現(xiàn)代廣播電視發(fā)射技術(shù)課件第二講音頻處理技術(shù)

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現(xiàn)代廣播電視發(fā)射技術(shù)第二講音頻處理技術(shù)

1.限制放大器

2.音頻處理器3.壓縮擴(kuò)張技術(shù)4.預(yù)加重去加重技術(shù)

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現(xiàn)代廣播電視發(fā)射技術(shù)廣播系統(tǒng)的最大音頻電壓Umax和最小音頻電壓Umin之比，稱為動態(tài)范圍，常以分貝表示，即

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現(xiàn)代廣播電視發(fā)射技術(shù)音頻處理的目的：壓縮節(jié)目的動態(tài)范圍；防止過調(diào)制；可以改善傳輸系統(tǒng)的信噪比；

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圖中RC為增益控制網(wǎng)絡(luò)，Ec為直流門限電平（即加到檢波管板極上的直流負(fù)壓）。當(dāng)限放輸出電壓的峰值Um低于Ec時，檢波器被Ec封鎖不起作用，這時限放是一般的放大器，放大倍數(shù)（或稱起限前固有放大倍數(shù)）不變。當(dāng)限放輸出電壓的峰值Um大于Ec時，檢波器二極管開始導(dǎo)通，二極管的整流電流對電容C充電，在一個極短的時間內(nèi)，電容C上得到一個直流電壓△ec，由△ec去控制壓縮器中的變跨導(dǎo)元件或變阻元件，使音頻通路的放大倍數(shù)急劇下降，以維持輸出電平在一個幾乎不變的數(shù)值上，達(dá)到壓縮目的。8

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限制放大器起限前的放大倍數(shù)稱為固有放大倍數(shù)，在固有放大倍數(shù)開始變小的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為起限點(diǎn)。9

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圖中的輸出電壓Usc和輸入電壓Usr都以分貝計。對應(yīng)于發(fā)射機(jī)90%調(diào)幅度的限放輸出電壓的分貝數(shù)減去40dB作為起限點(diǎn)輸出電壓的0dB，對應(yīng)的輸入電壓稱為起限點(diǎn)的輸入電壓。11

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理想限放壓縮器特點(diǎn)：①起限點(diǎn)很明確；②從坐標(biāo)原點(diǎn)到起限點(diǎn)之間的放大倍數(shù)是不變的，其增益特性曲線是一條與橫軸的夾角呈45°的直線，也就是說，若輸入音量增減幾dB，輸出音量也增減幾dB；③起限點(diǎn)以后，以分貝表示的限制特性曲線也是直線，但其與橫軸的夾角很小，因此，即使輸入音量大幅度增加，輸出音量卻增加很小，起到壓縮作用；④對不同頻率的音頻電壓，理想限放壓縮器具有完全相同的限制特性；⑤從音量突然增大到開始起限壓縮不能有延時。12

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壓縮比表示在起限點(diǎn)之后的壓縮區(qū)域內(nèi)，當(dāng)輸出音量增加1dB時，對應(yīng)的輸入音量增加xdB，則限放壓縮比=xdB/1dB[例]測得某限放起限點(diǎn)的輸入電壓為24mV，其輸出電壓為14V，當(dāng)限放輸出電壓增加1dB時，其輸入電壓測得為140mV，求該限放的壓縮比。

[解]輸入電壓增加的分貝數(shù)為

該限放的壓縮比為

15dB/1dB

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音頻處理器采用壓縮技術(shù)，提高平均調(diào)幅度，擴(kuò)大廣播覆蓋面積，增加收聽響度，改善邊遠(yuǎn)地區(qū)的收聽效果，充分利用發(fā)射功率，提高經(jīng)濟(jì)效益；采用預(yù)加重技術(shù)，在發(fā)射端對高音頻進(jìn)行提升，以彌補(bǔ)因收音機(jī)頻帶窄而引起的中波廣播音域窄、音質(zhì)悶的缺點(diǎn)，提高中波廣播質(zhì)量。14

