第4章-無線電廣播發(fā)送與接收總結

第四章

無線電廣播發(fā)送與接收2023/11/101調幅廣播和調頻廣播的優(yōu)缺點。我國廣播電視頻段是如何劃分的？UHF和VHF的頻段范圍。無線電波傳播主要有哪幾種方式？中波、短波、超短波、微波的傳輸特點？調頻廣播的頻率范圍，帶寬，優(yōu)缺點。什么是導頻制立體聲廣播？我國調頻廣播立體聲基帶復合信號的頻譜圖。導頻制立體聲復合信號包括哪些信號？為什么要進行預加重？調幅調頻廣播接收機一般采用什么方式？2023/11/102主要內容4.1無線電廣播技術基礎知識4.2中短波廣播發(fā)送技術4.3調頻的基本原理4.4廣播接收技術2023/11/1034.1無線電廣播技術基礎知識2023/11/104調幅分類及廣播電視中對應業(yè)務含有載波的雙邊帶調幅，簡稱普通調幅（ＡＭ），主要應用于中波調幅廣播（ＭＷ）。抑制載波的雙邊帶調幅（DSB-AM,DoubleSideBand-AM），又稱平衡調幅或抑載調幅，主要應用于調頻立體聲廣播（stereoFM）副信道中的差信號（S=L-R）對38ｋＨz副載波的調制。彩色電視中的色度信號對彩色副載波(fsc=4.43MＨz)的調制。單邊帶調幅（SSB-AM,SingleSideBand-AM），主要用于短波廣播中。殘留邊帶調幅（VSB-AM,VestigialSideBand-AM），主要用于電視廣播中對圖象信號的載波fV的調制。2023/11/105調頻FM有效帶寬B:

B=2(mf+1)F=2(△f+F)調頻廣播標準規(guī)定：有效帶寬B=200kHz；電視廣播中伴音標準規(guī)定：

B=250kHz。2023/11/106調幅與調頻的主要區(qū)別（1）高頻載波振幅：調幅的振幅是變化的。調頻是等幅波。（2）高頻載波頻率：調幅的高頻載波頻率不變化；調頻的頻率變化，并與調制信號的幅度成正比。（3）已調波頻帶寬度：調幅后的信號所占的頻帶寬度為調制信號最高頻率的兩倍。調頻波所占的頻帶寬度要比調幅波寬得多。（4）聲音質量：調幅保真度較差，收聽效果不夠滿意。調頻聲音清晰，保真度較高，抗干擾能力強，噪聲小，音質優(yōu)美動聽。可進行調頻立體聲廣播，使收聽者能獲得立體感、方位感、臨場感強的聲音。（5）傳輸距離：調幅的傳輸距離和覆蓋范圍比調頻大。

2023/11/107二、無線電波的基本特性聲音廣播的傳播媒介是電磁波。攜帶聲音信息的電磁波稱為無線電波，它可以在空間傳播。也可以通過導線（光纜或者電纜）傳播。2023/11/108頻率和波長

頻率：電磁波在每秒鐘變化的次數(shù)，單位為赫茲（Hz）。電磁波的傳播速度：在空氣中的傳播速度為光速3×108m/s。周期：電磁波每變化一次所用的時間，單位為秒（s）。波長：在一個周期內傳播的距離，單位為米（m）。電磁波的頻率（f）、波長（λ）與波速（ν）之間關系：ν=λ×f2023/11/1091.無線電波頻段劃分國際上分為12個頻段，通常的無線電通信只使用其中的第4至第12個頻段。2023/11/1010我國廣播電視波段（頻段）劃分中波（中頻）—526.5kHz（570m）至1605.5kHz（187m），國內聲音廣播。短波（高頻）—2.3MHz（130m）至26.1MHz（11.5m），國外聲音廣播。微波—可分為特高頻UHF（分米波）、超高頻SHF（厘米波）、極高頻EHF（毫米波）。衛(wèi)星廣播通常使用C波段（3.9～6.2GHz）和Ku波段(11.7～12.2GHz)。傳輸節(jié)目和衛(wèi)星廣播。2023/11/1011廣播電視波段（頻段）劃分超短波——包括米波（甚高頻）和分米波（特高頻）甚高頻VHF（米波）——48.7MHz（6.16m）至223MHz（1.35m），又分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個波段。特高頻UHF（分米波）——470MHz（0.64m）至958MHz（0.31m），主要用于地面電視廣播，可容納56個頻道，它又分為Ⅳ、Ⅴ兩個波段。2023/11/10122、無線電波的傳播方式1、天波傳播—經(jīng)過電離層反射后到達接收點；2、空間波傳播—經(jīng)過對流層在自由空間傳播；3、地波傳播—沿地球表面?zhèn)鞑ァ鞑ゾ嚯x比較：電離層＞地面＞直線2023/11/1013無線電波的傳播方式2023/11/1014電離層電離層：從地球上空60公里到大氣層外緣幾千公里高度的空間內，大氣層中的空氣分子受太陽輻射的紫外線和X射線照射后，一部分氣體分子被電離，形成電子、正離子和負離子。電離層分層：白天有三到四層存在，按其高度排列為D、E、F層或D、E、F1、F2層，在夜間，D、F1層消失，只有E、F2層存在。

