《广播电视技术概论》第四章声音广播系统小结
浙江传媒学院 陈柏年
一、无线电广播基础知识
（一）广播电视波段（频段）划分
1、中波（中频）：526.5kHz（570m）至1605.5kHz（187m），国内声音广播。
2、短波（高频）：2.3MHz（130m）至26.1MHz（11.5m），国外声音广播。
3 、米波（甚高频VHF）：48.7MHz（6.16m）至223MHz（1.35m），又分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个波段。
4、分米波（特高频UHF）：470MHz（0.64m）至958MHz（0.31m），主要用于地面电视广播，可容纳56个频道，它又分为Ⅳ、Ⅴ两个波段。
（1）Ⅳ波段470MHz —566MHz，DS-13 ～DS-24
（2）Ⅴ波段606MHz —798MHz，DS-25 ～DS-48
5、微波：可分为特高频UHF（分米波）、超高频SHF（厘米波）、极高频EHF（毫米波）。 卫星广播通常使用波段：（1）C波段（3.9～6.2GHz），（2）Ku波段(11.7～12.2GHz)。
（二）无线电波的传播特性
1、电波的传播途径：
（1）天波传播—经过电离层反射后到达接收点；
（2）空间波传播—经过对流层在自由空间传播；
（3）地波传播—沿地球表面传播。
2、各波段电波传播的特点：
（1）中波传播特点：白天主要由地波传播。晚间D层消失，天波由E电离层反射可传到较远距离。
（2）短波传播特点：主要由天波传播。有衰落现象。传播的距离很远，可达上万公里。
（3）超短波（米波和分米波）传播特点：只能靠空间波视距传播。传播距离一般只有几十公里。发射天线架得越高传播效果越好。
（4）微波传播特点：只能靠视距传播。传播距离只有几十公里，可用中继形成微波链路传输。
（三）覆盖网和传输网
1、覆盖网：扩大节目覆盖范围的网络。由转播台、差转台和同步卫星实现。 1
2、传输网：台际节目信号传输的网络。通常主用光纤链路，备用微波链路。
（四）调制和解调
1、调制：在发送端，将要传送的信息（调制信号）运载到高频率的交变电流（载波）上的过程。
涉及到三种信号：（1）载波：受调制的高频交变电流信号。（2）调制信号：调制载波的信号。（3）已调波：调制后的载波信号。
2、解调：在接收端，从已调波上将它运载的信息检取出来的过程。
3、模拟调制方式：调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。
4、数字调制方式：幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
（五）调幅技术
1、定义：用调制信号（音频信号或视频信号）去控制改变高频载波信号的振幅，从而使高频载波的振幅随调制信号的变化而变化。调幅过程实质上是将调制信号的频谱进行―搬移‖操作，搬至载频的两边。
2、分类：
（1）普通调幅AM：主要应用于中波调幅广播（ＭＷ）。
（2）平衡调幅DSB-AM：―只传两个边带，不传载波‖。主要应用于调频立体声广播副信道差信号（S = L- R）对38ｋＨz副载波的调制。彩色电视中的色度信号对彩色副载波的调制。
（3）单边带调幅SSB-AM：只用一个边带依然保持调制信号的特征，并可节省一半带宽。主要用于短波广播中。
（4）残留边带调幅VSB-AM：主要用于电视广播中对图像信号对图像载波的调制。上边带0～6 MHz全传，下边带0～0.75 MHz全传， 0 .75 ～1.25 MHz减传，1.25 MHz ～6 MHz不传 。发射总带宽为 1.25 + 6.5 + 0.25 = 8 MHz 。
3、频谱结构：（1）载波分量fc，（2）上边带fc-Fm～fc，（3）下边带fc～fc+Fm。
4、两个重要参数：
（1）调幅度 m a：反映调幅波振幅变化的相对程度。
（2）通频带 B=2 Fm：反映已调波的有效带宽（最高话音频率的两倍）。
（六）调频技术
1、角度调制：高频载波的相位受到调制信号的控制的调制方式的统称。
（1）角度调制分类：调频（FM）和调相（PM）两种；
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（2）角度调制共性：①高频已调波的振幅U c稳定；②高频已调波的总相角Φ（t）随调制信号变化。
3、调频定义：高频载波的瞬时频率按调制信号的变化而变化，而且幅度保持不变。
4、调频指数：m f= Δωf /Ω=Δfm/F=最大频偏/调制频率