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圖中，輸入阻抗變換器實際上就是一個輸入變壓器，其輸入阻抗為600Ω，輸出阻抗為10KΩ，音頻輸入變壓器將平衡輸入變?yōu)椴黄胶廨敵?。輸出阻抗變換器由兩級差動輸出放大器組成，作用是將不平衡輸入變?yōu)槠胶廨敵?，輸出阻抗?00Ω。16

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圖中，A1為反相比例放大器，A2為倒相放大器，Usr為輸入電壓，Usc為輸出電壓。18

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圖中，壓縮器由可變增益控制單元△G和放大單元組成，△G單元送失真消除電路一個失真調(diào)整信號，消除由于切削產(chǎn)生的諧波失真和互調(diào)失真。比較器的功能是完成幅度鑒別，確定起限電平。線性檢波器對比較器輸出的方波電壓信號進(jìn)行檢波放大，去控制△G單元，調(diào)整壓縮器增益。

當(dāng)輸入信號電平低于起限電平時，比較器和線性檢波器均不工作，即強(qiáng)信號被壓縮，弱信號不壓縮。預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)由電阻、電容并聯(lián)構(gòu)成，時間常數(shù)為100μS，實際就是一個高頻提升網(wǎng)絡(luò)。20

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使用音頻處理器的效果：解決由于錄制、交換、不同節(jié)目內(nèi)容及使用不同的錄放設(shè)備而引起的節(jié)目電平差異較大的問題；

解決語言節(jié)目和音樂節(jié)目之間、錄音磁帶和激光唱片之間的音量平衡；可對節(jié)目的微弱信號進(jìn)行一定量的放大，使之不被雜音淹沒；

擴(kuò)大立體聲廣播覆蓋范圍。21

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壓縮器特性：壓縮器的功能原理：輸入信號電平越低，放大器增益越高，當(dāng)信號電平高過某一定值時，增益為0，信號繼續(xù)增大時，增益為負(fù)，這樣使節(jié)目的動態(tài)范圍得到壓縮。22

現(xiàn)代廣播電視發(fā)射技術(shù)擴(kuò)張器特性：擴(kuò)張器的功能原理：輸入信號電平越高，放大器增益越高，當(dāng)信號電平低過某一定值時，增益為0，信號繼續(xù)下降時，增益為負(fù)，這樣使節(jié)目的動態(tài)范圍得到擴(kuò)張。

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由圖知，如果壓縮器輸入信號電平的動態(tài)范圍在0~-60dB之間，經(jīng)2:1壓縮后，輸出信號電平的動態(tài)范圍將在0~-30dB之間，經(jīng)1:2擴(kuò)張后，輸出信號電平的動態(tài)范圍又變?yōu)?~-60dB之間，即恢復(fù)了原狀。25

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由圖可見，壓縮器有兩個通道，一個是節(jié)目信號通道，一個是控制信號通道。節(jié)目信號通道的帶寬為100Hz-5300Hz，壓縮器受鑒幅器的控制，對節(jié)目信號進(jìn)行2:1壓縮。壓縮器前的放大延時單元是為了避免壓縮器動作時產(chǎn)生過沖而設(shè)置的，延遲時間取最低工作頻率的一個周期，如最低工作頻率為100Hz，則延遲時間為10ms。壓縮器后的放大延時單元是為了配合系統(tǒng)電平和均衡節(jié)目通道與控制通道的延時差異而設(shè)置的。低通濾波器是將5300Hz以上的分量濾掉，以免影響控制通道的正常工作。27

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擴(kuò)張器也分兩個通道，低通濾波器將5000Hz以上頻率濾掉，擴(kuò)張器受鑒頻器控制，對節(jié)目信號進(jìn)行1:2擴(kuò)張，恢復(fù)其動態(tài)范圍。29

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對音頻信號的處理都用預(yù)加重和去加重技術(shù)，目的是為了提高整個傳輸系統(tǒng)在還原音頻信號時的信噪比。30