调制度测量

调幅度测量序在利用信道传送信号时，必须在信道中传送载波信号，载波信号中包含要传送信号的信息，载波信号频率为信道中心频率。从信息转换过来的原始信号称为基带信号，在大量的通信系统中都要通过调制将基带转换为更适合在信道中传输的形式。所谓调制就是用基带信号（也称为调制信号）去控制载波（等幅正弦交流信号）的某一个参数，使该参数随调制信号的变化而变化高频信号相当于携带信息的运载工具，所以称之为“载波”如果受控的参数是高频振荡的振幅，则这种调制称为振幅调制，而已调波信号就是调幅度信号音频信号叫调制信号，未调制的高频振荡称为载波信号，经过调制的高频振荡信号称为已调波信号如果受控的参数是高频振荡的频率或相位,则该调制称为频率调制或相位调制,简称为调频或调相,而已调波信号就是调频波或调相波调幅的解调过程称为检波；调频的解调过程称为鉴频；调相的解调过程称为鉴相调频信号调制调幅波形不是载波信号波形与调制信号波形相迭加的结果，而是两种信号经过非线性电路后重新组合的结果一个无线电发射机应包括四个组成部分一、声音的变换与放大，这一部分的频率较低，叫做“低频部分”二、高频振荡的产生、放大与调制，统称为“高频部分”三、天线与传输线四、直流电源部分高频振荡器高频放大器（音频器）振幅调制器调制信号放大器话筒声音天线载波信号表达式U(t)=Umsin(ωt+ψ)载波U(t)中有3个可变量：振幅Um、角频率ω和相位ψ我们可以通过改变3个电参量的方法实现信号的传送，这就是调制调制方式分别称为调幅、调频和调相需要传送的信号常称为调制信号传送模拟信号时常采用调幅、调频方式传送数字信号时常采用调相方式调幅度测量如果设法使载波信号振幅随音频调制信号成比例变化，载波的角频率ω和相位ψ不变，那么就可以说是将音频信号加到载波上了。这样的过程叫作调幅。中短波广播采用调幅信号，音频信号作为调制信号使载波信号的振幅c(t)发生变化无线电广播发射的余弦形高频无线电波的高频电流的振幅随调制音频信号的变化而改变叫调幅，它是中短波无线电广播中最常用的调制方式调幅信号的频谱音频信号通常占用一定带宽的频谱，用它来对载波调幅时会在载波频率的上方和下方各形成一个宽度等于音频信号频谱的边带，分别称为上边带和下边带上边带和下边带关于载波频率对称，并且和音频信号频谱相似。边带频谱最大只能达到载波频谱的一半载波频谱大小始终不变调幅信号的频谱图我国规定，调幅广播的声频信号带宽不得超过4.5kHz，即一个调幅广播电台所占用的频道宽度只有9kHz单音已调波在调制信号一个周期内的平均功率Pm是由载波功率及上下边带功率三部分组成的：由公式知，在已调波的功率中，载波功率PO中不包含任何信息，仅作为运载音频信号的工具，而音频信号的信息只存在于边带功率中，效果的好坏与边带功率的大小直接相关。从式看，边带功率与调幅度的平方成正比。需要注意的是，载波功率虽然不携带任何信息，但它的大小并非无关紧要。从监测的角度看，载波功率的大小仍会对可听度造成一定的影响。载波功率大时，它能有效地压制同频道的背景场强和邻频干扰，提高该频道的清静度和场强保护率。单一频率的音频信号对载波进行调制的已调波如图（b）所示，其最大或最小瞬时振幅与调幅期间载波振幅的差值，与调幅期间载波振幅之比，即为发射机的调幅度。用数学式表示为:00min000maxIIIIIIIImF它代表调幅时对高频信号幅度的利用程度。当m=1时，表示载波幅度I0已完全用来传达音频信号Imax是包络波中高频振幅最大的幅度，常称为调幅正峰Imin是包络波中高频振幅的最小值，常称为调幅波的负峰设测量时间内最大载波振幅Umax,最小载波振幅Umin则测量时间内的调幅度为（定义一）：minmaxminmaxUUUUm这里要求测量时间大于调制信号周期或包含调制信号的一个正峰和一个负峰。建议测量时间不要小于20毫秒该定义可认为是标准定义。