m f实质是最大的相位偏离值，表示在调频过程中，瞬时相位Φ（t）变化幅度，反应了调制深度，单位是[弧度]。
5、有效带宽: B = 2( m f + 1) F = 2( △f + F )
调频广播标准规定B = 200 kHz；电视广播中伴音标准规定B = 250 kHz。
6、调幅和调频的主要区别
（1）高频载波振幅：调幅的振幅是变化的。调频是等幅波。
（2）高频载波频率：调幅高频载波频率不变；调频频率变化。
（3）已调波频带宽度：调频比调幅波宽得多。
（4）声音质量：调频比调幅好。
（5）传输距离：调幅的传输距离和覆盖范围比调频大。
（七）广播发射台
1、发射台的基本任务：
（1）产生高频振荡激励电能, 由高频振荡器将电源的能量转换为高频振荡的能量，产生高频电流或电压；
（2）控制高频振荡电能, 用传送的节目信号（基带信号）去调制高频振荡，使高频电能按所传送信号的变化而变化；
（3）将受控高频振荡电能转换为空间电磁波，由天线向空间发射。
2、广播发射台的构成：
（1）发射机：用被传送的音频信号对其载波进行调幅，并放大到额定功率电平。
（2）馈线和天线：馈线-将发射机输出的已调制的高频电流送到天线上去的装置。天线-将已调制的高频电流的能量转换成电磁波的形式辐射出去的设备。为了使天线输入阻抗与馈线阻抗相匹配，在天馈线之间一般装有调配装置。
（3）节目传输分配系统：节目传输系统-经电缆、光缆、微波、卫星、短波、调频中继将电台节目信号送到发射台。节目分配系统-将STL送来的信号分配到发射机和监听、监测设备。
（4）附属设备：冷却系统-采用强制冷却使发射机耗散功率产生的热量尽快散发。假负 3
载-当发射机调整和功率计校正时，为发射机提供一个标准的负载电阻，并能承受发射机送来的全部功率。监控、监测设备（调试检测）-测试发送设备技术指标，供监听、监测发射机工作状态。控制台-切换被传送的信号到发射机的输入端；对发射机进行开、关机等主要操作；对发射机主要工作状态和运行质量进行监测。
（5）变电配电系统-为了不间断地向各种设备供电，发射台一般都有两路电源，用一备一，并设有配电装置。
二、中、短波广播发射技术
1、板极调幅发射机的组成
（1）激励器：产生发射机的发射频率（载频）。
（2）高频放大器：对高频信号进行放大。
（3）被调级（高末级）：用音频信号对高频载波进行幅度调制，并进行功率放大。
（4）音频处理器：按发射机的要求，对音频信号进行加工处理。音频处理器三个作用：①压缩节目动态范围，提高平均调幅度。②防止过调制。③改善传输系统的信杂比。
（5）音频放大器（调幅器）：把微弱的、经过加工处理的音频信号放大到所需的电平。
2、脉宽调制PDM发射机的组成
（1）数字编码器：把音频信号变成一系列用脉冲宽度反映音频信息的脉冲波。
（2）开关放大器：经若干级开关放大器放大到所需功率电平。
（3）低通滤波器：把音末调制级脉冲波还原为音频电压。
（4）射频末级：再用还原后的音频电压对射频末级进行调幅。
3、脉冲阶梯调制PSM发射机
（1）脉冲阶梯调制：将音频模拟信号转换成数字 信号，利用数字处理技术将它输出叠加成一种能反映音频信号变化规律的阶梯波形。
（2）过程：音频信号?串联电压源的数量?阶梯输出电压?低通滤波?高末级板压?板调。
4、数字调幅DAM发射机
（1）数字调幅发射机：将连续模拟信号转换成数字式开关脉冲信号，直接用数字化音频控制信号在射频功率放大器末级实行高电平调幅，产生阶梯形已调波的发射机。
（2）工作原理：①音频信号先经数字处理，变换为12比特数字流，并进行编码，用来控制各射频功率放大器的开关。②通过接通射频功率放大器的数量多少，来控制发射机输出射频电平。③经带通滤波器光滑处理滤除量化台阶和不需要的频谱分量后，就得到幅度调制 4
的射频已调波输出。④最后经馈线、调配室传送到天线系统发射出去。
三、调频广播发射技术
1、导频制调频立体声广播系统
（1）编码器：将立体声的左、右两路声音信号编码成一个复合信号。
（2）调频器：将复合信号调频成高频已调波。
（3）鉴频器：将高频已调波解调成复合信号。
（4）解码器：将立体声复合信号解码成左、右两声道音频信号。
2、导频制立体声广播制式：采用―和差传送‖方式和二重调制（AM-FM）方法以实现兼容性的立体声广播制式。
3、导频制调频立体声编码器
（1）由L和R信号形成主信道信号和副信道信号
–主信道信号：M=L＋R，频谱范围：0Hz～15kHz
–副信道信号：S=L－R，频谱范围：0Hz～15kHz
