第2章 音频系统.doc

2 音频系统2.1 音频系统的组成一个完整的音频系统由音频信号源、音频效果处理与合成和记录或播出三个单元组成，在实践中音频系统可以根据使用环境情况、设备情况进行灵活配置。音频系统的音频信号可通过两个途径获得：一是现场采集，也就是在音频节目制作现场采用具有声一电转换功能的话筒将音频节目所需的各种声音转换成为电信号；二是用MD、CD、DVD及磁带录音机等音频播放设备播放事先录制好的音频素材。在实际操作过程中，往往可以多种方式并用，例如，图2.1中音频信号源既有各类话筒，也有各种音频素材播放设备，它们输出的音频电信号可以直接送往调音台进行声音的合成与效果处理。对于非直播类的音频节目制作，也可以在拍摄现场将话筒采集到的声音信号先由录音机、录像机等设备记录下来，后期编辑合成时再用相应的播放设备播放出来，并传输给编辑系统或调音台。无线话筒接收机有线话筒MD/CD/DVD播放机其他音频播放设备调 音 台均衡器均衡器均衡器监听功放录像机播出设备音箱系统音频信号源音频效果处理与合成记录或播出图2.1 音响系统的组成框图音频效果处理与合成单元一般是以调音台为核心组成，其功能是对音频信号进行诸如电平调整、频率均衡、放大等各种必要的调整、混合处理，再将合成为节目的音频信号输出。均衡器的任务是对各个音频频段分别进行调节，分别控制各个频率点的增益，以达到调整音效的目的。为了使操作人员实时监控声音效果，调音台一般都设有监听装置（监听耳机或监听音箱）。记录或播出单元是音频系统与听众直接接触的部分，从音频效果处理与合成单元输出的信号一般用于3种场合：一是记录，由记录设备将其与视频画面一起记录在存储介质上；二是广播，实时音频广播播出或是与视频图像信号一起实时播出（现场直播）；三是扩声，提供给现场扩声系统（如：会议室），以及现场观众欣赏或乐队返听（监听）。2.2 音频信号的采集与处理2.2.1 音频信号的采集设备音频信号的采集过程就是将声波（机械波）转换成为电信号，并以一定的形式记录在存储介质上的过程。用于音频信号采集的设备主要包括声电转换设备及录音设备。1、声电转换设备话筒是一种将声音信号（机械波）转换成为电信号的设备也称为麦克风（MIC）或传声器。其基本工作原理是，话筒内安装有一个对声波的空气压强变化非常敏感的振动膜片，当有声音传来时，声波的空气压强变化推动振动膜片随之振动，其振动频率与幅度取决于声波的频率和强度。与此同时，安装在振动膜片上的电信号形成元件（机械振动转换为电信号的能量转换装置）将振动膜产生的振动转换为电能并输出。图2.2 a动圈式话筒结构原理 b电容式话筒结构原理（1）话筒的分类按能量转换的物理效应可将话筒分为动圈式话筒与电容式话筒动圈式话筒的基本结构是，固定在磁场之中的导电线圈粘接在振动膜片上，当有声音传来时，声波的空气压强变化推动振动膜片随之振动进而带动导电线圈做切割磁力线运动，从而在线圈内感应出与声音的频率和幅度相对应的电流，完成了声电转换过程。动圈式话筒结构简单、成本低、使用方便被广泛地应用于专业和业余录音。电容式话筒的核心部件是一个平板电容器，其前极板作为振动膜片，后极板是固定不动的。当给两个极板上外加直流电压时，电容器上就会保持一定数量的电荷。当有声音传来时，声波的空气压强变化推动作为振动膜片的前极板随之振动，这时，两个极板之间的空间距离也将随之发生变化，从而引起电容量发尘变化，若电容上接有负载，则电容将会通过负载进行充放电，并产生与声波的频率和幅度相时应的电流，完成了声电转换过程。与动圈式话筒相比，电容式话筒灵敏度高、信噪比大、体积小，而且有很好的频率响应特性，其频率响应范围可达到20Hz20kHz，且频响特性曲线平坦。因此，该话筒适合于高质量的录音，尤其是电视节目制作场合。按指向性的不同，话筒可分为无指向性话筒、双指向性话筒、心形指向性话筒及锐心形指向性话筒 无指向性话筒，顾名思义，就是指话筒的拾音范围不受话筒方向的限制，换句话说，该话筒的拾音范围是以话筒为中心的球形范围，拾音效果只跟声源和话筒之间的距离有关，而与方向没有关系。 