调频立体声广播原理要点.pptx

第一章第一章 调频立体声广播原理调频立体声广播原理 西安海通公司西安海通公司西安海通公司西安海通公司 赵伟赵伟赵伟赵伟 第一节第一节 调频广播的发展史调频广播的发展史 19351935年年年年在实验室证明可以用来作为广播的一种在实验室证明可以用来作为广播的一种在实验室证明可以用来作为广播的一种在实验室证明可以用来作为广播的一种调制方式调制方式调制方式调制方式，19411941年美国建立起世界上第一个调频电年美国建立起世界上第一个调频电年美国建立起世界上第一个调频电年美国建立起世界上第一个调频电台。台。台。台。工作频段：工作频段：工作频段：工作频段：VHFVHF（视距传播）；（视距传播）；（视距传播）；（视距传播）；频率范围：频率范围：频率范围：频率范围：87-108MHz87-108MHz；带宽：理论带宽为带宽：理论带宽为带宽：理论带宽为带宽：理论带宽为 ，有效带宽为，有效带宽为，有效带宽为，有效带宽为200 200 KHz KHz左右；左右；左右；左右；调频时主载波的最大频偏为调频时主载波的最大频偏为调频时主载波的最大频偏为调频时主载波的最大频偏为 75KHz75KHz。n n在我国，上世纪在我国，上世纪5050年代末就开始了试验性调频广年代末就开始了试验性调频广播。播。n n到到8080年代后期我国的调频广播迅速的发展起来。年代后期我国的调频广播迅速的发展起来。n n调频广播主要向立体声、多功能附加信道、全固调频广播主要向立体声、多功能附加信道、全固态方向发展态方向发展 。第二节第二节 调频广播的基础理论调频广播的基础理论n n通信广播是利用电磁波作为载体来传送信号，以不同的方式通信广播是利用电磁波作为载体来传送信号，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。前一过程称之为出来。前一过程称之为调制调制调制调制，后一过程则称为，后一过程则称为解调解调解调解调 。n n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：载波信号：u u c c(t)=U(t)=Uc c cos(cos(c ct)t)作为调制信号的音频，以单音为例，用数学表达式表示如下：作为调制信号的音频，以单音为例，用数学表达式表示如下：u u(t)=U(t)=U coscost t n n到目前为止，作为模拟的广播发射机的主要调制方到目前为止，作为模拟的广播发射机的主要调制方式有两种，即调幅式有两种，即调幅AMAM（Amplitude ModulationAmplitude Modulation）和调）和调频频FMFM（Frequency ModulationFrequency Modulation）。）。n n调幅就是把调制信号加到载波信号的振幅上，使得调幅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。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：用数学表达式可表达为：u u c c(t)=U(t)=Uc c(1+m(1+m c c coscost)t)cos(cos(c ct)t)式中式中m c c（K K U U/U Uc c）称为调制系数，其中）称为调制系数，其中K K为为比例系数。比例系数。n n调频就是对载波的频率项调频就是对载波的频率项f f c c （或角频率（或角频率 c c）进行调）进行调制，使载波的瞬时频率随着音频调制信号的大小而制，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，实际上是总相角变化，在最终的结果上，实际上是总相角 c c t t随调随调制信号的变化，而载波的幅度保持不变。制信号的变化，而载波的幅度保持不变。用数学表达式可表达为：用数学表达式可表达为：u u c c(t)=U(t)=Uc c cos cos c c t+m t+mf f sinsin t t 式中式中mmf f=K=Kf f U U/称为调频指数，可为任意正值，称为调频指数，可为任意正值，从物理意义上说，调频指数代表着在调频过程中相从物理意义上说，调频指数代表着在调频过程中相角偏移的幅度。角偏移的幅度。习惯上把最大频移称为频偏。在调频广播发射机中主信号习惯上把最大频移称为频偏。