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文檔簡介
調幅度測量序在利用信道傳送信號時,必須在信道中傳送載波信號,載波信號中包含要傳送信號的信息,載波信號頻率為信道中心頻率。從信息轉換過來的原始信號稱為基帶信號,在大量的通信系統中都要通過調制將基帶轉換為更適合在信道中傳輸的形式。所謂調制就是用基帶信號〔也稱為調制信號〕去控制載波〔等幅正弦交流信號〕的某一個參數,使該參數隨調制信號的變化而變化高頻信號相當于攜帶信息的運載工具,所以稱之為“載波〞如果受控的參數是高頻振蕩的振幅,那么這種調制稱為振幅調制,而已調波信號就是調幅度信號音頻信號叫調制信號,未調制的高頻振蕩稱為載波信號,經過調制的高頻振蕩信號稱為已調波信號如果受控的參數是高頻振蕩的頻率或相位,那么該調制稱為頻率調制或相位調制,簡稱為調頻或調相,而已調波信號就是調頻波或調相波調幅的解調過程稱為檢波;調頻的解調過程稱為鑒頻;調相的解調過程稱為鑒相
調頻信號調制
調幅波形不是載波信號波形與調制信號波形相迭加的結果,而是兩種信號經過非線性電路后重新組合的結果一個無線電發射機應包括四個組成局部一、聲音的變換與放大,這一局部的頻率較低,叫做“低頻局部〞二、高頻振蕩的產生、放大與調制,統稱為“高頻局部〞三、天線與傳輸線四、直流電源局部高頻振蕩器高頻放大器〔音頻器〕振幅調制器調制信號放大器話筒聲音天線載波信號表達式U(t)=Umsin(ωt+ψ)
載波U(t)中有3個可變量:振幅Um、角頻率ω和相位ψ我們可以通過改變3個電參量的方法實現信號的傳送,這就是調制調制方式分別稱為調幅、調頻和調相需要傳送的信號常稱為調制信號傳送模擬信號時常采用調幅、調頻方式傳送數字信號時常采用調相方式調幅度測量如果設法使載波信號振幅隨音頻調制信號成比例變化,載波的角頻率ω和相位ψ不變,那么就可以說是將音頻信號加到載波上了。這樣的過程叫作調幅。中短波播送采用調幅信號,音頻信號作為調制信號使載波信號的振幅c(t)發生變化無線電播送發射的余弦形高頻無線電波的高頻電流的振幅隨調制音頻信號的變化而改變叫調幅,它是中短波無線電播送中最常用的調制方式調幅信號的頻譜音頻信號通常占用一定帶寬的頻譜,用它來對載波調幅時會在載波頻率的上方和下方各形成一個寬度等于音頻信號頻譜的邊帶,分別稱為上邊帶和下邊帶上邊帶和下邊帶關于載波頻率對稱,并且和音頻信號頻譜相似。邊帶頻譜最大只能到達載波頻譜的一半載波頻譜大小始終不變調幅信號的頻譜圖我國規定,調幅播送的聲頻信號帶寬不得超過4.5kHz,即一個調幅播送電臺所占用的頻道寬度只有9kHz單音已調波在調制信號一個周期內的平均功率Pm是由載波功率及上下邊帶功率三局部組成的:由公式知,在已調波的功率中,載波功率PO中不包含任何信息,僅作為運載音頻信號的工具,而音頻信號的信息只存在于邊帶功率中,效果的好壞與邊帶功率的大小直接相關。從式看,邊帶功率與調幅度的平方成正比。需要注意的是,載波功率雖然不攜帶任何信息,但它的大小并非無關緊要。從監測的角度看,載波功率的大小仍會對可聽度造成一定的影響。載波功率大時,它能有效地壓制同頻道的背景場強和鄰頻干擾,提高該頻道的清靜度和場強保護率。單一頻率的音頻信號對載波進行調制的已調波如圖〔b〕所示,其最大或最小瞬時振幅與調幅期間載波振幅的差值,與調幅期間載波振幅之比,即為發射機的調幅度。用數學式表示為:
它代表調幅時對高頻信號幅度的利用程度。當m=1時,表示載波幅度I0已完全用來傳達音頻信號
Imax是包絡波中高頻振幅最大的幅度,常稱為調幅正峰Imin是包絡波中高頻振幅的最小值,常稱為調幅波的負峰設測量時間內最大載波振幅Umax,最小載波振幅Umin那么測量時間內的調幅度為〔定義一〕:這里要求測量時間大于調制信號周期或包含調制信號的一個正峰和一個負峰。建議測量時間不要小于20毫秒
該定義可認為是標準定義。但該定義沒有把調幅度的動態變化特性表現出來,是從最大值的角度來定義的,只能得到最大調幅度,不能得到瞬時調幅度
調幅度的另一種定義是從功率的角度來定義的〔定義二〕可以將調幅波的平均功率P分成載波平均功率P0和邊帶平均功率Pb之和,通過調幅度的載波平均功率和邊帶平均功率的測定,可以計算出調幅度邊帶平均功率Pb=P-P0,設載波振幅c0,如果不考慮負載電阻因素,那么平均調幅度
