调频立体声广播原理.docVIP

第一章 调频立体声广播原理 第一节 调频广播的发展史 调频方式是1935年在美国的实验室证明可以用来作为广播的一种调制方式。 1941年5月，美国首先开始在43～50MHz波段进行调频广播（随后频率改变为88～108MHz），但发展缓慢。在1958年开始双声道调频立体声广播，并在1961年，美国联邦通信委员会（FCC）决定采用AM－FM制（GE－Zenith制式，即我们现在所说的导频制）为立体声调频广播制式。由于这一制式的确立，调频立体声广播从此在世界各发达国家迅速开展，例如苏联从1959年，原西德从1963年，日本从1962年开始立体声调频广播。 在欧洲，调频广播得到了更加积极和广泛的实施，因为这种方式解决了在比较密集狭小的地区内，中波广播频带不够分配而导致的串台现象严重的问题。而在日本开始采用调频广播的目的是它可以排除邻国中波台的串扰，提高广播音质，并在70年代以后得到迅猛的发展。 在我国，上世纪50年代末就开始了试验性调频广播，当时主要用于节目传输。对于新中国来说，在相当长的时间内，广播首先要解决幅员辽阔、人口覆盖的问题和对外的宣传问题，因此中波广播和短波广播是更为有效的方式。 进入上世纪80年代以后，直至2000年以前，随着“四级办广播”的指导方针的确定，极大地调动了各地方办台的积极性，调频广播方式开始为各级电台所采纳。随着电子元器件的发展和通讯技术的进步，到80年代后期我国的调频广播迅速的发展起来。中央及省级调频台大部分采用10kW功率等级电子管发射机，发射台一般设置在高山上和电视塔上，覆盖着城市稠密的人群；中小城市一般采用自立式铁塔作支撑架设天线，多采用300W～5kW电子管发射机；而县乡城镇多采用小调频10W～100W。 到上世纪90年代初，我国的调频发射机研制生产能力已得到长足的进步，陆续推出了300W、1kW的全固态调频立体声广播发射机，并能批量生产。此后调频广播主要向立体声、多功能附加信道、全固态方向发展，对设备性能要求越来越高，节目内容也越来越丰富，新闻、教育、文化、科技宣传、娱乐和各种广告等各种信息服务应有尽有，极大的丰富了人们的业余文化生活，听众参与节目十分踊跃，这一时期是调频广播发展的鼎盛时期。 目前国内的广播发射设备制造厂商已能提供从10W～10kW各种功率等级的全固态调频立体声广播发射机，包括天馈系统在内的整个环节都已实现了国产化。 本书以1kW全固态调频立体声广播发射机为参考机型，讲述调频立体声广播发射机的原理、操作与维护。 第二节 调频广播的基础理论 通信广播的各种方式都是要利用电磁波来传送信息，把电磁波作为载体，以不同的方式把信息装载后发射出去，在接收端再以相应的方式把信息取出来。前一过程称之为调制（Modulation），后一过程则称为解调（Demodulation）。作为载体的电磁波用数学表达式可表示如下，在以后叙述中我们称之为载波信号： 或 式中， uC (t) ——任意时间t的电压； UC ——载波信号的最大振幅； ωC ——（＝2πfC）载波信号的角频率； f C ——载波频率； t ——时间，以后有时间的量以瞬时值描述。 作为调制信号的音频，以单音为例，用数学表达式表示如下： 式中， uΩ（t） ——调制音频电压瞬时值； UΩ ——调制音频电压的最大峰值； Ω ——调制音频的角频率； FΩ ——调制音频频率。 到目前为止，作为模拟广播发射机的主要调制方式有两种，即调幅AM（Amplitude Modulation）和调频FM（Frequency Modulation）。为便于理解，以下以调幅和调频作为对比，分析它们的调制方式不同点。 调幅方式顾名思义就是把调制信号加到载波信号的振幅上，使得载波信号的振幅大小随着调制信号的大小而变化。用数学表达式可表达为： 式中， uα(t)——经过幅度调制的载波瞬时电压，简称已调波信号； mα（＝）称为调制系数，其中K为比例系数。 比较式（1－1）和式（1－3）可发现，式（1－1）中的振幅项UC变成了，即载波的幅度变成随调制信号而变化的变量，并且可以调节调制的深度，完成了调幅的目的。 调频就是对式（1－1）中载波的频率项fC（或角频率ωC）进行调制，使载波的瞬时频率随着音频调制信号的大小而变化，在最终的结果上，实际上是总相角ωCt随调制信号的变化，而载波的幅度保持不变。 当调制信号为式（1－2）的uΩ(t)时，按频率调制的定义，调频波的瞬时频率应该以载波频率为基准，随着调制信号的大小偏移基准值，即： 式中， ωC ——未受调制时的角频率； Δω(t) ——调制后角频率的变化量，叫做瞬时角频率偏移，它与调制电压的幅度成正比； Kf ——比例常数。 Δω(t)的最大值叫做最大偏移，以Δω表