在调频广播发射机中主信号标准频偏为标准频偏为75kHz75kHz，而最大频偏为，而最大频偏为100kHz100kHz。n n调频波的频谱分析 调频波的频谱，它不像调幅波所产生的上下两个边带那么调频波的频谱，它不像调幅波所产生的上下两个边带那么简单。从理论分析上已经证明，简单。从理论分析上已经证明，载波被单音频信号调频后载波被单音频信号调频后产生的频谱，除了载频分量产生的频谱，除了载频分量 c c外，上下各有无数个边频分外，上下各有无数个边频分量量 c cnn，它们与载频分量的距离恰为调制信号频率的整，它们与载频分量的距离恰为调制信号频率的整数倍，奇次上下边频分量的相位相反，偶次上下边频分量数倍，奇次上下边频分量的相位相反，偶次上下边频分量的相位相同，载频分量及各边频分量的振幅，由对应的各的相位相同，载频分量及各边频分量的振幅，由对应的各贝塞尔函数值确定。贝塞尔函数值确定。贝塞尔函数值随贝塞尔函数值随m变化的规律变化的规律n n实际上调频波能量的绝大部分是集中在载频附近实际上调频波能量的绝大部分是集中在载频附近的一些边频中，跟调频指数的一些边频中，跟调频指数mf的关系是的关系是：在当在当n n（mmf f 1 1）时，边频的幅度已降到小于）时，边频的幅度已降到小于0.10.1，滤除，滤除掉大于（掉大于（mmf f 1 1）的边频分量，对调频波的失真影响不大，）的边频分量，对调频波的失真影响不大，因此得到以下重要结论，也是通常计算调频波频谱有效宽因此得到以下重要结论，也是通常计算调频波频谱有效宽度的原则，即：度的原则，即：式（17）n n在要求两相邻电台干扰比较小，或要求非线性失在要求两相邻电台干扰比较小，或要求非线性失真很小时，带宽还应适当的加宽一些。通常取真很小时，带宽还应适当的加宽一些。通常取：由以上公式可以看出调频波的频带宽度主要取决于调制信由以上公式可以看出调频波的频带宽度主要取决于调制信号的最高频率，在频偏受限的情况下调频指数也由调制频号的最高频率，在频偏受限的情况下调频指数也由调制频率确定，调制频率低时，调频指数较高，调制频率高时，率确定，调制频率低时，调频指数较高，调制频率高时，调频指数较低。调频指数较低。由于调频指数由于调频指数mmf f随着调制频率的升高而减小，因此表现在随着调制频率的升高而减小，因此表现在接收效果上调制音频的高端信噪比比较差，针对调频发射接收效果上调制音频的高端信噪比比较差，针对调频发射机的这一缺点，专门采用了预加重与去加重技术措施来改机的这一缺点，专门采用了预加重与去加重技术措施来改善高端信噪比。善高端信噪比。调频广播的预加重与去加重特性调频广播的预加重与去加重特性n n为了提高其信噪比，在调频广播中通常使用一种加权方为了提高其信噪比，在调频广播中通常使用一种加权方法，即人为在接收机鉴频器后的音频系统中加上高音频法，即人为在接收机鉴频器后的音频系统中加上高音频衰减网络使高音频段内幅度较高的噪声得到衰减。接收衰减网络使高音频段内幅度较高的噪声得到衰减。接收机中的这种措施称为机中的这种措施称为“去加重去加重”，相应的衰减网络叫去，相应的衰减网络叫去加重衰减。加重衰减。n n但是，在去加重的同时，节目信号的高音频成分也衰减但是，在去加重的同时，节目信号的高音频成分也衰减了，使节目原貌发生变化。为了保持广播节目的本来面了，使节目原貌发生变化。为了保持广播节目的本来面目，在发射端，人为地将音频调制信号的高音频成分加目，在发射端，人为地将音频调制信号的高音频成分加以提升，这中措施叫以提升，这中措施叫“预加重预加重”，即通过高音频提升网，即通过高音频提升网络增强高音。络增强高音。n n如果如果“预加重预加重”量与量与“去加重去加重”量相当，就能既完好保量相当，就能既完好保持节目的本来面貌（各种频率成分的振幅固有关系），持节目的本来面貌（各种频率成分的振幅固有关系），不会发生频率失真，又抑制了高音频成分的噪声。不会发生频率失真，又抑制了高音频成分的噪声。由于节目信号的高能量信号主要集中在低音频和中音频由于节目信号的高能量信号主要集中在低音频和中音频段，大幅度的高音频成分很少，因此，由于预加重而产段，大幅度的高音频成分很少，因此，由于预加重而产生过调制的概率很小。生过调制的概率很小。n n国际上对预加重与去加重特性有明确的规定，发射端调国际上对预加重与去加重特性有明确的规定，发射端调频器之前的预加重频率特性必须与接收端鉴频器后的去频器之前的预加重频率特性必须与接收端鉴频器后的去加重频率特性成反函数的关系。加重频率特性成反函数的关系。