T為測量時間,u(t)為調幅信號測量時間T必須大于調制信號周期建議測量時間不要小于20毫秒由于該定義得到的調幅度和定義一得到的調幅度明顯不同,為區別起見,該定義得到的調幅度稱為平均調幅度定義二只有在調制信號為正弦波信號且測量時間遠大于正弦波信號周期時才和定義一有相同的結果調幅度對播出效果的影響
過調幅對播送質量的影響在接收機中,解調出的音頻信號和輸入信號的調幅度成正比,所以在播送監測中,一般認為調幅度越大越好,但不要超過100%過調幅時在音頻輸出端得到的是截去波峰的已調波信號,會發生信號失真,浪費發射機功率
當調幅度超過100%,稱為過調幅。過調幅的影響
如果進一步增大調制信號的振幅,已調波的最大振幅將相應增大,已調波出現短時間的阻斷,如圖〔b〕所示1、過調幅信號的產生增大調制信號的振幅,已調波的振幅相應增大,直至包絡受到瞬時抑制,如圖〔a〕所示如果調制信號為過調幅信號,那么這個信號包含調制信號的基波fF和它的諧波2fF、3fF等2、過調幅增加發射機帶寬,干擾其它臺的播送如果載波頻率f0被單音調制音頻fF正弦調幅,其輸出頻率為f0、f0+fF和f0-fF,因此發射機占用帶寬為:〔f0+fF〕-〔f0-fF〕=2fF設只有基波、二次諧波和三次諧波是振幅最大的分量。調制后,發射機輸出除產生載波f0外,還產生下述分量:
f0+fFf0-fF
f0+2fFf0-2fF是沒有過調幅時的3倍,會對鄰頻發射產生干擾
f0+3fFf0-3fF占用帶寬變為:〔f0+3fF〕-〔f0-3fF〕=6fF
3、過調幅嚴重影響發射機的工作穩定性
在過調情況下,發射機末級易發生跳火、掉高壓,甚至燒毀輸出級管子。判斷示波器顯示的調幅信號的調幅度到達100%或已過調幅過調幅時那么超過100%載波線可在示波器上看其包絡波形來判斷如上下包絡線重合在一點那么為100%如上下包絡線重合為一條線那么為過調幅如在調幅度儀示波器上看那么100%調幅度時正或負峰包絡線到達100%載波線處調幅度的不可預見性
調幅度的大小一方面可以由發射臺控制,一方面又和節目源有關,所以調幅度的大小具有不可預見性。這使發射臺在調整調幅度時左右為難。調幅度小了,影響播出效果,調幅度大了,會出現過調幅
音頻處理器能有效地防止因節目電平變化大
而導致發射機調幅缺乏或過調音頻處理器的作用一方面是為了防止過調幅,另一方面是通過增加小峰值信號的放大倍數,減小大峰值信號的放大倍數來縮小節目源的動態范圍。一般認為,縮小節目源的動態范圍會影響節目的音質,但這時可以調高調幅度。如音頻處理器輸出信號動態范圍大就可以獲得好的音質,但調幅度要適當調低。這是一個矛盾。調幅播送的缺點是動態范圍小增加調幅度的目的
增加調幅度是為了增加接收機輸出聲音的響度,或者說,增加調幅度是為了增加接收機音頻輸出的信噪比
發射機的功率變化只對接收用戶產生影響。所以發射機的功率可以增加效勞區,而增加調幅度不會增加服務區。調幅缺乏將使所有接收用戶受到影響,而功率缺乏只是局部接收用戶受到影響,調幅缺乏的危害性是全局性的,而功率缺乏的危害性是局部性的,兩者不能劃等號。調幅缺乏的危害性遠遠超過功率缺乏的危害性調幅度測量原理
調幅度測量可以使用模擬的方法,也可以使用數字信號處理技術。前者用的較多,但技術落后;后者技術先進,值得研究。但兩者的根本原理是一致的,只是技術手段不同用模擬的方法測量調幅度
接收機將接收到的播送信號進行放大變頻,將信號強度變化動態范圍很大的調幅信號轉換為變化動態范圍很小的穩定的中頻調幅信號,并且中頻調幅信號和輸入信號的調幅度相同。:STF-5型調幅度儀方框圖
用模擬方法進行調幅度測量最常用的是檢波法。將高頻已調波送入線性單向檢波器〔整流器〕進行檢波,將正負雙極性的中頻調幅信號變成正或負的單極性的信號,也就是取中頻調幅信號的上半局部或下半局部,再經過低通濾波器將中頻信號濾掉,得到帶直流的音頻信號該信號和中頻調幅信號的振幅c(t)=a(t)+c0有相似的形狀。單向檢波器和低通濾波器構成振幅檢波器。振幅檢波器從調幅信號檢出調幅信號振幅,將該信號分成兩路。一路經過隔直流電容就可得到音頻信號;一路經過低通濾波器將音頻信號濾掉得到直流載波分量uc,分別測出載波分量uc及音頻信號ua,將音頻信號ua除載波分量uc再乘一個系數c就可以計算出調幅度m,即:調幅度測量產生誤差的原因是:中頻帶寬不夠振幅檢波中的濾波電路特性曲線不理想低頻放大電路存在非線性失真主要原因還是頻率響應不好所至。當發生過調幅時,調幅度測量結果只能作參考采集點調幅度板原理及性能