（2）用差信号对38kHz的副载波信号进行平衡调幅，调制后的信号的频谱范围：23kHz～53kHz。
（3）采用平衡调幅方式抑制副载波，降低发射功率（副载波中不携带要传送的信息）。
（4）将主信道信号和调制后的副信道信号相加，另外再加上导频信号P（19kHz），就得到了基带复合信号：U=（L＋R）+ （L－R）M ＋P
4、调频多工广播：指在正常调频节目播出的同时，利用频谱所附加的副载波来增加声音和其它信息的一种扩大业务范围的广播方式。
（1）辅助通信许可业务 SCA：增加一路不同内容的单声道广播通道，基带信号中心频率：67kHz，基带信号频谱范围：61~73kHz。
（2）广播数据系统RDS：为少数特定用户服务。用户购买专用附加接收设备可收听到附加节目广播。基带信号中心频率：57kHz，基带信号频谱范围：57kHz±2400Hz。
5、调频同步广播：采用多部发射机、具有相衔接的覆盖区域、使用相同的载波频率和广播节目以实现特定区域覆盖的技术手段。
主要技术要求（三同一保）：（1）保证多部发射机之间的同频；（2）保证在发射天线馈源端系统同相；（3）保证发射机有相同的调制度；（4）保证交叠区最低可用场强。
四、广播接收技术
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（一）调幅广播接收机
1、天线：感应电磁波信号并将其转换成电信号；
2、高频调谐放大器：通过改变回路的谐振频率来进行频道选择，同时对所选频道的高频信号进行放大；
3、本地振荡器：自行产生高频信号，其频率与调谐回路的谐振频率同步改变，且总是比后者高465kHz；
4、混频器：将放大后的高频信号与本地振荡器产生的高频信号进行频率混合，并输出二者的差频信号；
5、中频放大器：对混频器输出的中频信号（载波为465kHz）进行放大；
6、检波器：对调幅信号进行解调，恢复原来的音频信号；
7、低频放大器：对音频信号进行放大；
8、扬声器：完成电－声转换，并以足够的强度辐射声波。
（二）导频制调频解码器
（1）利用低通滤波器得到复合信号中的主信道信号L+R；
（2）利用带通滤波器得到已调的副信道信号（L-R）M ；
（3）利用选频电路得到导频信号P；
（4）对（L-R）M进行平衡解调，得到副信道信号L-R；
（5）将主信道信号和副信道信号相加、相减，得到立体声的左声道信号L和右声道信号R。
五、数字音频广播
（一）数字声音广播
1、DAB技术要点：以数字技术为基础，采用先进的音频数字编码、数据压缩、纠错编码及数字调制技术，在接收端可获得与原始发送信息相同质量的节目内容。
2、国际上三种DAB系统：（1）欧洲的尤里卡147-DAB制式；（2）美国的带内同频道（IBOC）DAB制式；（3）日本的单路节目的DAB广播方案。
3、DAB系统工作频段：30MHz～3GHz。
4、DAB 覆盖手段：地面单频同步网、本地电台、卫星和有线网络。
5、DAB系统的发送端（1）音频编码器：利用MUSICAM算法进行音频信源编码，目的是压缩音频数据，降低数码率；（2）复用器：压缩后的信号送入多路复用器与数据业务 6
一起复用；（3）信道编码：信道编码的作用是对传输信息码流进行纠错编码，使传输码流本身有一定的纠错检错能力，由此来提高传输的可靠性；（4）正交频分复用OFDM调制：OFDM是一种对多径传播不敏感的传输方法。另外，在OFDM调制过程中，还将通过复合器加入快速信息信道FIC（Fast Information Channel）符号、同步信号等。（5）发射机：经OFDM调制后的信号送到发射机进行载波调制和功率放大，然后通过天线发射出去。
6、DAB系统的接收端（1）高频部分（又称调谐器）：通过天线选择出所需要的传送声音节目和数据业务的频率块，然后进行频率变换，将高频信号变成中频信号和基带信号；
（2）OFDM解调：完成对OFDM信号各个载波的解调，恢复出分配在各个载波上的数据流。在这一过程中，还将通过解复合器把每个传输帧的比特流细分为同步信道（SC）、快速信息信道（FIC）和主业务信道（MSC）。（3）信道解码：对接收到的码流进行纠错解码，实现误码的纠错和检错；（4）解复用部分：将复用在一起的音频和数据分开；（5）MUSICAM信源解码：对音频数据进行去压缩，获得原始的音频数据。
（二）DAB五项关键技术
1、信源编码：采用掩蔽型自适应通用子频带综合编码与复用MUSICAM，声音信号频谱分割为32个子频带，充分利用了人类听觉的心理声学现象和声音信号统计的内在联系。