n n预加重频率特性为：预加重频率特性为：Fp()=Fp()=n n 去重频率特性为：去重频率特性为：Fd()=1/=1/=1/Fd()=1/=1/=1/n n习惯上将预加重和去重频率特性用对数表示，预加重频率习惯上将预加重和去重频率特性用对数表示，预加重频率特性为：特性为：20lgF20lgFp p()=10 lg 1+(2f)()=10 lg 1+(2f)2 2 （dBdB）去重频率特性为：去重频率特性为：20 lg F20 lg Fd d()=()=-10 lg 1+(2f)10 lg 1+(2f)2 2 （dBdB）上式中的上式中的f f0 0是幅度提升是幅度提升3dB3dB或衰减或衰减3dB3dB时的频率。时的频率。=1/=1/0 0=1/(2f=1/(2f0 0),),具有时间量纲，称为时间常数。具有时间量纲，称为时间常数。不同的不同的 值对应不同的频率特性。通常规定值对应不同的频率特性。通常规定=50s=50s或或 =75s=75s。我国在调频广播中规定。我国在调频广播中规定=50s=50s。不同不同不同不同 值的预加重特性值的预加重特性值的预加重特性值的预加重特性n n由曲线可以看出，使用不同的由曲线可以看出，使用不同的 值，同一提升量对应不同的值，同一提升量对应不同的频率，或者说同一频率时有不同的提升量。频率，或者说同一频率时有不同的提升量。调频广播的特点调频广播的特点调频广播与中波调幅广播相比，调频广播具有以下特点和调频广播与中波调幅广播相比，调频广播具有以下特点和调频广播与中波调幅广播相比，调频广播具有以下特点和调频广播与中波调幅广播相比，调频广播具有以下特点和优势，因此得到了迅速发展。优势，因此得到了迅速发展。优势，因此得到了迅速发展。优势，因此得到了迅速发展。（1 1）失真小失真小失真小失真小 调频广播造成失真的来源不同于调幅广播。调频广播造成失真的来源不同于调幅广播。调频广播造成失真的来源不同于调幅广播。调频广播造成失真的来源不同于调幅广播。调幅波失真来源：调幅信号是幅度变化的信号，与调制信调幅波失真来源：调幅信号是幅度变化的信号，与调制信调幅波失真来源：调幅信号是幅度变化的信号，与调制信调幅波失真来源：调幅信号是幅度变化的信号，与调制信号成线性的关系受到损害就意味着失真。号成线性的关系受到损害就意味着失真。号成线性的关系受到损害就意味着失真。号成线性的关系受到损害就意味着失真。调频波失真来源：调频波的幅度是恒定的，高频振荡的频调频波失真来源：调频波的幅度是恒定的，高频振荡的频调频波失真来源：调频波的幅度是恒定的，高频振荡的频调频波失真来源：调频波的幅度是恒定的，高频振荡的频率随着调制信号线性变化。率随着调制信号线性变化。率随着调制信号线性变化。率随着调制信号线性变化。（2 2）抗干扰能力强：）抗干扰能力强：）抗干扰能力强：）抗干扰能力强：多种干扰电波（天电干扰、工业干扰、其他电台的多种干扰电波（天电干扰、工业干扰、其他电台的多种干扰电波（天电干扰、工业干扰、其他电台的多种干扰电波（天电干扰、工业干扰、其他电台的干扰）一般为幅度变化的干扰，而振幅的变化可以通过干扰）一般为幅度变化的干扰，而振幅的变化可以通过干扰）一般为幅度变化的干扰，而振幅的变化可以通过干扰）一般为幅度变化的干扰，而振幅的变化可以通过接收机中的限幅器使其不产生影响，调频广播的干扰影接收机中的限幅器使其不产生影响，调频广播的干扰影接收机中的限幅器使其不产生影响，调频广播的干扰影接收机中的限幅器使其不产生影响，调频广播的干扰影响远小于调幅广播。响远小于调幅广播。响远小于调幅广播。响远小于调幅广播。（3 3）信噪比好）信噪比好）信噪比好）信噪比好调频信号是等幅的电波，接收信号可以通过限幅放大来调频信号是等幅的电波，接收信号可以通过限幅放大来调频信号是等幅的电波，接收信号可以通过限幅放大来调频信号是等幅的电波，接收信号可以通过限幅放大来恢复，并且因为调制度大，所以信噪比好。恢复，并且因为调制度大，所以信噪比好。恢复，并且因为调制度大，所以信噪比好。恢复，并且因为调制度大，所以信噪比好。（4 4）动态范围宽）动态范围宽）动态范围宽）动态范围宽（5）能进行高保真度广播能进行高保真度广播能进行高保真度广播能进行高保真度广播 （6 6 6 6）便于开办立体声、多节目和附加信息）便于开办立体声、多节目和附加信息）便于开办立体声、多节目和附加信息）便于开办立体声、多节目和附加信息 广播。广播。广播。广播。