放大檢波濾波濾波A/D
變換單片機看門狗電路調幅度板的原理框圖
調幅度測量標準
我國對調幅播送發射機的調幅度動態合格指標目前仍采用廣電總局無線局黃皮書中有關調幅度測量的規定來執行。即如果語言節目在1分鐘測量時間內應經常到達70%最大到達90%的調幅度,音樂節目在3分鐘測量時間內應經常到達30%最大到達80%的調幅度。在具體執行時發現“經常到達70%〞和“經常到達30%〞含義不清,很難做到有確切的數值,就算能得到,由于沒有嚴格統一的標準,難以為大家接受,實際操作偏向只采用“最大到達90%〞和“最大到達80%〞,因為最大值容易得到,且不會有爭議。由于調幅度是隨節目變化的,從統計學角度看,最大值要求到達,經常到達值也自然滿足。在監測臺,可以說不會發生最大值到達,而經常值不滿足要求的情況。調幅度測量標準根據≤無線電播送技術維護制度和管理方法≥中有關發射臺停播界限的規定:調幅度小于50%為停播調幅度≥50%≤70%為劣播STF-5型調幅度儀使用說明
某一信號頻率被接收機接收后,通過機內混頻變為中頻信號,儀器對中頻信號進行測量,就可以測出它的調幅度。這時,儀器示波管屏幕上可看到載波電壓、標尺電壓及正的或負的音頻信號。音頻信號隨節目不斷變化,它與載波電壓的比代表了調幅度的瞬時值。利用這臺儀器可以非常清楚地觀察節目調幅度的變化情況。除此之外,還能監視發射機的工作狀態
儀器校準
儀器與接收機配合使用:
使用前,需進行一次校準,方能使用。校準方框圖如下所示
高頻信號發生器低頻信號發生器接收機示波器調幅度測量儀1、高頻信號發生器輸出一個用1kHz調制,而調幅度為50%的強度適中的標準調幅信號至接收機輸入端,其載波頻率選在中波播送波段中間的清靜頻道上〔即避開當地電臺〕,示波器用來監視調幅度。低頻信號發生器用于選擇標準信號的調制信號頻率和調幅度2、調幅度測量儀按使用說明1-3條調整好。3、
開啟接收機電源,將接收機調諧到高頻信號發生器輸出頻率上,適當調節高頻信號發生器輸出電平,使接收機不致過載。4、此時調幅度測量儀屏幕上有穩定的單向調制信號出現,然后調節儀器上的增益控制鈕,使載波線到達屏幕上邊5、調節校準鈕,調整儀器的校準電平,使音頻峰值到達屏幕垂直方向的中間位置,使儀器的調幅度顯示和接收機輸入端的調幅度完全一致,那么儀器根本已校準好〔其它測量點上誤差不會大于5%〕,可以投入使用。6、一般只需校準正峰精度,當正峰精度校準好后,負峰精度即可得到保證。
收測方法:測量中央直屬發射臺(指定發射臺)中、短波頻率的調幅度,每頻每月抽測6次并記錄6次〔上、中、下旬各測兩次〕。對調幅度不合格頻率應及時通知有關發射臺糾正。表示方法:調幅度用分數表示,分子表示最大可達值,分母表示多數時間調幅度保持值。收測時間要求:語言節目測試一分鐘音樂節目測試三分鐘
地方臺調幅度監測技術指標要求
語言類節目在1min測量時間內,有6s以上(含6s)時間調幅度≧70%、音樂類節目在1min測量時間內,有6s以上(含6s)時間調幅度≧30%為調幅度合格。〔對總局直屬監測臺的調幅度合格標準為:語言節目90/70,音樂節目80/30〕調幅度監測指標項目技術指標測量誤差調幅度語言類節目在1min測量時間內,有6s以上(含6s)時間≥70%5%音樂類節目在1min測量時間內,有6s以上(含6s)時間≥30%“三滿〞監測201臺利用全國播送監測網軟件的“在線監聽〞功能,實時監測新疆地區中波臺的“三滿〞播出情況;利用“日常任務〞功能,對各監測臺播出的頻率進行任務下發,按照發射臺的節目運行圖隨時監測調幅度及功率異態,發射臺發生播出異態,值班中可及時通過查看報警文件,并與中波發射臺聯系處理故障,及時挽救播送事故。還可任意查閱歷史各種異態報警和采集點設備報警,用來分析事故原因。“三滿〞門限的參數設置
“三滿〞門限根據頻率設置,每次只設置一個頻率。1〕電平設置:對于采集點,顯示的值是NRD545接收機的S表值。設置時,選擇某一站點進行實時指標監測,觀察監測頻率的電平值,在電平值的根底上減去一個定值〔建議值:20〕,結果即為該頻率的電平門限。持續時間:建議值180秒。2〕調幅度設置:統計報警用單位時間:單頻收測時
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