來越大。數傳電臺於是進入了壹個蓬勃發展期。最常見、最典型的遙控遙測系統有:電力負荷監控系統、配網自動化系統、水文水情測報系統(即流域防汛監測系統)、自來水管網監測系統、城市路燈監控系統、鐵路信號監控系統、熱網監控系統、輸油供氣管網監測系統、GPS定位系統、集中抄表系統、地震測報系統、無線電子稱重系統(主要用於港口碼頭的裝卸作業)、自動報靶系統、無人飛機控制系統、防火防盜系統、環境監測系統等等自動化系統。