第三节第三节 调频立体声广播的原理调频立体声广播的原理 n n调频立体声广播制式与原理 立体声制式的选择，很重要的一点是必须满足兼容性立体声制式的选择，很重要的一点是必须满足兼容性与逆兼容性的要求。与逆兼容性的要求。n n兼容性：兼容性：进行立体声广播时，普通接收机虽没有立体声效果，进行立体声广播时，普通接收机虽没有立体声效果，但仍能收听完整的节目信号；但仍能收听完整的节目信号；逆兼容性：逆兼容性：立体声接收机能收听单声道广播的节目，但无立体感。立体声接收机能收听单声道广播的节目，但无立体感。为了实现兼容性与逆兼容性，调频立体声广播都为了实现兼容性与逆兼容性，调频立体声广播都保留单声道广播时传送的信号部分，也就是继续传送保留单声道广播时传送的信号部分，也就是继续传送左、右信号的左、右信号的“和和”信号（单声道信号），在基带中信号（单声道信号），在基带中占据占据0-15KHz0-15KHz的范围（实际为的范围（实际为30Hz-15KHz30Hz-15KHz），称为主），称为主信道；在主信道的基础上，通过频谱搬迁形成一个副信道；在主信道的基础上，通过频谱搬迁形成一个副信道，在副信道传送左、右信号的信道，在副信道传送左、右信号的“差差”信号。主、信号。主、副一起对主载波调频。副一起对主载波调频。在接收端经解调后，恢复出主信道与副信道信号，通在接收端经解调后，恢复出主信道与副信道信号，通过对副信道的解调，恢复出过对副信道的解调，恢复出“差差”信号，再通过与处信号，再通过与处于主信道的于主信道的“和和”信号的和差组合，最后恢复出、左信号的和差组合，最后恢复出、左右信号。对于单声道接收机来说，它没有处理副信道右信号。对于单声道接收机来说，它没有处理副信道信号的装置，只能收听主信道的信号。信号的装置，只能收听主信道的信号。由于由于“差差”信号的频谱是处于音频范围，进行频谱搬迁信号的频谱是处于音频范围，进行频谱搬迁时需要选择一个副载波，根据时需要选择一个副载波，根据“差差”信号对副载波调制方信号对副载波调制方法的不同，调频立体声广播便有不同的制式。法的不同，调频立体声广播便有不同的制式。（1 1）、）、FM-FMFM-FM制制 所谓所谓FM-FMFM-FM制，是制，是“差差”信号对副载波调频形成副信信号对副载波调频形成副信道，然后，与主信道一起对主载波调频。对于道，然后，与主信道一起对主载波调频。对于“差差”信号信号来说，相当于进行了两次调频处理。来说，相当于进行了两次调频处理。（2 2）、）、AM-FMAM-FM制制 所谓所谓AM-FMAM-FM制，是制，是“差差”信号对副载波调幅形成副信信号对副载波调幅形成副信道，然后，与主信道一起对主载波调频。对于道，然后，与主信道一起对主载波调频。对于“差差”信号信号来说，相当于先进行来说，相当于先进行AMAM处理，再进行处理，再进行FMFM处理。处理。在在AM-FMAM-FM制中按照调幅方式的不同，可分为部分抑制制中按照调幅方式的不同，可分为部分抑制副载波双边带调幅与全抑制副载波双边带调幅，前者又称副载波双边带调幅与全抑制副载波双边带调幅，前者又称极化调制制，前苏联与东欧一些国家使用；后者又称导频极化调制制，前苏联与东欧一些国家使用；后者又称导频制，被欧、美、日、中国等世界上大多数国家使用。制，被欧、美、日、中国等世界上大多数国家使用。n nAM-FMAM-FM导频制导频制 在导频制中，在导频制中，把左、右声道信号之和（把左、右声道信号之和（L LR R）作为声）作为声 频段的和信号，简称为频段的和信号，简称为MM，作为单声道接收的信号，频带，作为单声道接收的信号，频带 范围为范围为30Hz30Hz15kHz15kHz。把左、右声道信号之差（。把左、右声道信号之差（L LR R）作）作为声频段的差信号，简称为声频段的差信号，简称S S，并采用拟制载波的调幅方式，并采用拟制载波的调幅方式调制在副载波上，副载波频率规定为调制在副载波上，副载波频率规定为38kHz38kHz，因此形成频，因此形成频段段3815kHz3815kHz，即，即23kHz23kHz53kHz53kHz的调幅差信号。导频制立的调幅差信号。导频制立体声广播规定要加入的导频信号是副载频的半频，副载波体声广播规定要加入的导频信号是副载频的半频，副载波规定使用规定使用38kHz38kHz，导频则是，导频则是19kHz19kHz。至此，完整的立体声调。