2023/11/1015電離層2023/11/1016問題討論:為什么不同波段的無線電波采用不同的傳播方式?2023/11/1017中、長波:繞射能力強，地面衰耗小，信號穩(wěn)定可靠。

波長較長，容易產(chǎn)生繞射現(xiàn)象。

長波在地面?zhèn)鞑r能繞過障礙物

（大山、高大建筑物……）地波傳播2023/11/1018長波容易被電離層吸收；

短波容易被電離層反射；

微波容易穿過電離層。天波傳播2023/11/1019微波:頻率很高；

直線傳播?？臻g波、視波2023/11/10203.各波段電波的傳播特點1、中波：白天被電離層強烈吸收，主要由地波傳播。晚間D層消失，天波由E電離層反射可傳到較遠距離。鐵塔高度通常為四分之一波長，即幾十米至一百多米，所輻射的地波約可傳播200公里。2023/11/1021各波段電波的傳播特點2、短波：主要由天波傳播。（F2電離層）衰落現(xiàn)象：由于電離層的電離程度和位置高度變化，傳播不穩(wěn)定，收聽的信號忽強忽弱。短波廣播的發(fā)射天線尺寸比中波要短小得多，發(fā)射機的功率也可以小得多?？刻觳▊鞑サ木嚯x很遠，可達上萬公里。2023/11/1022各波段電波的傳播特點3、超短波（米波和分米波）頻率高，地波衰減大，又容易穿出電離層，因此只能靠空間波傳播。即在收、發(fā)兩點間直線的方向傳播，也稱為視距傳播。傳播距離一般只有幾十公里，發(fā)射天線架得越高傳播效果越好。2023/11/1023各波段電波的傳播特點4、微波：視距傳播：在兩個地點之間傳送節(jié)目。微波中繼傳輸：由于微波的傳播距離只有幾十公里，而且會受到傳播路徑中高大物體的阻擋，因此需要每隔一定距離設一微波站，形成微波鏈路，將信號一站一站接力傳向遠方的方式。2023/11/1024無線電波傳輸方式波段波長頻率方式傳播特點中、長波＞200m＜1500kHz沿地表傳播大地表面是導體，一部分電磁波會損耗掉，頻率越高，損耗越大短波10m-200m1.5～30MHz靠電離層反射傳播電磁波一部分被吸收，另一部分被反射或折射到地面。頻率越高，被吸收的能量越小，但頻率越過一定值，電磁波會穿過電離層，不再返回地面超短波＜10m＞30MHz沿空間直線傳播地球表面是彎曲的，所以只能限制在視線范圍內2023/11/1025模擬廣播的特點

當前模擬廣播形式： 調幅廣播（中波、短波）、調頻廣播各種廣播的特點： 調制方式，頻率范圍和帶寬，傳播方式，優(yōu)缺點中波短波調頻調制方式全載波雙邊帶調幅全載波雙邊帶調幅調頻頻率范圍526.5-1606.5kHz2.3-27MHz87-108MHz帶寬9kHz10kHz有效帶寬約200kHz傳播方式地波，天波天波空間波優(yōu)缺點優(yōu)：覆蓋廣，傳播遠，接收簡單缺：易受干擾，質量較差優(yōu)：質量好，干擾小缺：多徑和移動接收影響大4.3調頻廣播發(fā)送技術2023/11/1028一、調頻廣播工作頻段：VHF（視距傳播）；頻率范圍：87-108MHz；帶寬：理論帶寬為

，有效帶寬為200KHz左右；

調頻時主載波的最大頻偏為

75KHz。

2023/11/1029調頻廣播的優(yōu)點1、線性失真小，抗干擾能力強2、沒有串信現(xiàn)象3、信噪比高4、能進行高保真廣播5、便于開辦立體聲、多節(jié)目和附加信息廣播。6、發(fā)射機功率利用系數(shù)高，整機效率高。2023/11/1030調頻廣播的缺點1、覆蓋范圍有限2、存在“門限”效應和寄生調頻干擾3、多徑失真2023/11/1031二、立體聲廣播技術立體聲廣播：除傳送聲音的響度、音調和音色外，傳輸聲源的方位信息，以“聲像”的形式重現(xiàn)聲場的聲音，使聽眾獲得重放聲音的立體感的廣播。立體聲廣播的方式：雙聲道、四聲道以及多聲道。實用方式：采用雙聲道立體聲技術。2023/11/1032雙聲道立體聲廣播的制式1、雙聲道立體聲：將聲源信息檢成L、R兩個聲道進行重放達到立體聲效果。

