第4章无线电广播发送与接收

1、2021/5/15 第4章无线电广播发送与接收1 第四章第四章 无线电广播发送与接收无线电广播发送与接收 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 2 调幅广播和调频广播的优缺点。调幅广播和调频广播的优缺点。 我国广播电视频段是如何划分的？我国广播电视频段是如何划分的？UHF和和VHF 的频段范围。的频段范围。 无线电波传播主要有哪几种方式？无线电波传播主要有哪几种方式？ 中波、短波、超短波、微波的传输特点？中波、短波、超短波、微波的传输特点？ 调频广播的频率范围，带宽，优缺点。调频广播的频率范围，带宽，优缺点。 什么是导频制立体声广播？什么是导频制立体声广播？ 我国调频广播立体声基带复合

2、信号的频谱图。我国调频广播立体声基带复合信号的频谱图。 导频制立体声复合信号包括哪些信号？导频制立体声复合信号包括哪些信号？ 为什么要进行预加重？为什么要进行预加重？ 调幅调频广播接收机一般采用什么方式？调幅调频广播接收机一般采用什么方式？ 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 3 主要内容主要内容 4.1 无线电广播技术基础知识无线电广播技术基础知识 4.2 中短波广播发送技术中短波广播发送技术 4.3 调频的基本原理调频的基本原理 4.4 广播接收技术广播接收技术 2021/5/15 第4章无线电广播发送与接收4 4.1 4.1 无线电广播技术基础知识无线电广播技术基础知识 202

3、1/5/15第4章无线电广播发送与接收 5 调幅分类及广播电视中对应业务调幅分类及广播电视中对应业务 n含有载波的双边带调幅，简称普通调幅（），含有载波的双边带调幅，简称普通调幅（），主要应用主要应用 于中波调幅广播（）。于中波调幅广播（）。 n抑制载波的双边带调幅（抑制载波的双边带调幅（DSB-AM, Double Side Band- AM ），），又称平衡调幅或抑载调幅，主要应用于调频立体声又称平衡调幅或抑载调幅，主要应用于调频立体声 广播（广播（stereo FM）副信道中的差信号（）副信道中的差信号（S = L- R）对）对38 z副载波的调制。彩色电视中的色度信号对彩色副载波副载波

4、的调制。彩色电视中的色度信号对彩色副载波 (fsc = 4.43Mz)的调制。的调制。 n单边带调幅（单边带调幅（SSB-AM, Single Side Band-AM ），），主要主要 用于短波广播中。用于短波广播中。 n残留边带调幅（残留边带调幅（VSB-AM , Vestigial Side Band-AM ），）， 主要用于电视广播中对图象信号的载波主要用于电视广播中对图象信号的载波fV的调制。的调制。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收6 调频调频FM 有效带宽有效带宽B: B = 2( m f + 1) F = 2( f + F ) 调频广播标准规定调频广播标准规定 ：

5、有效带宽 B = 200 kHz； 电视广播中伴音标准规电视广播中伴音标准规 定定 ： B = 250 kHz。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 7 调幅与调频的调幅与调频的主要区别主要区别 （1）高频载波振幅：调幅的振幅是变化的。调频是等幅波。）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：调幅的高频载波频率不变化；调频的）高频载波频率：调幅的高频载波频率不变化；调频的 频率变化，并与调制信号的幅度成正比。频率变化，并与调制信号的幅度成正比。 （3）已调波频带宽度：调幅后的信号所占的频带宽度为调）已调波频带宽度：调幅后的信号所占的频带宽度为调 制信号最高