至此，完整的立体声调制信号称为立体声复合信号可表示为：制信号称为立体声复合信号可表示为：u(t)=M+S sinu(t)=M+S sin S St+P sint+P sin (S S/2)t/2)t 导频制立体声复合基带信号频谱图导频制立体声复合基带信号频谱图导频制立体声复合基带信号频谱图导频制立体声复合基带信号频谱图第四节第四节 调频立体声广播发射机系统组成调频立体声广播发射机系统组成调频立体声广播发射机原理图调频立体声广播发射机原理图 n n主要组成部分 调频立体声广播发射机主要由调频激励器、功率放大调频立体声广播发射机主要由调频激励器、功率放大器控制系统及供电系统等组成。器控制系统及供电系统等组成。调频激励器主要由音频输入板、立体声编码板、调频调频激励器主要由音频输入板、立体声编码板、调频调制器板、功放、电源和控制单元等组成。调制器板、功放、电源和控制单元等组成。一一一一、调频调制器调频调制器 实现调频的方法可分为两类，一类是直接调频法，另实现调频的方法可分为两类，一类是直接调频法，另一类是间接调频法。一类是间接调频法。(1)(1)直接调频直接调频 通过改变回路元件的参数实现调频。通过改变回路元件的参数实现调频。LCLC振荡回路的谐振荡回路的谐振频率由振频率由L L和和C C的参数决定，用调制信号控制的参数决定，用调制信号控制L L或或C C的大小，的大小，进而控制振荡频率而实现调频。进而控制振荡频率而实现调频。例如，接入振荡回路中的变容二极管，可以作为电压例如，接入振荡回路中的变容二极管，可以作为电压控制的电容元件，受调制信号电压控制而改变电容量，从控制的电容元件，受调制信号电压控制而改变电容量，从而使回路振荡频率改变。而使回路振荡频率改变。(2)(2)间接调频：通过调相实现调频。间接调频：通过调相实现调频。(3)(3)采用数字信号处理技术，通过采用数字信号处理技术，通过FPGAFPGA、DSPDSP器件，器件，在数字域实现调频在数字域实现调频频率综合器。频率综合器。目前模拟的调频广播发射机都采用变容二极管直接调频目前模拟的调频广播发射机都采用变容二极管直接调频技术，即在工作于发射载频的技术，即在工作于发射载频的LCLC振荡回路上直接调频，采振荡回路上直接调频，采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。较之中频调制用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。较之中频调制和倍频方法，这种方法的电路简单、性能良好、副波少、和倍频方法，这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便等优点。维修方便等优点。n n1.1.变容二极管直接调频原理变容二极管直接调频原理变容二极管直接调频原理变容二极管直接调频原理 可变电抗器件的种类很多，其中应用最广的是变容二极可变电抗器件的种类很多，其中应用最广的是变容二极可变电抗器件的种类很多，其中应用最广的是变容二极可变电抗器件的种类很多，其中应用最广的是变容二极管。作为电压控制的可变电容元件，它有工作频率高、损管。作为电压控制的可变电容元件，它有工作频率高、损管。作为电压控制的可变电容元件，它有工作频率高、损管。作为电压控制的可变电容元件，它有工作频率高、损耗小和使用方便等优点。耗小和使用方便等优点。耗小和使用方便等优点。耗小和使用方便等优点。图图图图1-5 1-5 变容二极管调频原理图变容二极管调频原理图变容二极管调频原理图变容二极管调频原理图n n设调制信号为设调制信号为u(t)=Um cost,u(t)=Um cost,加在二极管上的反向直流加在二极管上的反向直流偏压为偏压为 VQ,VQVQ,VQ的取值应保证在未加调制信号时振荡器的的取值应保证在未加调制信号时振荡器的振荡频率等于要求的载波频率振荡频率等于要求的载波频率,同时还应保证在调制信号同时还应保证在调制信号u(t)u(t)的变化范围内保持变容二极管在反向电压下工作。加的变化范围内保持变容二极管在反向电压下工作。加在变容二极管上的控制电压为：在变容二极管上的控制电压为：r(t)=VQ+Um costr(t)=VQ+Um cost(1)(1)当调制信号电压当调制信号电压u(t)=0u(t)=0时，即为载波状态。此时时，即为载波状态。此时r(t)=r(t)=VQVQ，对应的变容二极管结电容为，对应的变容二极管结电容为CjQCjQ (2)(2)当调制信号电压当调制信号电压u(t)=Um costu(t)=Um cost时时,对应的变容二极管对应的变容二极管的结电容与载波状态时变容二极管的结电容的关系是的结电容与载波状态时变容二极管的结电容的关系是:令令=u/(UD+VQ)=u/(UD+VQ)为电容调制度为电容调制度,则可得则可得 上式表示的是变容二极管的结电容与调制电压的关系。