双指向性话筒也称为8字形话筒，其拾音范围是以话简为中心的前后两个方向，即8字形范围。 心形指向性话筒也称为单方向性话筒，其抬音范围为话筒正前方的一个像“心”一样的较宽的区域。 锐心形指向性话筒也称为超指向性话筒，其拾音范围为话筒正前方的一个很窄的区域，这种活简可以在复杂的环境中对特定对象进行采访。需要说明的是，话筒的指向性主要是对中、高频信号而言的，在低频段无明显的指向性。按话筒与音频处理设备的连接方式可将其分为有线话筒和无线话筒有线话筒通过电缆与其他音频处理设备相连接，其特点是传输信号信噪比高，抗于扰能力强；无线话筒以电磁波的形式将信号传输给相关的音频处理设备，由于它不用连接电缆，所以抬音时话筒的摆放位置灵活，机动性强，适合于演讲、演唱等边移动边拾音的场合。（2）话筒的主要性能指标灵敏度灵敏度是表明话筒声电转换效率的指标，其定义是话筒在单位声压激励下输出电压与输入声压的比值，单位是mVPa。为与电路中电平的度量一致，灵敏度也常以分贝值表示。早期分贝多以单位dBm和dBV表示，其换算关系为0dBm1mWPa，即把1Pa输入声压下给600负载带来的1mW功率输出定义为0dB。0dBV1Vbar，把在1bar输入声压下产生的1V电压输出定义为0dB。现在的分贝则以单位dB表示，即0dB0.775VPa，即将1Pa输入声压下话筒的0.775V电压输出定义为0dB（这样就把话简声压一电压转换后的电平度量，统一到电路中普遍采用的0dB0.775V这一参考单位）。话筒的灵敏度越高，表示其对微弱信号的拾取能力越强。最大输入声压级最大输入声压级是话筒所能承受的达到0.5%总谐波失真的最大声压级的度量，它与声压的关系为0 dB SPL2105 Pa （21）最大输入声压级限定了话筒与声源之间的距离。最大输出电平最大输出电平是指话筒在最大输入产压级下的输出电平。最大输出电平决定了与话筒相连的音频处理设备（如调音台）的输入工作电平。频率响应话简在进行声电转换时对不同频率的声波表现出的灵敏度是各不相同的，这种特性称为频率响应特性。频率响应常用频率响应特性曲线来描述。阻抗阻抗是指负载匹配时话筒的输出电压与电流之比值。为了使话筒输出的微弱信号电流最大限度地传输给它的负载（如录音机、磁带录像机、计算机声卡及音频混合设备等）。要求话筒必须和它的负载实现阻抗匹配。2、录音设备（1）磁带录音机磁带录音机是最基本的录音工具之一，包括盒式和开盘式两种。由于录音机只能记录声音信号，无法保证与画面的同步，因此，在音频节目制作场合只用于采集人工拟音、音乐等与画面同步要求不高的声音信息，其中盒式磁带录音机使用盒式磁带，它体积小，操作简单，使用方便，因而被普遍用于教育及家庭娱乐。在音频节日制作领域。常用微型盒式磁带录音机进行现场采音。开盘式录音机使用盘式磁带，这种录音机的带速比盒式磁带录音机高，磁带宽度也比盒式磁带大，因而其频率响应等指标优于盒式录音机，因此主要用于专业影视制作场合的各种采音。这种录音机的缺点是体积大，操作复杂，它需要人工绕带，必须由专业技术人员来操作使用。（2）磁带录像机磁带录像机的声音记录原理同磁带录音机一样，属于磁性记录设备，其电路处理过程也与录音机类似。所不同的是，磁带录像机可以进行声音与画面的同步记录，这时在拍摄现场采集同期声来说是非常重要的。在后期制作环节，磁带录像机的声音录放磁头与视频录放磁头是分开的，而且有独立的音频磁迹，因而图像和声音以分别录制，这就给录音、配音工作带来极大的方便。一般来说，编辑录像机都具有两个独立的声道，1声道和2声道，并且可以分别录音。磁带录像机录音的主要缺点是音质较差，由于录像机的带速较低（Umatic 34英寸录像机的带速只有9.53cms，而专业盘式录音机的带速可高达19.05cm/s、38.1cms，最高的可达76.2cms，音频磁迹宽度也比较小，这些不足将导致录像机直接制作的声音技术指标低于专业录音机。因此，一些录像机将音频录放磁头与视频录放磁头一起安装在旋转磁头鼓上，使声音记录时的头带相对速度大为提高，从而展宽了记录频带，提高了音质。