6、频率的两倍。调频波所占的频带宽度要比调幅制信号最高频率的两倍。调频波所占的频带宽度要比调幅 波宽得多。波宽得多。 （4）声音质量：调幅保真度较差，收听效果不够满意。调）声音质量：调幅保真度较差，收听效果不够满意。调 频声音清晰，保真度较高，抗干扰能力强，噪声小，音质频声音清晰，保真度较高，抗干扰能力强，噪声小，音质 优美动听。可进行调频立体声广播，使收听者能获得立体优美动听。可进行调频立体声广播，使收听者能获得立体 感、方位感、临场感强的声音。感、方位感、临场感强的声音。 （5）传输距离：调幅的传输距离和覆盖范围比调频大。）传输距离：调幅的传输距离和覆盖范围比调频大。 2021/5/15第4章

7、无线电广播发送与接收 8 二、无线电波的基本特性二、无线电波的基本特性 声音广播的传播媒介是电磁波。声音广播的传播媒介是电磁波。 携带声音信息的电磁波称为无线电波，它可携带声音信息的电磁波称为无线电波，它可 以在空间传播。也可以通过导线（光缆或者以在空间传播。也可以通过导线（光缆或者 电缆）传播。电缆）传播。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 9 频率和波长频率和波长 频率：电磁波在每秒钟变化的次数，单位为赫兹频率：电磁波在每秒钟变化的次数，单位为赫兹 （Hz）。）。 电磁波的传播速度：在空气中的传播速度为光速电磁波的传播速度：在空气中的传播速度为光速 3108m/s。 周期：电磁

8、波每变化一次所用的时间，单位为秒（周期：电磁波每变化一次所用的时间，单位为秒（s）。）。 波长：在一个周期内传播的距离，单位为米（波长：在一个周期内传播的距离，单位为米（m）。）。 电磁波的频率（电磁波的频率（f）、波长（）、波长（）与波速（）与波速（）之间）之间 关系：关系： = f 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 10 1. 无线电波频段划分无线电波频段划分 序序号号 频频段段名名称称 频频率率范范围围 波波段段名名称称 波波长长范范围围 1 极低频（ELF） 10 兆米 2 超低频（SLF） 30300 赫 超长波 101 兆米 3 特低频（ULF） 3003000 赫 特

9、长波 1000100 千米 4 甚低频（VLF） 330 千赫 甚长波 10010 千米 5 低频（LF） 30300 千赫 长波 101 千米 6 中频（MF） 3003000 千赫 中波 1000100 米 7 高频（HF） 330 兆赫 短波 10010 米 8 甚高频（VHF） 30300 兆赫 米波 101 米 9 特高频（UHF） 3003000 兆赫 分米波 101 分米 10 超高频（SHF） 330 吉赫 厘米波 101 厘米 11 极高频（EHF） 30300 吉赫 毫米波 101 毫米 12 3003000 吉赫 微 波 亚毫米波 10.1 毫米 国际上分为国际上分为12

10、个频段，通个频段，通 常的无线电通信只使用其常的无线电通信只使用其 中的第中的第4至第至第12个频段。个频段。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 11 我国广播电视波段（频段）划分我国广播电视波段（频段）划分 中波（中频）中波（中频）526.5kHz（570m）至）至 1605.5kHz（187m），国内声音广播。），国内声音广播。 短波（高频）短波（高频）2.3MHz（130m）至）至 26.1MHz（11.5m），国外声音广播。），国外声音广播。 微波微波可分为特高频可分为特高频UHF（分米波）、超高频（分米波）、超高频 SHF（厘米波）、极高频（厘米波）、极高频EHF（毫米波

11、）。卫（毫米波）。卫 星广播通常使用星广播通常使用C波段（波段（3.96.2GHz）和）和Ku 波段波段(11.712.2GHz)。传输节目和卫星广播。传输节目和卫星广播。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 12 广播电视波段（频段）划分广播电视波段（频段）划分 超短波超短波包括米波（甚高频）和分米波包括米波（甚高频）和分米波 （特高频）（特高频） 甚 高 频甚 高 频 V H F （ 米 波 ）（ 米 波 ） 4 8 . 7 M H z （6.16m）至）至223MHz（1.35m），又分为），又分为 、三个波段。三个波段。 特 高 频特 高 频 U H F （ 分 米 波 ）（

