一、调频广播发展史
调频广播1935年在实验室证明可以通过调频的方式进行广播,在1942年美国建立了世界第一个调频电台,工作频率VHF,频率范围87—108MHz,带宽:理论为∞,有效带宽为200MHz左右,调频时主载波的最大频偏为±75MHz。
在我国,是上世纪50年代末开始试验调频广播,到80年代开始迅速发展。
二、调频广播的特点
调频广播是以调频方式进行音频信号传输的,调频波的载波随着音频调制信号的变化而在载波中心频率两边变化,频偏的大小是随音频信号的振幅大小而定。调频广播是高频振荡频率随音频信号幅度而变化的广播技术。抗干扰力强,失真小,设备利用率高,但所占频带宽,因此,常工作于甚高频段。
优点:FM系统的抗干扰性能比振幅调制系统的性能强,FM信号的产生和接收相对简单,故FM系统应用广泛。FM信号的传输带宽比调幅(AM)宽得多,因此FM系统抗噪性能优于AM系统抗噪性能。缺点:FM系统的频带宽度比振幅调制宽得多,因此,系统的有效性差。
三、调频广播的覆盖特点
我国调频广播使用的频段是87——108ΜΗz属甚高频频段,属超短波波段,波长为 3.5m~2.8 m(也称米波段)。超短波绕地面传播的能力很弱,理论上说只能在空间直线传播,又称视距传播。由于频率较高,沿着地面传播的地波衰减太快,不能形成服务区向天空辐射的电波则穿透所有的电离层,一般也不能被反射回地面,即也没有天波。因此,调频广播如同Τv广播一样,是靠空间波来进行覆盖的。其电波的传播遵从“反射定律”即在接收点的场强是天线发射的直射波与经地面反射后到达的反射波的合成场强。调频广播的覆盖范围一般只能在发射天线的视距D之内:D= (+)。式中:D是视距(km),R是地球等效半径,H是发射天线高度(m),Z是接收天线高度(m)。在视距之外,电波的传播遵从绕射定律。由于甚高频电波的绕射能力很差,绕射场强将急剧衰减,基本上也不能形成服务区。为了增加电台的服务半径,除可增加有效辐射功率,更重要的是通过提高发射天线高度(H)来实现。所以调频天线一般不是安装在高塔上,就是安装于高大建筑物的楼顶,应该说,一个调频台的有效辐射功率(W)及发射天线的高度(H)和使用的频率一样、都要得到频率主管部门的批准,或者说,在作调频广播规划时,W和H两者一起考虑。调频广播在我国可按电台的要求选用水平极化波、垂直极化波或者圆极化波。因为一套调频广播节目所占用的频带相对较窄,调频天线的频带可以做的较宽。所以当一个电台需要播出几套调频节目时、往往通过一个多工器,用一副天线完成多套节目的发射、这也是人们常说的一塔多频。在实现一塔多频的基础上应当对该天馈线系统的带宽及功率容量提出相应的要求。
衡量一个电台的覆盖范围,不能以主观收听为标准,而应以测量服务区域边界场强为依据。测量场强时要在同一地点,选择不同时间,多次测量,取其平均值,发射天线为水平极化的最好用水平天线接收测试,发射天线为垂直极化的最好用垂直天线接收,测试才会更准确。我国规定FM立体声广播的服务区域边界场强值应等于或大于如下值: 接收天线高度为 4m 时:农村:46dB(μV/m);城市:60dB(μV/m)。但是,并不是信号辐射场强越高越好,边界场强超过一定的范围,就会与相邻地区电台的信号造成同(邻)频互调干扰,影响相邻地区电台的覆盖。只有大家严格遵守无线电管理规定,各自控制好辐射场强,才能共同受益。否则,擅自增大发射功率来增加边界覆盖场强,不但会造成电磁辐射污染超标,而且还会造信号交叉干扰。因此,增加发射机的发射功率、增加天线高度,不是最好方式。增加发射机功率将增加耗电量、增加辐射天线高度将提高造价,同时也将引起同(邻)频干扰。增加发射天线增益来提高覆盖范围往往比增加发射功率和天线高度更有效。在原有的发射台址、铁塔高度、发射机功率不变的情况下,要扩大电台信号覆盖服务区,只有增加天线增益,改变电波极化方式,提高发射效率,才是最经济有效的方式。广播电台还要重视降低传输馈线的损耗。特别是发射机与多工器与天线的硬同轴管的接口部位,有的工作一段时间,硬馈管接头就发热,白白损耗了发射电波功率。还有多工器、插入损耗、通频带宽等,都会影响到调频广播信号的调制度和电波信号覆盖服务区的场强。
五、结束语
调频广播是人们生活中的良师益友,调频广播的发射正向着高效率、高可靠性、高质量、数字化、固态化、自动化的方向发展。它是继调幅广播之后的第二代广播,目前调幅、调频立体声两代广播方式并存服务于广大听众。这两代广播传送的均是模拟信号,属于模拟广播。模拟广播除了其独特的优点之外,还因受调制方式和带宽所决定而存在很多缺点。主要问题是信号传输过程中会产生噪声和失真的积累,由电磁波多径传播产生衰落,严重影响传输质量。数字声音广播(DAB),是继调幅和调频立体声广播之后的第三代广播。这种新一代的广播是数字广播系统,它具有抗干扰性能好,可以消除信号传输过程中的噪声和失真的积累,传输中出现的差错可以被纠正;DAB系统需要的发射功率小,有利于节约能源和降低电磁污染,改善环境保护;DAB系统允许同步网运行,提高了频谱利用率;DAB系统是一种多媒体广播系统,它既可以用来传送声音广播节目,又可传送数据业务、静止和活动图像等;DAB系统既可以固定和便携接收,也可以移动接收,可明显提高投资效率。DAB系统是广播事业发展的必然趋势,是广播技术发展中的一个新的里程碑。