2、雙聲道調頻立體聲廣播（FMstereophonicbroadcast）：使用一個載波完成L、R兩個信號傳輸?shù)亩嗦穫鬏敿夹g。

3、優(yōu)選原則：（1）具有兼容性，即單聲道和雙聲道互為兼容；

（2）接收機構造簡單；

（3）保證有良好的分離度，副信道信號質量要高。2023/11/1033雙聲道立體聲廣播的制式4、主要制式（1）頻率分割制（兩次調制方法）：

FM-FM制

AM-FM制（導頻制）（2）時間分割制（3）方向分割制5、頻率分割制的基本原則——和差方式主信道（M=L＋R），具有聲頻頻段全部頻率分量副信道（S=L－R），用S信號對副載波調制2023/11/1034雙聲道立體聲廣播的制式6、重放原理：

L聲道M+S=（L+R）+（L-R）=2L

R聲道M-S=（L+R）-（L-R）=2R2023/11/1035雙聲道立體聲廣播是二重調制系統(tǒng)基帶信號：調制主載波的信號。頻分法：用頻率搬移的方法將各路信息安插在相互不重疊的頻帶內形成基帶信號，再用基帶信號去調制主載波。二重調制系統(tǒng)：第一次調制：形成基帶，可采用調幅（AM）、調頻（FM）、脈沖調制（PM）等；第二次調制：對主載波調制，采用是FM。依第一次調制采用的調制形式的不同，可構成不同的調制系統(tǒng)。如AM-FM系統(tǒng)、FM-FM系統(tǒng)。2023/11/1036我國調頻立體聲廣播制式--導頻制導頻制立體聲廣播：采用“和差傳送”方式和二重調制（AM-FM）方法以實現(xiàn)兼容性的立體聲廣播制式。采用AM-FM二重調制方式：用音頻的差信號（S信號）對副載頻（選用38kHz頻率）進行抑制載波方式的雙邊帶調幅（平衡調幅，DSB-AM），再與和信號（M信號）以及頻率為副載頻頻率二分之一的導頻信號（19kHz）合成后，再去對主載頻進行調頻，實現(xiàn)立體聲廣播。導頻制立體聲復合信號：由和信號M、經(jīng)調制后的差信號S及導頻信號組成的調制主載波的基帶信號。2023/11/1037導頻制立體聲廣播復合信號頻譜圖（P111）±67KHz±67KHz±7.5KHz2023/11/1038導頻制立體聲廣播既便于傳送立體聲信號，又有利于單聲道調頻接收機接收立體聲廣播電臺發(fā)出的信號。和信號M=L+R所包含的信息和所占有的頻率范圍與單聲道調頻廣播是一樣的，所以單聲道調頻接收機能解調出這一頻率范圍的立體聲左右信號。2023/11/1039調頻立體聲廣播發(fā)射機框圖預加重L預加重R矩陣電路合成M=L+R主信道平衡調幅副信道S=L-R基帶復合信號38kHz晶振1/2分頻導頻信號頻率調制器APCAFC分頻分頻基準晶振功放立體聲編碼器2023/11/1040編碼器工作原理（1）由L和R信號形成主信道信號和副信道信號主信道信號：L＋R，頻譜范圍：0Hz～15kHz副信道信號：L－R，頻譜范圍：0Hz～15kHz（2）用差信號對38kHz的副載波信號進行平衡調幅，調制后的信號的頻譜范圍：23kHz～53kHz。（3）采用平衡調幅方式抑制副載波，降低發(fā)射功率（副載波中不攜帶要傳送的信息）。（4）將主信道信號和調制后的副信道信號相加，另外再加上導頻信號P（19kHz），就得到了基帶復合信號：U=（L＋R）+（L－R）M

＋P2023/11/1041預加重為改善接收機在高音頻段的信噪比，在調頻廣播中采用了加權技術，即在發(fā)射端通過高音頻提升網(wǎng)絡提升高音頻段的電平，稱為預加重，接收端按相應的規(guī)律通過高音頻衰減網(wǎng)絡降低高音頻段的電平，稱為去加重。在去加重過程中，同時也減小了噪聲的高頻分量，但是預加重對噪聲并沒有影響，因此有效地提高了輸出信噪比。2023/11/1042預加重

如果“預加重”量與“去重”量相當，就能既完好保持節(jié)目的本來面貌（各種頻率成分的振幅固有關系），不會發(fā)生頻率失真，又抑制了高音頻成分的噪聲。由于節(jié)目信號的高能量信號