12、 分 米 波 ） 4 7 0 M H z （0.64m）至）至958MHz（0.31m），主要用），主要用 于地面电视广播，可容纳于地面电视广播，可容纳56个频道，它又分为个频道，它又分为 、两个波段。两个波段。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 13 2、无线电波的传播方式、无线电波的传播方式 1、天波传播、天波传播经过电离层反射后到达接收点；经过电离层反射后到达接收点； 2、空间波传播、空间波传播经过对流层在自由空间传播；经过对流层在自由空间传播； 3、地波传播、地波传播沿地球表面传播。沿地球表面传播。 传播距离比较：电离层传播距离比较：电离层 地面地面 直线直线 2021/5

13、/15第4章无线电广播发送与接收 14 无线电波的传播方式无线电波的传播方式 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 15 电离层电离层 电离层：电离层： 从地球上空从地球上空60公里到大气层外缘几千公里高度的公里到大气层外缘几千公里高度的 空间内，大气层中的空气分子受太阳辐射的紫外线空间内，大气层中的空气分子受太阳辐射的紫外线 和和X射线照射后，一部分气体分子被电离，形成电射线照射后，一部分气体分子被电离，形成电 子、正离子和负离子。子、正离子和负离子。 电离层分层：电离层分层： 白天有三到四层存在，按其高度排列为白天有三到四层存在，按其高度排列为D、E、F层层 或或D、E、F1、F2

14、层，层， 在夜间，在夜间，D、F1层消失，只有层消失，只有E、F2层存在。层存在。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 16 电离层电离层 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 17 问题讨论问题讨论: : 为什么不同波段的无线电波采用不为什么不同波段的无线电波采用不 同的传播方式同的传播方式? ? 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 18 中、长波中、长波: : 绕射能力强，地面衰耗小，信号稳定可靠。绕射能力强，地面衰耗小，信号稳定可靠。 波长较长，容易产生绕射现象。波长较长，容易产生绕射现象。 长波在地面传播时能绕过障碍物长波在地面传播时能绕过障碍物 （大山、高

15、大建筑物（大山、高大建筑物） 地波传播地波传播 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 19 长波容易被电离层吸收；长波容易被电离层吸收； 短波容易被电离层反射；短波容易被电离层反射； 微波容易穿过电离层。微波容易穿过电离层。 天波传播天波传播 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 20 微波微波: 频率很高；频率很高； 直线传播。直线传播。 空间波、视波空间波、视波 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 21 3. 3. 各波段电波的传播特点各波段电波的传播特点 1、中波：、中波： 白天被电离层强烈吸收，主要由地波传播。白天被电离层强烈吸收，主要由地波传播。 晚间晚间D

16、层消失，天波由层消失，天波由E电离层反射可传到电离层反射可传到 较远距离。较远距离。 铁塔高度通常为四分之一波长，即几十米至铁塔高度通常为四分之一波长，即几十米至 一百多米，一百多米， 所辐射的地波约可传播所辐射的地波约可传播200公里。公里。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 22 各波段电波的传播特点各波段电波的传播特点 2、短波：、短波： 主要由天波传播主要由天波传播。（F2电离层）电离层） 衰落现象：衰落现象：由于电离层的电离程度和位置高度变化，由于电离层的电离程度和位置高度变化， 传播不稳定，收听的信号忽强忽弱。传播不稳定，收听的信号忽强忽弱。 短波广播的发射天线尺寸比中

17、波要短小得多，发射短波广播的发射天线尺寸比中波要短小得多，发射 机的功率也可以小得多。机的功率也可以小得多。 靠天波传播的距离很远，靠天波传播的距离很远，可达上万公里可达上万公里。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 23 各波段电波的传播特点各波段电波的传播特点 3 3、超短波（米波和分米波）、超短波（米波和分米波） 频率高，地波衰减大，又容易穿出电离层，频率高，地波衰减大，又容易穿出电离层， 因此只能靠空间波传播。即在收、发两点间因此只能靠空间波传播。即在收、发两点间 直线的方向传播，也称为直线的方向传播，也称为视距传播视距传播。 传播距离一般只有传播距离一般只有几十公里几十公里