但该定义没有把调幅度的动态变化特性表现出来，是从最大值的角度来定义的，只能得到最大调幅度，不能得到瞬时调幅度调幅度的另一种定义是从功率的角度来定义的（定义二）可以将调幅波的平均功率P分成载波平均功率P0和边带平均功率Pb之和，通过调幅度的载波平均功率和边带平均功率的测定，可以计算出调幅度边带平均功率Pb=P-P0，设载波振幅c0，如果不考虑负载电阻因素，则20021cPdttuTPT)(102平均调幅度0020000))(1(2)(22PPdttuTPPPPPmTbT为测量时间,u(t)为调幅信号测量时间T必须大于调制信号周期建议测量时间不要小于20毫秒由于该定义得到的调幅度和定义一得到的调幅度明显不同，为区别起见，该定义得到的调幅度称为平均调幅度定义二只有在调制信号为正弦波信号且测量时间远大于正弦波信号周期时才和定义一有相同的结果调幅度对播出效果的影响过调幅对广播质量的影响在接收机中，解调出的音频信号和输入信号的调幅度成正比，所以在广播监测中，一般认为调幅度越大越好，但不要超过100%过调幅时在音频输出端得到的是截去波峰的已调波信号，会发生信号失真，浪费发射机功率当调幅度超过100%，称为过调幅。过调幅的影响如果进一步增大调制信号的振幅，已调波的最大振幅将相应增大，已调波出现短时间的阻断，如图（b）所示1、过调幅信号的产生增大调制信号的振幅，已调波的振幅相应增大，直至包络受到瞬时抑制，如图（a）所示如果调制信号为过调幅信号，则这个信号包含调制信号的基波fF和它的谐波2fF、3fF等2、过调幅增加发射机带宽，干扰其它台的广播如果载波频率f0被单音调制音频fF正弦调幅，其输出频率为f0、f0+fF和f0-fF，因此发射机占用带宽为：（f0+fF）-（f0-fF）=2fF设只有基波、二次谐波和三次谐波是振幅最大的分量。调制后，发射机输出除产生载波f0外，还产生下述分量：f0+fFf0-fFf0+2fFf0-2fF是没有过调幅时的3倍，会对邻频发射产生干扰f0+3fFf0-3fF占用带宽变为：（f0+3fF）-（f0-3fF）=6fF3、过调幅严重影响发射机的工作稳定性在过调情况下，发射机末级易发生跳火、掉高压，甚至烧毁输出级管子。判断示波器显示的调幅信号的调幅度达到100%或已过调幅过调幅时则超过100%载波线可在示波器上看其包络波形来判断如上下包络线重合在一点则为100%如上下包络线重合为一条线则为过调幅如在调幅度仪示波器上看则100%调幅度时正或负峰包络线达到100%载波线处调幅度的不可预见性调幅度的大小一方面可以由发射台控制，一方面又和节目源有关，所以调幅度的大小具有不可预见性。这使发射台在调整调幅度时左右为难。调幅度小了，影响播出效果，调幅度大了，会出现过调幅音频处理器能有效地防止因节目电平变化大而导致发射机调幅不足或过调音频处理器的作用一方面是为了防止过调幅，另一方面是通过增加小峰值信号的放大倍数，减小大峰值信号的放大倍数来缩小节目源的动态范围。一般认为，缩小节目源的动态范围会影响节目的音质，但这时可以调高调幅度。如音频处理器输出信号动态范围大就可以获得好的音质，但调幅度要适当调低。这是一个矛盾。调幅广播的缺点是动态范围小增加调幅度的目的增加调幅度是为了增加接收机输出声音的响度，或者说，增加调幅度是为了增加接收机音频输出的信噪比发射机的功率变化只对接收用户产生影响。所以发射机的功率可以增加服务区，而增加调幅度不会增加服务区。调幅不足将使所有接收用户受到影响，而功率不足只是部分接收用户受到影响，调幅不足的危害性是全局性的，而功率不足的危害性是局部性的，两者不能划等号。调幅不足的危害性远远超过功率不足的危害性调幅度测量原理调幅度测量可以使用模拟的方法，也可以使用数字信号处理技术。前者用的较多，但技术落后；后者技术先进，值得研究。但两者的基本原理是一致的，只是技术手段不同用模拟的方法测量调幅度接收机将接收到的广播信号进行放大变频，将信号强度变化动态范围很大的调幅信号转换为变化动态范围很小的稳定的中频调幅信号，并且中频调幅信号和输入信号的调幅度相同。