無(wú)線智能調(diào)頻廣播技術(shù)的深度解析

一、無(wú)線智能廣播概述

廣播是通過(guò)無(wú)線電波或?qū)Ь€傳送聲音、圖像的具有多種功能的現(xiàn)代化的傳播工具。從傳播手段看，廣播分兩大類：①通過(guò)無(wú)線電波傳送節(jié)目的，稱為無(wú)線電廣播；②通過(guò)導(dǎo)線傳送節(jié)目的，稱為有線廣播。從傳播媒介看，廣播也可分為兩大類：①僅僅傳送聲音的，稱為聲音廣播，簡(jiǎn)稱廣播；②傳送聲音、圖像的，稱為電視廣播，簡(jiǎn)稱電視。在新聞傳播領(lǐng)域，廣播電視傳播信息的時(shí)效性和廣泛性超過(guò)其他任何大眾傳媒。廣播也有其短處：稍縱即逝；順序收聽(tīng)收看；接收裝置價(jià)格較高。

無(wú)線電廣播所傳遞的信息是語(yǔ)言和音樂(lè)。語(yǔ)言和音樂(lè)的頻率很低，通常在20～20000Hz的范圍內(nèi)。實(shí)際上，天線能夠有效地將信號(hào)輻射出去，要求其長(zhǎng)度與信號(hào)的波長(zhǎng)成一定的關(guān)系為L(zhǎng)＝λ/4，λ／2，λ。低頻無(wú)線電波如果直接向外發(fā)射，需要足夠長(zhǎng)的天線，而且能量損耗也很大。例如，對(duì)于1000Hz的語(yǔ)音信號(hào)，如果用74天線直接輻射，相應(yīng)的天線尺寸應(yīng)為75km。因此，實(shí)際上音頻信號(hào)是不能直接由天線來(lái)發(fā)射的。所以，無(wú)線電廣播要借助高頻電磁波才能把低頻信號(hào)攜帶到空間中去。無(wú)線電廣播利用高頻的無(wú)線電波作為“運(yùn)輸工具”，首先把所需傳送的音頻信號(hào)“裝載”到高頻信號(hào)上，然后再由發(fā)射天線發(fā)送出去。

為了有效地實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的無(wú)線傳送，在發(fā)射端需要將信號(hào)“裝載”在載波上。在接收端，需要將信號(hào)從載波上“卸載”下來(lái)。這一過(guò)程稱為調(diào)制與解調(diào)。能夠攜帶低頻信號(hào)的等幅高頻電磁波稱為載波。載波的頻率稱為載頻。例如，中央人民廣播電臺(tái)其中一個(gè)頻率是640kHz，這個(gè)頻率指的就是載頻。

日前無(wú)線電廣播可分為兩大類，即調(diào)頻廣播(FM)和調(diào)幅廣播(AM)。

調(diào)幅廣播是用高頻載波信號(hào)的幅值來(lái)裝載音頻信號(hào)（調(diào)制信號(hào)），即用音頻信號(hào)來(lái)調(diào)制高頻載波信號(hào)的幅值，從而使原為等幅的高頻載波信號(hào)的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的幅度的變化而變化，如圖（a)所示。幅值被音頻信號(hào)調(diào)制過(guò)的高頻載波信號(hào)稱為己調(diào)幅信號(hào)，簡(jiǎn)稱為調(diào)幅信號(hào)。

調(diào)頻廣播是用高頻載波信號(hào)的頻率來(lái)裝載音頻信號(hào)(調(diào)制信號(hào))，即用音頻信號(hào)來(lái)調(diào)制高頻載波信號(hào)的頻率，從而使原為等幅的高頻載波信號(hào)的頻率隨著調(diào)制信號(hào)的幅度的變化而變化，如下圖(b)所示。頻率被音頻信號(hào)調(diào)制過(guò)的高頻載波信號(hào)稱為已調(diào)頻信號(hào)，簡(jiǎn)稱調(diào)頻信號(hào)。調(diào)幅信號(hào)和調(diào)頻信號(hào)統(tǒng)稱為己調(diào)制信號(hào)，或簡(jiǎn)稱為已調(diào)信號(hào)。

調(diào)幅和調(diào)頻廣播的頻率范圍

從調(diào)幅和調(diào)頻廣播的頻率范圍可以看出，無(wú)線調(diào)幅廣播所用的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，其特點(diǎn)是傳播距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大，接收機(jī)的電路也比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是所能傳輸?shù)囊纛l頻帶較窄，音質(zhì)較差，從而不宜傳輸高質(zhì)量的音樂(lè)節(jié)目，并且其抗干擾能力較差。而無(wú)線智能廣播所能傳輸?shù)囊纛l頻帶較寬，宜于傳輸高保真的音樂(lè)節(jié)目，并且它的抗干擾能力較強(qiáng)。但由于無(wú)線智能廣播工作于超短波波段，其缺點(diǎn)是傳播距離短，覆蓋范圍小，且易于被高大建筑物等所阻擋。