（3）数字录音机（硬磁盘录音机）硬磁盘录音机是以计算机硬磁盘存储技术为基础，将数字音频信号存储在类似于计算机硬盘的磁性存储介质上。实际的硬盘录音机除了内置硬磁盘外，还可外接硬磁盘，有些还拟采用全数字磁卡媒介进行录音和放音，与上述磁带存储介质相比，其使用的方便程度和可靠性都大为提高。此外，用这种录音机不仅可以进行节目存储，还可以对声音信号进行编辑剪接或复制，可以说这种录音机也是一种小型的音频工作站系统。2.2.2 音频信号的采集1、设备的准备与连接采集音频信号所用到的主要设备是具有声电转换功能的话筒。因此在录音前，首先要根据录制对象的特点（如：男声、女声、音乐等）、节目的类型（如新闻采访、音乐会等）以及录制环境的不同（如演播室、会议室、室外等）科学合理地选择话筒。例如，要在嘈杂的环境中拾取特定对象的声音，就要选用指向性高的话筒；要清晰地抬取活动对象（如一边舞蹈一边说唱的演员）的声音则应选用可佩带的无线话筒；在会议室，应选用灵敏度高的并带有支架的电容话筒。同时，不同种类、不同型号的话筒有着不同的音响特性：电容话筒的音响特性比较中性，其灵敏度高，频带宽；拾取的声音干净、失真小；动圈式话筒声音比较浑厚，富有温暖感，但缺少中性特点，抬取声音不够于净中频部分频响平直。因此，可以利用这一特点来进行音频节目的音频创作。还要注意话筒结构及指向性对音质的影响。同类话筒，大振莫（直径比较大）低频特性比较好，声音浑厚宽广，小振膜较为中性。动因压力式话筒（无指向性）要比同类有指向性话筒音质好。另外，由于话筒仅仅是一个声一电转换设备，由它输出的电信号必须送往相应的音频处里设备进行必要的处理或送给录音设备进行记录。连接设备时，必须使用专用的音频屏蔽电缆馈送话筒输出的微弱音频信号，并尽可能地缩短电缆长度，且阻抗要匹配，以减小信号传输过程中的损耗及电磁于扰引起的信噪比的下降。在传输方式上；应尽可能选择平衡传食方式，使于扰信号相互抵消；对于无线话筒来说，要正确安装接收设备，并尽可能避免环境带来的各种电磁干扰以保持良好的信噪比和音质。2、拾取音频信号当话筒和其他相关音频处理设备连接就绪时；接下来的工作便是用话筒拾取声源发出的声音。由于话筒是采集音频信号的关键设备，也是音频音响制作系统的最前端设备，因此正确使用话筒是成功抬取声音的关键也是保证高质量音频音响效果的关键所在。由于不同种类及性能的话筒有着不同的使用要求，因此，首次使用话筒应该根据使用说明书的要求正确操作，在具体拾音操作过程中还要特别注意以下几点。（1）声源与话筒的距离要适当声源与话筒的距离过近容易出现演讲者的气流声，当演讲者的声音较大时，容易因信号幅度过高而引起非线性失真。声源与话筒的距离过远又会产生拾音音量太小的问题。因此声源与话筒之间要保持适当的距离。一般来说，抬取语言信号时，工作距离以20cm30cm为宜，灵敏度高的话筒可高声源远一些，灵敏度低的话筒则要离声源近一些。（2）减少拾音噪声首先，话简晃动会带来噪声，因此要尽可能使用支架或吊架保持话筒稳定，若要手持话筒也要尽量将话筒持稳；其次，为了避免抬取外界噪声，要尽可能使话筒的拾音敏感方向避开噪声源方向；另外，室外的风声是重要的环境噪声之一，因此风大时还要使用防风罩，以免出现呼呼声。（3）放置话筒的位且要符合画面构图的要求有些情况下由于构图的需要而不能让话筒出现在画面里，此时应在保怔拾音效果的前提下将话筒置于画面之外，如采用超指向性话筒使话筒远离画面或使用悬挂式话筒从画面上部拾音，也可采用道具将话筒隐藏或使用微型无线话筒。在实际采集声音的过程中，话筒的数量、摆放位置及角度等往往要通过反复实验来确定，因此，录音人员应注意不断地积累实践经验，灵活使用各种声音采集设备，以便拾取符合技术和艺术要求的声音效果。2.2.3 音频信号的处理在音频音响的制作过程中，必须对采集到的音频信号进行必要的调整和处理，以满足技术上的要求，并实现一定的艺术效果。具体来说，音频信号的处理主要包括对音频信号的放大与衰减、电平的调整、频率均衡和混响处理等。