上式表示的是变容二极管的结电容与调制电压的关系。而变容二极管调频器的瞬时频率与调制电压的关系由振荡而变容二极管调频器的瞬时频率与调制电压的关系由振荡回路决定。无调制时，谐振回路的总电容为：回路决定。无调制时，谐振回路的总电容为：为静态工作点所对应的变容二极管节电容。为静态工作点所对应的变容二极管节电容。当有调制时，谐振回路的总电容为：当有调制时，谐振回路的总电容为：C C n n2.变容二极管工作原理变容二极管工作原理变容二极管工作原理变容二极管工作原理 变容二极管又称可变电抗二极管变容二极管又称可变电抗二极管“。是一种利用。是一种利用PNPN结结电电容（势垒电容容（势垒电容)与其反向偏置电压与其反向偏置电压VrVr的依赖关系及原理制成的依赖关系及原理制成的二极管。所用材料多为硅或砷化镓单晶，并采用外延工的二极管。所用材料多为硅或砷化镓单晶，并采用外延工艺技术。反偏电压愈大，则结电容愈小。艺技术。反偏电压愈大，则结电容愈小。图图1-6 1-6 变容二极管符号及电容公式变容二极管符号及电容公式n n加到变容管上的反向电压，包括直流偏压加到变容管上的反向电压，包括直流偏压 V V 0 0 和调制信号和调制信号电压电压 V V (t)=(t)=V V cos tcos t V V R R(t)=(t)=V V 0 0+V V cos t cos t 此外假定调制信号为单音频信号，结电容在此外假定调制信号为单音频信号，结电容在 V R V R(t)(t)的控的控制下随时间发生变化。制下随时间发生变化。把受到调制信号控制的变容二极管接入载波振荡把受到调制信号控制的变容二极管接入载波振荡器的振荡回路，则振荡频率亦受到调制信号的控器的振荡回路，则振荡频率亦受到调制信号的控制。适当选择变容二极管的特性和工作状态，可制。适当选择变容二极管的特性和工作状态，可以使振荡频率的变化近似地与调制信号成线性关以使振荡频率的变化近似地与调制信号成线性关系，这样就实现了调频。系，这样就实现了调频。n n3.LC3.LC振荡电路工作原理振荡电路工作原理振荡电路工作原理振荡电路工作原理 LCLC三点式振荡组成原理图：其振荡频率三点式振荡组成原理图：其振荡频率f=f=n n3.13.1电容三端反馈振荡电路电容三端反馈振荡电路电容三端反馈振荡电路电容三端反馈振荡电路n n3.2 3.2 电感三端反馈振荡电路电感三端反馈振荡电路电感三端反馈振荡电路电感三端反馈振荡电路n n4.4.锁相稳频技术锁相稳频技术锁相稳频技术锁相稳频技术 对于变容二极管直接调频电路来说，由于调制器是由普通对于变容二极管直接调频电路来说，由于调制器是由普通的的LCLC自激振荡器和并联的变容二极管组成，所以有很多因自激振荡器和并联的变容二极管组成，所以有很多因素会引起振荡频率发生变化，通过锁相环路来控制压控振素会引起振荡频率发生变化，通过锁相环路来控制压控振荡器的振荡频率，从而达到稳定频率的目的。荡器的振荡频率，从而达到稳定频率的目的。典型的锁相稳频电路的结构框图典型的锁相稳频电路的结构框图 n n二、立体声编码器二、立体声编码器 在导频制的立体声编码器中，所实现的功能就是要把左、右声道的音频信号经过处理变成下式中要求的形式：u(t)=M+S sin St+P sin(S/2)t 其中M为和信号（L+R），S为差信号（L-R），P为19KHz导频信号，S为副载波频率38kHz。n n在导频制中，复合基带信号对主载波调频时的频在导频制中，复合基带信号对主载波调频时的频偏分配：偏分配：MM与与S cosS cosS St t最大分别占总频偏的最大分别占总频偏的90%90%，而而pcos(pcos(S S/2)t/2)t固定占固定占10%10%。由于。由于MM信号达到最大时，信号达到最大时，S S信号必然为信号必然为0 0；反之，；反之，S S号达到最大时，号达到最大时，MM信号必信号必然为然为0 0。此起彼伏，称为蜂房效应，可以保证。此起彼伏，称为蜂房效应，可以保证MM与与S cosS cosS St t相叠加的任何瞬间产生的总频偏不会超过相叠加的任何瞬间产生的总频偏不会超过90%90%（相当于（相当于 75KHz 90%=75KHz 90%=67.5 KHz 67.5 KHz）。）。