18、， 发射天线架得越高传播效果越好。发射天线架得越高传播效果越好。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 24 各波段电波的传播特点各波段电波的传播特点 4 4、微波：、微波： 视距传播：视距传播：在两个地点之间传送节目。在两个地点之间传送节目。 微波中继传输：微波中继传输：由于微波的传播距离只有几十公里，由于微波的传播距离只有几十公里， 而且会受到传播路径中高大物体的阻挡，因此需要而且会受到传播路径中高大物体的阻挡，因此需要 每隔一定距离设一微波站，形成微波链路，将信号每隔一定距离设一微波站，形成微波链路，将信号 一站一站接力传向远方的方式。一站一站接力传向远方的方式。 2021/5/

19、15第4章无线电广播发送与接收25 无线电波传输方式无线电波传输方式 波波 段段波波 长长频频 率率方式方式传播特点传播特点 中、中、 长波长波 200m 1500kHz 沿地表传沿地表传 播播 大地表面是导体，一部分电磁大地表面是导体，一部分电磁 波会损耗掉，频率越高，损耗波会损耗掉，频率越高，损耗 越大越大 短波短波 10m- 200m 1.5 30MHz 靠电离层靠电离层 反射传播反射传播 电磁波一部分被吸收，另一部电磁波一部分被吸收，另一部 分被反射或折射到地面。频率分被反射或折射到地面。频率 越高，被吸收的能量越小，但越高，被吸收的能量越小，但 频率越过一定值，电磁波会穿频率越过一定

20、值，电磁波会穿 过电离层，不再返回地面过电离层，不再返回地面 超短超短 波波 10m30MHz 沿空间直沿空间直 线传播线传播 地球表面是弯曲的，所以只能地球表面是弯曲的，所以只能 限制在视线范围内限制在视线范围内 第4章无线电广播发送与接收 模拟广播的特点模拟广播的特点 当前模拟广播形式：当前模拟广播形式： 调幅广播（中波、短波）、调频广播调幅广播（中波、短波）、调频广播 各种广播的特点：各种广播的特点： 调制方式，频率范围和带宽，传播方式，优调制方式，频率范围和带宽，传播方式，优 缺点缺点 第4章无线电广播发送与接收 中波中波短波短波调频调频 调制方式调制方式 全载波双边全载波双边 带调幅

21、带调幅 全载波双边全载波双边 带调幅带调幅 调频调频 频率范围频率范围 526.5-1606.5 kHz 2.3-27 MHz 87-108MHz 带宽带宽 9kHz 10kHz 有效带宽约有效带宽约 200kHz 传播方式传播方式 地波，天波地波，天波 天波天波空间波空间波 优缺点优缺点优：覆盖广，传播远，接优：覆盖广，传播远，接 收简单收简单 缺：易受干扰，质量较差缺：易受干扰，质量较差 优：质量好，优：质量好， 干扰小干扰小 缺：多径和移缺：多径和移 动接收影响大动接收影响大 2021/5/15 第4章无线电广播发送与接收28 4.3 4.3 调频广播发送技术调频广播发送技术 2021/

22、5/15第4章无线电广播发送与接收 29 一、调频广播一、调频广播 工作频段：工作频段：VHF（视距传播）；（视距传播）； 频率范围：频率范围：87-108MHz； 带宽：理论带宽为带宽：理论带宽为 ，有效带宽为，有效带宽为200 KHz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 75KHz。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 30 调频广播的优点调频广播的优点 1、线性失真小，抗干扰能力强、线性失真小，抗干扰能力强 2、没有串信现象、没有串信现象 3、信噪比高、信噪比高 4、能进行高保真广播、能进行高保真广播 5、便于开办立体声、多节目和附加信息广、便于开办立