1、信号的放大与衰减由于话筒输出的声音信号非常微弱，为了保证一定的信噪比，在进行各种音频效果处理之前需要将其送人前置放大器进行放大，在提升信号电平之后再送往其他调整处理电路。对于幅度过高的音频信号，为了避免非线性失真，必须对其进行一定的衰减。2、信号电平调整在音频音响制作系统中，音频信号源除了话筒之外，还有磁带录音机、CD唱机等音频播放设备，它们输出的声音信号电平有高有低，这就需要对它们进行平衡处理，又由于不同的音频节目中对各种声音混合后的音量比例关系还有着不同的要求，例如为了突出主题，在记录片中，解说的音量要高于背景音乐23倍，这就要求在音频音响制作过程中必须分别调整每路音频信号的电子，使它们按节目所要求的比例进行混合，以满足音频节目对音响效果的需要。需要说明的是，在音频音响制作过程中，不能将音频信号的电平调整和上述音频信号的放大与衰减处理环节混为一谈，前者的主要目的是为了满足音频节目的艺术要求，不同的艺术构思对各种声音信号电平有着不同的要求。而后者主要是为了满足音频信号的技术指标，任何音频节目对它们都有相同的要求。3、均衡处理均衡处理的目的有两个：一是对各种因素引起的频率响应失真进行补偿，即频率均衡，这部分处理工作往往是由均衡处理电路自动完成的；二是按照编导的意图人为改变频率响应即人为提升或降低某些频率成分，以改变音色并创造出特殊的音响艺术效果。完成均衡处理的常用设备是均衡器。4、混响处理通过音响设备聆听音乐时，混响现象的存在能给人以“身临其境”的感觉，因此，音频音响制作系统也要通过电子手段来模拟出实际的混响效果，并能够根据节目的需要灵活调整混响时间。例如，对于语言，要尽可能减小混响时间，以保证语言的清晰度；而对于音乐类节目，则要适当增加混响时间，以产生真实感和层次感。完成混响处理的常用设备是混响器。5、声音的合成声音的合成是指将多路声音信号按音频节目的要求合成为一路信号，并将其作为最后的播出或记录的音频节目音频信号。完成声音合成的常用设备是音频混合器，即调音台。2.3 音频混合器音频混合器也称为调音台，它是一种为了使音响效果达到一定的技术和艺术要求而对声音信号进行放大、调整、控制、混合等技术处理的一种音响设备，也是音频音响制作系统中最为关键的设备之一。大型的调音台具有多达几十路的输入和多路输出以及各种功能的声音效果调整装置。2.3.1调音台的组成及工作原理调音台由信号输入单元和输出单元两部分组成。1、输入单元输入单元是调音台的重要组成部分它是由多路相同或相似的输入通道组合而成，主要完成对多路信号的输入选择以及对输入信号的电平调整、放大、频率均衡等任务。（1）输入接口调音台一般设有话筒（MIC）、线路（LINE）等多种输入接口，而且每种输入接口都有多路并联它们所允许的输入电平也各不相同。其中话筒输入接口为低电平信号榆人，线路输入接口为高电平信号输入。接口的形式有低阻平衡输入（LOZ卡侬）和高阻不平衡输入（HIZ2芯）两种。一般来说，在要求不高的场合采用不平衡传输方式，要求较高的专业音响设备的输入输出都采用平衡传输方式。不平衡传输方式使用单芯屏蔽线，芯线是信号“”，屏蔽线是信号”和地线，也就是说，信号“”和屏蔽层公用。这种传输方式比没有采取屏蔽措施的平行线的感应噪声要少，但它的一个信号线和屏蔽层公用，不能做到完全屏蔽，可以说是一种简易型的不完全屏蔽方式。平衡传输方式采用2芯屏蔽线，信号的“”、“”分别用两个芯线传输，屏蔽线独立接地使用。这种传输方式使用独立的接地屏蔽线，可以做到完全屏蔽，其抗干扰能力远远高于不平衡传输方式，该传输方式常用卡侬XLR插头。（2）电平控制由于调音台的信号源有话筒、乐器、磁带、效果器等多种设备，它们的输出电平各不相同，而调音台的音频处理电路对输入电平又有严格的要求，如果输入信号电平太高就会使信号峰值部分进人非线性区而产生切割失真，反之如果输入信号电平太低就会使信噪比恶化，从而使噪声失去控制，甚至淹没有用信号。电平控制的目的就是保证调音台在固定的动态范围内工作。