（1）减少冗余：尽量降低声音信号中冗余。（2）丢弃不相关：尽量降低声音信号中不相关（人耳不能感觉到的部分），只对人耳能感觉到的信号进行编码和传输。
2、信道编码：（1）卷积编码：码率兼容删除型卷积码RCPC，（2）循环冗余校验码CRC：对声音辅助信息和比例因子（SCF）加入检测比特错误的校验。，（3）交织技术：时间交织（相邻码元在时间上分开传送）和频率交织（相邻码元在频率上分开传送）。
3、传输方法：编码正交频分复用COFDM，一种对多径传播不敏感的多载波宽带传输方法。（1）编码（C）：信道编码采用编码率可变的可删除卷积编码；（2）正交频分（OFD）：数据流分配到有相等间隔的、频谱关系彼此正交的大量副载波上传送，调制采用四相差分相移键控DQPSK=4DPSK。（3）复用（M）：多套节目数据相互交织地分布在大量副载波上，形成DAB块复合在一起传送。
COFDM基带信号或 “DAB块”：在DAB信号传送时，经信道编码的信息要被分配到频谱成正交关系的许多副载波上传送，所有这些已调副载波叠加在一起形成包含数字信息的信号，―DAB块‖的中心频率通常为2.048MHz，带宽为1. 536MHz。
4、插入保护间隔：使彼此相继的符号即使在有反射时也相互独立。（1）阻止前一相邻符号对当前符号的交叉符号。（2）持续期防止反射波干扰。
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5、同步网技术：通过同步网实现覆盖。
单频同步网SFN： （1）―单频‖：发射频率相同，网内多台发射机使用中心频率相同、带宽为1.536MHz的DAB频率块；（2）―同步‖：播出节目相同，调制信号在时间上精确同步。
单频网SFN特点。（1）网中所有发射机都必须同步。（2）可实现多套节目的大面积覆盖。（3）传输可靠性提高。（4）发射功率不需要很大。
（三）数字调幅广播（AM）系统
1、工作频段： 30MHz以下。
2、DRM系统标准目标：通过协调保留一个世界有效的并自由提供使用的30MHz以下数字声音广播发射和接收标准。统一全世界数字AM（长、中、短波）广播的规范。
3、两种传输系统:
（1）多载波并行传输系统：利用多载波宽带系统同时传送数据。要点：①采用编码正交频分复用（ COFDM ）调制技术，利用多载波宽带系统同时传送数据。②每个载波采用低速率的QPSK、16QAM或64QAM。③音频编码采用MPEG-4 AAC（先进音频编码）方法。优点：抗干扰能力强，接收机简单；缺点：发射机的峰值系数较高，对发射机的非线性校正要求较高。
（2）单载波串行传输系统：使用单个载波，进行多状态的调制。要点：①使用单个载波，进行多状态数字调相（ MPSK ）或多个状态调幅调相（32/64-APSK）的调制方法，② 9或10kHz带宽，在与模拟调幅广播同播时（各自占用相邻的独立频道），有用（净）数据率可达10～24kb/s。③音频编码采用MPEG-4 AAC（先进音频编码）方法。优点：数字AM发射时，仍然可以保持模拟发射时的高效率；缺点：主要是接收机较复杂。
4、数字AM系统
（1）发射：①音频信号?编码+数据流②复用?③信道编码④交织?⑤成帧?⑥数字调制?⑦调幅发射
（2）接收：①射频接收?②数字解调?③帧解调?④解交织?⑤信道解码?⑥解复用?⑦数据流+编码音频信号?音频信号
（四）其它的数字声音广播系统
1、卫星数字音频广播
（1）组成：地球同步轨道卫星、广播上行站、数字接收机及地面控制运营网。
（2）优势：音质纯净、覆盖面积大、费用低、最经济选择带宽和移动接收。
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2、数字多媒体广播DMB
（1）定义：从数字音频广播（DAB）技术优势（能在高速移动环境下可靠接收信号）的基础上发展而来的一种无线高速信息传输技术。
（2）功能：传输音频信息、数据、文字、图形与视频等多种信息。
3、网络广播
（1）定义：数字化的音频视频信息以因特网为传播介质提供的音频服务的广播形态。
（2）特点：
①以―异步性‖代替了以往的―同步性‖，用户可以在自己合适的时间进行收听收看；
②以―窄播‖代替了以往的―广播‖，内容可以更加细化和专门化，完全针对特定的用户群； ③以―互动‖改变了受众以往的―被动‖，向用户提供了信息的选择权以及用户与传播者之间更密切更快捷的沟通。
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