如果根据电路功能细分，可分解成如下功能电路：如果根据电路功能细分，可分解成如下功能电路：（1 1）15kHz15kHz低通滤波和预加重功能低通滤波和预加重功能（2 2）导频产生电路和导频相位）导频产生电路和导频相位/电平调节电路电平调节电路（3 3）复合信号中第一项与第二项的产生）复合信号中第一项与第二项的产生 立体声编码器所采用的电路形式，可以归结为四种方式，立体声编码器所采用的电路形式，可以归结为四种方式，以下介绍各自主要特点和实现的基本原理：以下介绍各自主要特点和实现的基本原理：（一）一）矩阵方式立体声编码器矩阵方式立体声编码器 这是最原始的一种方式，电路原理简单，容易理解，这是最原始的一种方式，电路原理简单，容易理解，但调试困难，性能指标较差。但调试困难，性能指标较差。矩阵方式立体声编码器框图矩阵方式立体声编码器框图矩阵方式立体声编码器框图矩阵方式立体声编码器框图（二）硬开关方式立体声编码器（二）硬开关方式立体声编码器（二）硬开关方式立体声编码器（二）硬开关方式立体声编码器 这种方式的理论基础建立在脉冲序列信号的富氏级这种方式的理论基础建立在脉冲序列信号的富氏级数分析上，它是让左、右路信号分别通过重复频率为数分析上，它是让左、右路信号分别通过重复频率为38kHz38kHz的开关，形成一组脉冲序列。富氏级数展开式的开关，形成一组脉冲序列。富氏级数展开式为：为：用其反向脉冲作为右路信号的取样脉冲，可表示为：用其反向脉冲作为右路信号的取样脉冲，可表示为：n n用用fL(t)fL(t)、fR(t)fR(t)两开关信号分别对左右路信号两开关信号分别对左右路信号L L、R R进行取样，进行取样，然后相加，并滤去三次以上各次谐波后得：然后相加，并滤去三次以上各次谐波后得：导频制信号波形图导频制信号波形图导频制信号波形图导频制信号波形图（三）数字频率合成调制法（三）数字频率合成调制法（DSM）n n实际上这一方式是开关编码方式的延续，只不过实际上这一方式是开关编码方式的延续，只不过它分别利用它分别利用38kHz38kHz和和114kHz114kHz开关取样所产生的奇次开关取样所产生的奇次谐波，巧妙的将副载波的三次谐波项互相抵消，谐波，巧妙的将副载波的三次谐波项互相抵消，从而将滤波器的最低滤除频率从从而将滤波器的最低滤除频率从99kHz99kHz提高到提高到3853851515175175（kHzkHz），这样便大大减小了滤波），这样便大大减小了滤波器对副信号的相移影响，使立体声分离度指标保器对副信号的相移影响，使立体声分离度指标保持在持在50dB50dB以上。是比较常使用的一种方式。以上。是比较常使用的一种方式。（四）（四）“软软”开关方式立体声编码器开关方式立体声编码器n n对于要求很高的系统，那就只能用这种称为对于要求很高的系统，那就只能用这种称为“软软”开关方式的编码器。开关方式的编码器。n n“软软”开关编码利用了更深更复杂的数学分析，开关编码利用了更深更复杂的数学分析，它不是用简单的等幅脉冲对信号取样，而是用开它不是用简单的等幅脉冲对信号取样，而是用开关脉冲序列形成一个近似的余弦波形，这样便不关脉冲序列形成一个近似的余弦波形，这样便不仅从时间上，而且从幅度上也都有着更严格的要仅从时间上，而且从幅度上也都有着更严格的要求。求。n n 发射端产生立体声复合基带信号的设备通常称为发射端产生立体声复合基带信号的设备通常称为立体声编码器，而接收端从复合基带信号恢复出立体声编码器，而接收端从复合基带信号恢复出L L、R R信号的设备称为立体声解码器。编码器与解码信号的设备称为立体声解码器。编码器与解码器的构成有许多方法，无论是矩阵方式、开关方器的构成有许多方法，无论是矩阵方式、开关方式、数字方式等等。不同的方法有不同的复杂性，式、数字方式等等。不同的方法有不同的复杂性，能得到不同的立体声分离度指标。但有一点是相能得到不同的立体声分离度指标。但有一点是相同的，那就是得到的立体声复合信号与要解调的同的，那就是得到的立体声复合信号与要解调的立体声复合信号都是一样的。立体声复合信号都是一样的。n n立体声广播要求左、右两声道之间的相互串扰要立体声广播要求左、右两声道之间的相互串扰要小，一般要求达到小，一般要求达到40dB40dB以上。表示左、右两声道以上。表示左、右两声道之间相互串扰的程度称为立体声分离度，它是立之间相互串扰的程度称为立体声分离度，它是立体声的特征指标。体声的特征指标。