具体做法有两个：一是在调音台上利用增益控制的方法对输入灵敏度进行调整；二是当输入信号电平太高并超过了增益控制电路的调整范围时，则利用输入衰减器对话简或线路输入的过高电平进行衰减，以免过载。（3）频率均衡输入通道频率均衡的主要目的是对每一路输入信号进行音色校正，使其达到理想的音响效果。调音台的频率均衡电路是由多个不同参数和特性的滤波器组合而成的，它可以对每一路输入信号独立进行均衡控制而不会相互干扰。常见的均衡方式有以下3种。频率点固定均衡方式。该方式通过对几个固定频率点的增益进行调整而达到频率补偿的目的；例如，对高频（10KHz左右）、低频（10Hz左右）各一个固定频率点的增益进行提升或衰减，从而改变音色。频率点可调均衡方式。该方式的主要特点是欲均衡调整的频率点是可以选择的。实际操作时，首先选择好要调整的频率点，然后对其增益进行调整。由于该均衡方式的调整频率点不受限制，可以灵活方便地调整各路输入信号的音色，因此被广泛地应用于各类调音台中。Q值可调均衡方式。该方式可对均衡点的Q值进行调整。Q值是指滤波器的品质因数，其数值越大则滤波器的选择性越好但频带越窄；反之Q值越小则滤波器的选择性越差，但频带越宽。显然，调整Q值可以调整均衡点的频带宽度，从而可以对音色进行更为细致的调整。但这种调整装置电路复杂，成本高，一般只用于大型高档调音台中。需要说明的是，实际的调音台往往采用以上多种均衡方式的组合。例如，采用高音（10KHz）、中音（均衡器的中心频率可以在350Hz5KHz间自由设定）、低音（100Hz）三段式均衡器。Q值可调均衡器的频率点一般都是可调的，也就是说,频率可调和Q值可调往往是组合使用的。（4）输出控制这里所说的输出控制，是指控制各路输入信号在总输出中所占的比例以及各路输入信号的输出去向。在实际的音频音响制作过程中，为了达到一定的艺术效果，往往需要对各路音源在总的输出中所占的比例进行人为控制；因此，调音台将每路输入信号通过各自通道上的衰减器（俗称推于）调整后送往相应的输出母线，从而达到调整各路信号电平的目的。另外，调音台还要把各路输入信号按要求分配到不同的输出母线上，例如，在立体声工作状态，各路输入信号将被分配到左右两个输出母线上。2、输出单元调音台的输出单元主要由主输出、编组输出、矩阵输出及辅助拍出等几种输出通道及相应的控制单元组成，其主要任务是对各路经过处理的音频信号进行混合、线路放大及输出。主输出通道是调音台的主要输出单元，通常由左、右两个声道组成，输出音量由调音台的主输出通道衰减器（主推子）进行控制。编组输出的主要任务是输出各自相互独立的编组信号例如，在输入单元对不同种类的声音进行编组，输出时可直接利用编组衰减器（编组推子）对各类声音的音量比例进行调整。矩阵输出是对主输出和编组输出的信号进行再次分配的输出形式，其主要目的是将主要输出通道上的声音信号分配到不同的声道，以便传输到不同的位置，井能对各路声音进行独立的音量控制。辅助输出的主要任务是控制辅助输入母线上的声音信号。在实际音频系统中，可根据需要对上述输出方式灵活选用。2.3.2 调音台在电视节自制作中的应用在电视节目制作过程中，调音台的主要任务是对各路话筒及录音机、录像机、DVD、VCD等播放设备送来的声音信号进行必要的处理，从而使音响效果达到音频节目所要求的技术和艺术指标。调音台在电视节目制作过程中的应用主要有现场制作和后期制作两种情况。1、调音台在音频节目现场制作中的应用对于直播类音频节目（现场直播及演播室直播），音响合成往往要在电视节目制作现场来完成在这种情况下，调音台便成为现场音响制作系统中的关键设备。如图2.2所示，将各路话筒及其他音频播放设备输出的音频信号接到调音台的相血输入端口上，这些信号经过调音台进行音量控制、特殊效果处理及混合后作为节目输出信号，该信号用于播出、返听或记录。无线话筒接收机多路有线话筒CD/DVD/VTR视频特技与切换设备调 音 台均衡器均衡器均衡器监听系统功放调制音频分配器返听音箱图2.2调音台在现场制作系统中的应用功放现场扩声音箱播出摄像机录像机2、调音台在电视节目后期制作中的应用对于非直播类节目，声音信号既可以在电视节目拍摄现场同步采集，也可以在另外的时间和地点单独采集，然后将采集到的声音信号进行必要的效果处理及混合，并将其作为音频节目信号记录在存储媒质上，这就是音频音响的后期制作。