FM同步广播网分术(下)-0621讲解.doc

五 调频同步广播网的考虑 扩大调频覆盖的传统方法是高塔、大功率。但是，这不仅会由于场强的不均衡造成能源的极大浪费，而且过强的电磁辐射，对人体的伤害，对航空通信的干扰已到了不得不治理的时候。电磁污染已成为当今世界三大公害之一。所以，用提高电台的有效辐射功率的方法来扩大覆盖是不可取的。另一方面，频率资源的日趋紧缺，促进调频同步广播的发展。 5.1 调频同步广播要解决的问题 两台以上调频发射机，使用同一载频，广播同一节目，在交叠覆盖区可实现近于无干扰接收的系统便是调频同步广播系统。 简单地用多个分布在不同位置的电台，使用同一载波频率，广播同一个节目的方法来改善覆盖曾经是人们的梦想。但是常识告诉我们在交叠覆盖区会在接收机里引起严重的同频干扰，因而是行不通的。 首先，两个标称频率相同的电台所存在的实际载频频差会在接收机里产生差拍干扰。（假设频差分别为±500Hz，则差拍干扰频率便为1KHz。） 其次，两个电台的已调波信号到达接收机的时间不同，它们迭加、解调后会产生失真，或者混响以及互调衍生物，这种失真的严重程度跟时延差和调制频率有关（图2 ）。由图可见，当时延相同时（△t=0），对失真影响最小。 第三，如果两台发射机的调制度不同，则迭加、解调后也会产生附加失真和衍生成分，这种失真跟调制度偏差和调制频率相关（图 1）；当调制度相同时，附加失真最小。 以上三点，是实现调频同步广播所要解决的基本问题。可简单的归纳为三同：即同频、同相、同调制度。另外，也是最容易产生误解的一点，就是干涉现象的不可避免。必须明确，同步技术并不消除干涉驻波。普通调频广播的多径干涉现象已为人们司空见惯。两个同步广播的调频电台在交叠覆盖区（即等场强区或相干区）所产生的干涉现象跟多径干涉没有本质的区别。但是会因为场强更加接近而使驻波的峰谷电平差更加显著。甚至会出现很窄的谷点电平接近零的区域。当谷点场强低于接收机门限电平时，便会出现严重的噪声和因两载波的相位抖动而产生的“呼噜”声。在相干区，这样的谷点呈现半波长间隔的空间分布。 应该特别强调的是，这种相干波的驻波效应是基本的物理现象，象多径干涉效应一样是不可能消除的。如果不采用同步技术，在整个相干区内，即使场强很高也会因时延差和频偏差导致严重失真而无法保证接收质量。采用同步技术的目的是保证相干区内场强高于接收门限的地方的接收质量都能达到标准认可的水平。而改善驻波影响的唯一方法是保证最低可用场强，使大部分驻波谷点的场强高于接收门限。 5.2 调频信号俘获效应和保护率 通常说的调频接收机的俘获效应是指两个载频相近而场强不同的射频信号同时进入接收机时，听到的只是场强较大的电台信号的现象。一般的这个场强差要在15dB以上。如果低于这个值，则会听到严重的干扰声。如果把接收质量标准和载频差予以定义，这便产生了与之对应的保护率的概念。假设同节目的两个电台的载频差降低为0，则这个场强差（也就是俘获比）便可降低到约6dB。 我们把这种主要依赖于接收机限幅电路的俘获效应叫做“场强俘获效应”；当两个电台载频差为0而场强差低于6dB时，会因干涉现象而在相应空间呈现驻波分布。波峰和波谷呈λ/4变换，可明确地找到两波谷点的距离为半个波长。（如当载频为100MHz时半波长为1.5M。）这时如果波谷点的场强低于接收机的门限，则会在此处听到严重的噪声和因两个载频相位抖动而产生的“呼噜”声。如果让A、B两电台播送不同的节目，则会在波谷点的一侧听到A台节目而另一侧听到B台的节目，这样呈半波长变换。 我们把这种俘获效应叫做“相位俘获效应”。这主要由于窄带相位跟踪系统的惰性作用所致。当然，在收到A台节目时，B台会呈现出一定的干扰，而在收到B台节目时，A台呈现一定的干扰。如果使A、B台节目相同，则这种干扰表现为失真和附加衍生成分。如果调整一个台的节目信号延时，使到达接收机的已调波相位一致，并保证两台的调制频偏相同，则这种干扰失真便会减至最小，这便是同步技术的作用。正是“俘获效应”为调频接收机提供了一定的抗同频干扰的能力。它也是调频同步广播赖以实现的基础。实验表明，在单声道广播时，其保护率可做到接近0dB。 5.3 调频同步技术的作用 在两个同节目同功率电台使用同一载波频率工作的情况下： A：仅仅标称同频时，在两台中间场强差15dB的范围内将因干扰而不能正常收听，这个范围约占两台跨距的37%； B：锁相同频后，这个场强差便可改善为6dB，即干扰范围下降到约占17%（即相干区或等场强区）。 C：采用时间延迟技术，经时延调整使相干区内已调波同相，并保证调制度相同以后，即等时延区跟等场强区重合，则可使相干区内的失真减至最小； D：为改善相干区驻波谷点接收效果，则必须保证谷点场强在接收机门限以上，可采用垂直极化天线，并调整ERP使场强满足规定标准，便可