23、体声、多节目和附加信息广 播。播。 6、发射机功率利用系数高，整机效率高。、发射机功率利用系数高，整机效率高。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 31 调频广播的缺点调频广播的缺点 1、覆盖范围有限、覆盖范围有限 2、存在、存在“门限门限”效应和寄生调频干扰效应和寄生调频干扰 3、多径失真、多径失真 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 32 二、立体声广播技术二、立体声广播技术 立体声广播：除传送声音的响度、音调和音色立体声广播：除传送声音的响度、音调和音色 外，传输声源的方位信息，以外，传输声源的方位信息，以“声像声像”的形式重的形式重 现声场的声音，使听众获得重放声音

24、的立体感的现声场的声音，使听众获得重放声音的立体感的 广播。广播。 立体声广播的方式：双声道立体声广播的方式：双声道 、四声道以及多声、四声道以及多声 道道 。 实用方式：采用双声道立体声技术。实用方式：采用双声道立体声技术。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 33 双声道立体声广播的制式双声道立体声广播的制式 1、双声道立体声双声道立体声：将声源信息检成：将声源信息检成L、R两个声道进行重两个声道进行重 放达到立体声效果。放达到立体声效果。 2、 双声道调频立体声广播双声道调频立体声广播（FM stereophonic broadcast）：使用一个载波完成）：使用一个载波完成L

25、、R两个信号传输的两个信号传输的 多路传输技术。多路传输技术。 3、优选原则优选原则： （1）具有兼容性，即单声道和双声道互为兼容；）具有兼容性，即单声道和双声道互为兼容； （2）接收机构造简单；）接收机构造简单； （3）保证有良好的分离度，副信道信号质量要高。）保证有良好的分离度，副信道信号质量要高。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 34 双声道立体声广播的制式双声道立体声广播的制式 4、主要制式主要制式 （1）频率分割制（两次调制方法）：）频率分割制（两次调制方法）： FM-FM制制 AM-FM制（导频制）制（导频制） （2）时间分割制）时间分割制 （3）方向分割制）方向分割

26、制 5、频率分割制的基本原则频率分割制的基本原则和差方式和差方式 主信道主信道（M= LR ），具有声频频段全部频率分量），具有声频频段全部频率分量 副信道副信道（S= LR），用），用S信号对副载波调制信号对副载波调制 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 35 双声道立体声广播的制式双声道立体声广播的制式 6、重放原理重放原理： L声道声道 M+S =（L+R）+（L-R）= 2L R声道声道 M-S =（L+R）-（L-R）= 2R 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 36 双声道立体声广播是二重调制系统双声道立体声广播是二重调制系统 基带信号：调制主载波的信号。基带信

27、号：调制主载波的信号。 频分法：用频率搬移的方法将各路信息安插在相互频分法：用频率搬移的方法将各路信息安插在相互 不重叠的频带内形成基带信号，再用基带信号去调不重叠的频带内形成基带信号，再用基带信号去调 制主载波。制主载波。 二重调制系统：二重调制系统： 第一次调制：形成基带，可采用调幅（第一次调制：形成基带，可采用调幅（AM ）、调频（）、调频（ FM ）、脉冲调制（）、脉冲调制（PM）等；）等； 第二次调制：对主载波调制，采用是第二次调制：对主载波调制，采用是FM。 依第一次调制采用的调制形式的不同，可构成不同依第一次调制采用的调制形式的不同，可构成不同 的调制系统。如的调制系统。如AM-

28、FM系统、系统、 FM-FM系统。系统。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 37 我国调频立体声广播制式我国调频立体声广播制式-导频制导频制 导频制立体声广播：采用导频制立体声广播：采用“和差传送和差传送”方式和二方式和二 重调制（重调制（AM-FM）方法以实现兼容性的立体声）方法以实现兼容性的立体声 广播制式。广播制式。 采用采用AM-FM二重调制方式：用音频的差信号（二重调制方式：用音频的差信号（ S信号）对副载频（选用信号）对副载频（选用38kHz频率）进行抑制频率）进行抑制 载波方式的双边带调幅（平衡调幅，载波方式的双边带调幅（平衡调幅，DSB-AM ），再与和信号（），再