在电视节目的后期制作环境中，调音台的主要作用是将音频节目所需的各种声音信号混合后送给录像机，并由录像机将其记录在磁带的相应的声道上。图2.3是一个典型的高清晰度数字分量后期编辑系统，将编辑放像机的音频输出信号接到调音台，再将调音台的音频输出接到编辑录像机上，编辑合成时，调音台对两台编辑放像机送来的声音信号进行编辑合成，然后送给编辑录像机记录。对于非线性编辑系统来说，将调音台的输出直接送到计算机的声音采集卡即可。视频特技与切换设备DFS-700P图2.3调音台在后期编辑系统中的应用编辑录像机DSR1600P编辑控制器PVE500编辑录像机DSR1800P编辑录像机DSR1600P视频信号视频信号视频信号音频混合器DPS290音频信号音频信号9芯控制线9芯控制线9芯控制线视频信号音频信号控制信号2.4 音频广播声音广播系统由声频信号的产生与处理、信号传输通道、接收三大部分构成，如图2.4所示。音频信号调制传输通道接收图2.4 声音广播系统组成方框图一频信号是通过话筒拾取的。在广播节目制作现场或录音室，主持人及其他所需的声音通过话筒转换成声频信号，这些声频信号经过调音设备（调音台）进行放大、合成及效果处理后形成播出所需的声频信号。为了对声音信号进行远距离传输并提高传输通道的利用效率，还需要通过调制的环节把声频信号调制到高频载波上。声音广播信号主要通过无线的方式进行传输（也就是通常所说的无线电广播），也可以与电视信号一起通过有线电视网进行传输。对于小范围的专用广播系统来说，可以直接将声频信号通过电缆进行传输，即有线广播系统。声音广播的接收通常由收音机来完成，而专用的有线广播系统对声音信号的接收只要有扬声器就可以完成。2.4.1 调制一般来说，信号源的信息（也称信源）含有直流分量和频率较低的成分，通常称为基带信号（基本的信号波形）。这种原始的基带信号往往不能作为远距离传输的信号，一般需要把基带信号“寄载”到一个频率较高的载波上而形成一个新的信号，以适合于信道传输。将这个新形成的信号称为己调信号，基带信号则称为调制信号，把这个完成“寄载”工作的技术过程称为调制。按载波信号的类型分为正弦波调制和脉冲调制，按照调制信号的性质不同，调制技术有模拟调制和数字调制两类（如图2.5）。（1）模拟调制是指调制信号和载波都是连续波的调制方式。它有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）3种基本形式。调幅是指用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅随着调制信号变化，载波的频率始终保持不变。调幅波包络的形状反映调制信号的波形。调幅系统实现简单，但抗干扰性差，传输时信号容易失真。调频是用调制信号控制载波的振荡频率，使载波的频率随着调制信号变化，载波的幅度始终保持不变。调频波的瞬时频率偏离载波频率的量与调制信号的瞬时值成比例。调频系统实现较复杂，占用的频带远比调幅波宽，因此必须工作在超短波波段。但抗于扰性能好，传输时信号失真小，设备利用率也较高。调相是用调制信号控制载波的相位，使载波的相位随着调制信号变化。调相波的振幅保持不变，其瞬时相角偏离载波相角的量与调制信号的瞬时值成比例。调制正弦波调制脉冲调制t模拟调制数字调制t图2.5调制分类在调频时相角也有相应的变化，但这种相角变化并不与调制信号成比例。在调相时频率也有相应的变化，但这种频率变化并不与调制信号成比例。在模拟调制过程中己调波的频谱中除了载波分量外，在载波频率两旁还各有一个频带，因调制而产生的各频率分量就落在这两个频带之内。这两个频带统称边频带或边带。位于比载波频率高的一侧的边频带，称为上边带。位于比载波频率低的一侧的边频带，称为下边带。（2）数字调制是指调制信号是离散的，而载波是连续波的调制方式。