二、無(wú)線智能廣播發(fā)展歷程

1912年阿姆斯特朗發(fā)明的超外差接收方法，為現(xiàn)代無(wú)線電接收技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

1933年阿姆斯特朗發(fā)明的頻率調(diào)制方法，開(kāi)創(chuàng)了嶄新的高質(zhì)量通信方式無(wú)線智能廣播，開(kāi)始了高保真優(yōu)質(zhì)廣播的新時(shí)代。

1937年里布斯發(fā)明的脈沖編碼調(diào)制(PCM)等。

在第二次世界大戰(zhàn)期間，交戰(zhàn)的歐洲各國(guó)都把注意力集中于無(wú)線電在軍事方面的應(yīng)用。但是，美國(guó)除了在軍事上廣泛應(yīng)用無(wú)線電技術(shù)外，對(duì)調(diào)頻技術(shù)的推廣也給予足夠的重視。1941年元旦，美國(guó)25家調(diào)頻電臺(tái)同時(shí)開(kāi)業(yè)，在世界上首先開(kāi)始了無(wú)線智能廣播。

1945年，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束。無(wú)線調(diào)頻技術(shù)在得到進(jìn)一步發(fā)展的同時(shí)，無(wú)線智能廣播的優(yōu)點(diǎn)更加明顯。50年代，許多國(guó)家，特別是很多歐洲國(guó)家陸續(xù)建立起無(wú)線智能廣播電臺(tái)，從此，廣播進(jìn)入了一個(gè)全新的高保真時(shí)代。

60年代，無(wú)線智能廣播得到迅速的發(fā)展。1961年6月1日，無(wú)線調(diào)頻立體聲廣播正式開(kāi)播，60年代中期得到飛速的發(fā)展。從70年代后期開(kāi)始，有些國(guó)家開(kāi)始研究立體感更強(qiáng)的無(wú)線調(diào)頻立體聲廣播，如四聲道全景聲廣播和立體環(huán)繞聲廣播等。

21世紀(jì)末，隨著無(wú)線智能廣播技術(shù)的成熟與發(fā)展，以及電子技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)、單片機(jī)技術(shù)的民用化進(jìn)程加速，無(wú)線智能廣播逐步應(yīng)用到學(xué)校、農(nóng)村、工廠、小區(qū)、醫(yī)院、礦區(qū)、旅游景區(qū)等場(chǎng)所，作為教學(xué)工具、應(yīng)急廣播工具、智能管理工具、安全廣播工具等使用，同時(shí)無(wú)線智能廣播的功能也大大提高，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、分組、統(tǒng)一、定時(shí)自動(dòng)廣播等。

三、無(wú)線智能廣播組成

從功能角度來(lái)講，無(wú)線智能廣播由音頻部分、控制部分、發(fā)射部分和接收部分四個(gè)單元組成，下面對(duì)各個(gè)單元的功能和架構(gòu)做簡(jiǎn)要分析。

3.1音頻部分：為無(wú)線智能廣播提供播放音頻節(jié)目源，一般是為適應(yīng)不同介質(zhì)、不同格式音頻播放選擇模擬、數(shù)字音源混合模式。模擬音源指DVD、卡座、數(shù)字調(diào)諧器、MP3播放器等，數(shù)字音源指由數(shù)字智能播控主機(jī)播出的存儲(chǔ)在其硬盤(pán)中的數(shù)字格式音頻。模擬、數(shù)字音頻均輸入調(diào)音臺(tái)，對(duì)聲音進(jìn)行修飾、調(diào)節(jié)、混合后輸出到發(fā)射部分。

3.2控制部分：為無(wú)線智能廣播和核心技術(shù)部分，從實(shí)用角度來(lái)說(shuō)，分為主控智能控制部分和接收終端智能控制部分。主控智能控制部分指通過(guò)智能廣播軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字智能播控主機(jī)每天自動(dòng)開(kāi)關(guān)，能夠根據(jù)播音需要以周為單位設(shè)置定時(shí)播放列表，使無(wú)線智能廣播系統(tǒng)能夠按照人的編排設(shè)計(jì)自動(dòng)完成廣播任務(wù)，自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉外部播音設(shè)備電源。接收終端智能控制部分指無(wú)線智能廣播系統(tǒng)接收設(shè)備如：室內(nèi)調(diào)頻音箱、室外調(diào)頻音柱、調(diào)頻收擴(kuò)音機(jī)、多功能調(diào)頻接收控制器以及所連接定壓功放等能夠按照所設(shè)定的定時(shí)播放列表智能開(kāi)啟和關(guān)閉，不需專職操作，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、分組或統(tǒng)一定時(shí)尋址廣播。