29、与和信号（M信号）以及频率为副载频频信号）以及频率为副载频频 率二分之一的导频信号（率二分之一的导频信号（19kHz ）合成后，再）合成后，再 去对主载频进行调频，实现立体声广播。去对主载频进行调频，实现立体声广播。 导频制立体声复合信号：由和信号导频制立体声复合信号：由和信号M、经调制后、经调制后 的差信号的差信号S及导频信号组成的调制主载波的基带及导频信号组成的调制主载波的基带 信号。信号。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 38 导频制立体声广播复合信号频谱图导频制立体声广播复合信号频谱图 （P111P111） 67K Hz 67K Hz 7.5KH z 2021/5/15第

30、4章无线电广播发送与接收 39 导频制立体声广播导频制立体声广播 既便于传送立体声信号，又有利于单声道调频既便于传送立体声信号，又有利于单声道调频 接收机接收立体声广播电台发出的信号。接收机接收立体声广播电台发出的信号。 和信号和信号M=L+R 所包含的信息和所占有的频率所包含的信息和所占有的频率 范围与单声道调频广播是一样的，所以单声道范围与单声道调频广播是一样的，所以单声道 调频接收机能解调出这一频率范围的立体声左调频接收机能解调出这一频率范围的立体声左 右信号。右信号。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 40 调频立体声广播发射机框图调频立体声广播发射机框图 预加重预加重 L

31、 预加重 R 矩 阵 电 路 合 成 M=L+R 主信道 平衡调平衡调 幅幅 副 信 道 S=L-R 基带复合 信号 38kHz 晶振晶振 1/2 分频 导频信号导频信号 频率 调制器 APC AFC 分频 分频 基准 晶振 功放 立体声编码器 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 41 编码器工作原理编码器工作原理 （1）由）由L和和R信号形成主信道信号和副信道信号信号形成主信道信号和副信道信号 主信道信号：主信道信号：LR，频谱范围：，频谱范围：0Hz15kHz 副信道信号：副信道信号：LR，频谱范围：，频谱范围：0Hz15kHz （2）用差信号对）用差信号对38kHz的副载波信号

32、进行平衡的副载波信号进行平衡 调幅，调制后的信号的频谱范围：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）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）。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，）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另外再加上导频信号P（19kHz），就得到了基带），就得到了基带 复合信号：复合信号：U=（LR）+ （LR）M P 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 42 预加重预加重 为改善接收机在高音频段的信噪比，在调频广

33、为改善接收机在高音频段的信噪比，在调频广 播中采用了加权技术，即在发射端通过高音频播中采用了加权技术，即在发射端通过高音频 提升网络提升高音频段的电平，称为预加重，提升网络提升高音频段的电平，称为预加重， 接收端按相应的规律通过高音频衰减网络降低接收端按相应的规律通过高音频衰减网络降低 高音频段的电平，称为去加重。高音频段的电平，称为去加重。 在去加重过程中，同时也减小了噪声的高频分在去加重过程中，同时也减小了噪声的高频分 量，但是预加重对噪声并没有影响，因此有效量，但是预加重对噪声并没有影响，因此有效 地提高了输出信噪比。地提高了输出信噪比。 2021/5/15第4章无线电广播发送与接收 43 预加重预加重 如果如果“预加重预加重”量与量与“去重去重”量相当，就能既完量相当，就能既完 好保持节目的本来面貌（各种频率成分的振幅固好保持节目的本来面貌（各种频率成分的振幅固 有关系），不会发生频率失真，又抑制了高音频有关系），不会发生频率失真，又抑制了高音频 成分的噪声。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由于节目