它有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、移相键技（PSK）和差分移相键控（DPSK）4种基本形式。振幅键控是指用数字调制信号控制载波的通断。如在二进制中，发0时不发送载波，发1时发送载波。有时也把代表多个符号的多电平振幅调制称为振幅键控。振幅键控实现简单，但抗干扰能力差。移频键控是指用数字调制信号的正、负控制载波的频率。当数字信号的振幅为正时载波频率为f1，当数字信号的振幅为负时载波频率为f2。有时也把代表两个以上符号的多进制频率调制称为移频键控。移频键控能区分通路，但抗干扰能力不如移相键控和差分移相键控。移相键控是指用数字调制信号的正、负控制载波的相位。当数字信号的振幅为正时，载波起始相位取0；当数字信号的振幅为负时，载波起始相位取180。有时也把代表两个以上符号的多相制相位调制称为移相键控。移相键控抗于扰能力强，但在解调时需要有一个正确的参考相位，即需要相于解调。差分移相键控是指利用调制信号前、后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。在二进制中通常规定：传送1时后一码元相对于前一码元的载波相位变化180；而传送0时前后码元之间的载波相位不发生变化。因此，解调时只看载波相位的相对变化，而不看它的绝对相位。只要相位发生180跃变，就表示传输1；若相位无变化，刚传输的是0。差分移相键控抗干扰能力强，且不要求传送参考相位，因此实现较简单。2.5.2 声音信号的传输以电磁波的形式传输声音信号是声音广播的主要形式。电磁波也简称电波，是电场强度矢量E或磁场强度矢量H的存在而引起周围空间中场的激励所产生的振动在空间的传播。在交变的电磁场里电场和磁场是不可分割的，只要有任何电或磁的扰动发生，就会产生一连串的电或磁的交替变换，实际上也就是能量的交替变换。电能变磁能，磁能变电能，如此不断地变换下去，就形成电磁波的传播。实际中电磁波的形成是靠高频电磁振荡电路来实现的，在低频的电磁振荡中，磁能和电能之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去：而在高频率的电磁振荡中，磁能和电能之间的相互变化非常快，能量无法全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。1、电磁波的基本参数人们用频率、波长和波速来描述电磁波的性质。频率是指在单位时间内电场强度矢量E（或磁场强度矢量H）进行完全振动的次数：波长是指在波的传播方向上相邻两个振动完全相同点之间的距离（图2.6）；波速是指电磁波在单位时间内的传播距离，即电磁波的传播速度。频率、波长和波速三者满足如下关系：cf （22）式中：f 为频率（Hz）；为波长（m）；c为光速（m/s，电磁波在空气中的速度为c）。图2.6 波长示意图不同频率（或不同波长）的电磁波具有不同的性质。人们按照频率和波长的不同把电磁波分为不同的种类，频率在300GHz以下的电磁波称为无线电波，主要用于广播、电视及其他通信领域。频率在31011Hz41014Hz之间的电磁波称为红外线归的显著特点是给人以“热”的感觉），常用于红外加热、探测及近距离的红外通信等。频率在3.841012Hz7.69X1014Hz之间的电磁波称为可见光，它能引起人眼的视觉感受。频率在81014Hz31017Hz之间的电磁波称为紫外线，常用于杀菌、消毒等。频率在31017Hz51019Hz之间的电磁波称为 X射线（或伦琴射线），它的穿透能力很强，常用于金属探测、人体透视等。在原子核物理中还有频率为1018Hz1022Hz以上的射线，称为射线，其穿透能力更强。由于不同频率的无线电波又具有不同的特点和用途，所以人们把无线电波又分成许多波段，如表2.1所列。表2.1无线电波段划分波段名称波长范围频率范围用 途超长波104m105m30Hz3kHz海上远距离通信长 波103m104m300Hz30kHz电报通信中 波102m103