已知:00)()(cctctmSTF-5型调幅度仪方框图用模拟方法进行调幅度测量最常用的是检波法。将高频已调波送入线性单向检波器（整流器）进行检波，将正负双极性的中频调幅信号变成正或负的单极性的信号，也就是取中频调幅信号的上半部分或下半部分，再经过低通滤波器将中频信号滤掉，得到带直流的音频信号该信号和中频调幅信号的振幅c(t)=a(t)+c0有相似的形状。单向检波器和低通滤波器构成振幅检波器。振幅检波器从调幅信号检出调幅信号振幅，将该信号分成两路。一路经过隔直流电容就可得到音频信号；一路经过低通滤波器将音频信号滤掉得到直流载波分量uc,分别测出载波分量uc及音频信号ua，将音频信号ua除载波分量uc再乘一个系数c就可以计算出调幅度m，即：调幅度测量产生误差的原因是:中频带宽不够振幅检波中的滤波电路特性曲线不理想低频放大电路存在非线性失真主要原因还是频率响应不好所至。当发生过调幅时，调幅度测量结果只能作参考采集点调幅度板原理及性能放大检波滤波滤波A/D变换单片机看门狗电路调幅度板的原理框图调幅度测量标准我国对调幅广播发射机的调幅度动态合格指标目前仍采用广电总局无线局黄皮书中有关调幅度测量的规定来执行。即如果语言节目在1分钟测量时间内应经常达到70%最大达到90%的调幅度，音乐节目在3分钟测量时间内应经常达到30%最大达到80%的调幅度。在具体执行时发现“经常达到70%”和“经常达到30%”含义不清，很难做到有确切的数值，就算能得到，由于没有严格统一的标准，难以为大家接受，实际操作偏向只采用“最大达到90%”和“最大达到80%”，因为最大值容易得到，且不会有争议。由于调幅度是随节目变化的，从统计学角度看，最大值要求达到，经常达到值也自然满足。在监测台，可以说不会发生最大值达到，而经常值不满足要求的情况。调幅度测量标准根据≤无线电广播技术维护制度和管理办法≥中有关发射台停播界限的规定:调幅度小于50%为停播调幅度≥50%≤70%为劣播STF-5型调幅度仪使用说明某一信号频率被接收机接收后，通过机内混频变为中频信号，仪器对中频信号进行测量，就可以测出它的调幅度。这时，仪器示波管屏幕上可看到载波电压、标尺电压及正的或负的音频信号。音频信号随节目不断变化，它与载波电压的比代表了调幅度的瞬时值。利用这台仪器可以非常清楚地观察节目调幅度的变化情况。除此之外，还能监视发射机的工作状态仪器校准仪器与接收机配合使用：使用前，需进行一次校准，方能使用。校准方框图如下所示高频信号发生器低频信号发生器接收机示波器调幅度测量仪1、高频信号发生器输出一个用1kHz调制，而调幅度为50%的强度适中的标准调幅信号至接收机输入端，其载波频率选在中波广播波段中间的清静频道上（即避开当地电台），示波器用来监视调幅度。低频信号发生器用于选择标准信号的调制信号频率和调幅度2、调幅度测量仪按使用说明1-3条调整好。3、开启接收机电源，将接收机调谐到高频信号发生器输出频率上，适当调节高频信号发生器输出电平，使接收机不致过载。4、此时调幅度测量仪屏幕上有稳定的单向调制信号出现，然后调节仪器上的增益控制钮，使载波线达到屏幕上边5、调节校准钮，调整仪器的校准电平，使音频峰值达到屏幕垂直方向的中间位置，使仪器的调幅度显示和接收机输入端的调幅度完全一致，则仪器基本已校准好（其它测量点上误差不会大于5%），可以投入使用。6、一般只需校准正峰精度，当正峰精度校准好后，负峰精度即可得到保证。收测方法：测量中央直属发射台(指定发射台)中、短波频率的调幅度，每频每月抽测6次并记录6次（上、中、下旬各测两次）。对调幅度不合格频率应及时通知有关发射台纠正。表示方法：调幅度用分数表示，分子表示最大可达值，分母表示多数时间调幅度保持值。收测时间要求：语言节目测试一分钟音乐节目测试三分钟地方台调幅度监测技术指标要求语言类节目在1min测量时间内，有6s以上(含6s)时间调幅度≧70%、音乐类节目在1min测量时间内，有6s以上(含6s)时间调幅度≧30