三、调频激励器三、调频激励器n n调频激励器的原理框图调频激励器的原理框图 n n调频激励器的基本功能调频激励器的基本功能n n基本组成部分包括有：基本组成部分包括有：音频输入单元音频输入单元 立体声编码器立体声编码器 调频调制器调频调制器 功放单元功放单元 监测监测/显示单元显示单元 供电系统供电系统 n n调频激励器主要技术参数调频激励器主要技术参数调频激励器主要技术参数调频激励器主要技术参数:残波辐射残波辐射 1mW1mW，并低于载波功率，并低于载波功率60dB60dB 寄生调幅寄生调幅 -50dB-50dB（无调制）（无调制）载频允许偏差载频允许偏差 200Hz200Hz 频率稳定度频率稳定度 优于优于110110-6-6 调制频偏调制频偏 75kHz(100%75kHz(100%调制调制)，最大调制能力，最大调制能力100kHz100kHz 音频输入电平音频输入电平 -10dBm-10dBm+10dBm +10dBm 步进步进1dBm1dBm 音频预加重音频预加重 0s0s、50s50s、75s75s可选可选 频率响应频率响应 0.5dB (30Hz0.5dB (30Hz15000Hz,1kHz15000Hz,1kHz为基准为基准)左右声道电平差左右声道电平差 0.5dB (30Hz0.5dB (30Hz15000Hz)15000Hz)立体声分离度立体声分离度 45dB (30Hz45dB (30Hz15000Hz)15000Hz)信噪比信噪比 70dB (1kHz,100%70dB (1kHz,100%调制调制 )失真度失真度 0.3%0.3%（30Hz30Hz15000Hz15000Hz，100%100%调制）调制）四、数字调频激励器四、数字调频激励器n n是基于软件无线电技术的数字调制广播发射机是基于软件无线电技术的数字调制广播发射机 n n从音频到射频全过程数字化信号处理的调频广播激励器从音频到射频全过程数字化信号处理的调频广播激励器n n采用了数字信号处理器（采用了数字信号处理器（DSPDSP）和现场可编程门阵列）和现场可编程门阵列(FPGA)(FPGA)器件器件 n n数字化通信具有抗干扰能力强、传输可靠性高、便于进行数字化通信具有抗干扰能力强、传输可靠性高、便于进行数字信号的存储和处理、易于集成化数字信号的存储和处理、易于集成化 n n与模拟的调频激励器相比：明显改善了音质，使调频广播与模拟的调频激励器相比：明显改善了音质，使调频广播的音质接近的音质接近CDCD的水平的水平n n是今后调频广播发射机的发展主流是今后调频广播发射机的发展主流 数字调频激励器原理框图数字调频激励器原理框图数字调频激励器原理框图数字调频激励器原理框图 n n基本组成基本组成:音频信号输入单元音频信号输入单元 数字信号处理单元数字信号处理单元 数字调频调制及带通滤波单元数字调频调制及带通滤波单元 功率稳定放大及低通滤波单元功率稳定放大及低通滤波单元 控制及通信单元控制及通信单元 电源供电系统电源供电系统 n n数字调频激励器工作原理数字调频激励器工作原理:n n五、节目源的传送五、节目源的传送五、节目源的传送五、节目源的传送 1 1、要保证输入到发射机的信号电平大小符合要求、要保证输入到发射机的信号电平大小符合要求、要保证输入到发射机的信号电平大小符合要求、要保证输入到发射机的信号电平大小符合要求 2 2、与发射机相连时，保证连接正确、阻抗正确和、与发射机相连时，保证连接正确、阻抗正确和、与发射机相连时，保证连接正确、阻抗正确和、与发射机相连时，保证连接正确、阻抗正确和相位相位相位相位 正确正确正确正确 3 3、节目传输过程中引入的干扰噪声尽可能小、节目传输过程中引入的干扰噪声尽可能小、节目传输过程中引入的干扰噪声尽可能小、节目传输过程中引入的干扰噪声尽可能小 4 4、可采用数字音频输入的方式、可采用数字音频输入的方式、可采用数字音频输入的方式、可采用数字音频输入的方式 第五节第五节 调频广播的天馈系统调频广播的天馈系统n n一一一一 、调频广播的覆盖特点、调频广播的覆盖特点、调频广播的覆盖特点、调频广播的覆盖特点 调频广播是靠空间波来进行覆盖的，我们也称为视距传播调频广播是靠空间波来进行覆盖的，我们也称为视距传播 或直线传播。电波的传播遵从或直线传播。电波的传播遵从“反射定律反射定律”，即在接收点，即在接收点的场强是天线发射的直射波与经地面反射后到达的反射波的场强是天线发射的直射波与经地面反射后到达的反射波的合成场强。的合成场强。调频广播的覆盖范围一般只能在发射天线的视距调频广播的覆盖