【電子科技大學】《通信原理》精品課 P25 - 25. 3.6.2 無線電FM廣播

FM技術最爲經典的應用是無線電調頻廣播 最早的無線電廣播其實是調輔的 第一個調輔廣播出現在1920年匹茲堡 最初它也是用來播放音樂的 不過AM的消息只有三四千赫茲的帶寬 音域很窄 後來調頻廣播的時候就定位於傳送15千赫茲的音樂 並且採用了充分的峯值頻偏 通過很寬的傳輸帶寬 保證優良的信號質量 無線電調頻廣播的基本參數是這樣的 消息信號的帶寬採用15k赫茲 比一般情況下的語音3-4k寬了很多 它的最大頻偏設定爲75k赫茲 這樣它的調製指數達到了75除15等於5 所以它的傳輸信號的帶寬是兩倍的75 150k再加上兩倍的15k 30k一共180k 在標準裏規定 調頻信號每個頻帶定在200k左右 這樣180k的兩邊還留下了一定的保護頻帶 相比之下M廣播通常是3-4k的消息信號 它擴展兩倍 大概在8k赫茲左右 它主要工作在一兆上下的中波頻段上 而調頻廣播工作在88-100幾兆 它的頻帶寬到200k赫茲 從原來消息信號的15k變到180k 這裏它擴展了12倍 正是因爲擴展12倍 調頻廣播它的傳輸性能比AM廣播的傳輸性能要好幾十上百倍 所以調頻廣播不光是它傳送的消息信號的音域寬 而且傳送的信號本身的質量也要好很多 實際應用中調頻信號主要都以寬帶的形式出現 無線電FM廣播開通以後 高品質的調頻信號給人們以便捷的方式帶去了美妙的音樂 也促進了人們對音樂娛樂的需求 不久人們發展了具有場景感的立體聲調頻廣播 在立體聲調頻裏面 我們必須要傳遞左右兩個聲道的音樂信號 每一個信號都是15k赫茲的寬度 如何來同時傳兩路信號呢 立體聲調頻廣播裏面是這樣做的 首先把左右聲道得到的信號進行一定的組合 轉換爲相加信號和相減信號 相加信號直接送過去 相減信號做一個雙邊帶調製 採用38k的載波 而這個載波由19k倍頻得到 然後差信號調製後的結果和原來的核信號 符合在一起 再把19k的單頻信號符合在中間 這樣我們就得到了一個符合的信號 它包含核信號、差信號和單頻信號 這實際上做了一個頻分輔用 因爲它把頻帶錯開 而把多個信號合在一起了 這樣一個輔用信號 再通過原來的調頻器進行調頻傳送 細心的人可能會發現 現在傳送的信號頻帶寬了 寬到53k 53k這麼寬的信號 如果頻片還是75k 那麼整個傳送信號就可以高達250幾k 會超過200k的寬度 實際上由於差信號的幅度比較低 因爲左右聲道總體上是很接近的 所以這樣生成的信號 它的帶寬並沒有明顯的超過200k 在接收的時候我們倒過來 首先用濾波器分別取出核信號和差信號 差信號再用解調的方法還原出基帶的差信號 這個解調需要做相干解調 因爲是雙邊帶調製 那麼我們正好濾取這一個19k赫茲 19k赫茲經過倍頻來衝着這個解調用的載波 於是我們得到了核信號差信號 再通過基本的組合可以還原出左右聲道 這樣就完成了信號的合併和分解 並依然用原有的調頻系統來進行傳送與接收 我們可能就要問 爲什麼在這裏要做一個組合呢 直接用左右聲道進行頻分複用不是很好嗎 或許我們注意到了 剛纔我們已經提到通過這樣處理以後 差信號進行雙邊帶調製之後幅度比較小 有利於控制傳送信號的頻帶 其實還有另外一個好處 如果我們忽略15k赫茲以上的頻帶部分 我們用原有的腦的收音機 直接接收0-15k赫茲的低頻段就能得到核信號 儘管它是單聲道的 但是還是可以進行收聽 這樣一個巧妙的方法就解決了新系統 兼容早期單聲道收音機的問題 其實還有一個好處 當噪聲很大的時候 立體聲音樂通常會嚴重惡化 難以聽下去 但是這時候位於低頻段的核信號的質量 一般還不錯 所以可以退而求其次 直接聽單聲道的信號 在實際的各種系統中 我們會看到這樣那樣的小技術小技巧 工程師就是這樣一點一點的追求創新的 至於噪聲是通訊系統的基本問題 我們前面重點在於講解 各種模擬調製方法的基本原理 基本特點 至於它通過信道傳輸後 噪聲影響下性能如何 我們下一次集中來進行分析討論