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2019-03-07
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该文档着重介绍了广播设备及分类、积分电路、微分电路、MOS场效应管、电荷与电场等知识。
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第一章 广播设备及分类
第一节 广播
一、广播
利用无线电波或导线播送声音、图像节目的方式称为广播。按传输方式,广播可分为“无线
广播”和“有线广播”两类。只播送声音的,称为“声音广播”,简称“广播”;同时播送图像和声音的,
称为“电视广播”。广播电台(或广播站)和电视台把节目转换成电信号,利用无线电波或通过导
线播送出去,人们通过收音机、电视机等设备收听和收看。
调幅广播。调制方式为调幅的广播。习惯上指长、中、短波的声音广播。
短波广播主要利用天波电离层反射,传播距离远,且因天波不受地形影响,可以越过高山
等障碍,可以对边远地区或山区广播。其缺点是受电离层活动的影响较大,收听稳定性差。中波
广播同时利用地波和天波传送,在地面接收范围内收听稳定性能好。其缺点是发射机和发射天线
的体积较大。
调频广播。调制方式为调频的广播。目前都使用超短波波段。调频广播的优点是音质好,
抗干扰能力强,因此立体声广播、电视伴音和节目传送通常采用调频制。
立体声广播。采用立体声技术进行的广播。双声道立体声广播是通过一个或两个不同频率
的广播频道播送对应于听众使用具有双声道重放系统的立体声收音机接收,以辨别出声源的相对
位置而产生立体声感。用普通收音机也可以接收到同一节目的内容,但没有立体声感。为了满足
与单声道兼容的需要,大多采用了导频制的调频立体声广播。它只使用一个调频广播频道,用调
制的基本声音频带送“左加右”信号,副载波调幅频带和导频送“左减右”信号。目前已出现了四声
道立体声广播。
二、广播波段
为了避免各种业务电台频率之间的相互干扰,我国和世界各国都将无线电频谱划分为若干
频段,其中可用于广播业务的频段统称为广播波段。在广播波段中,有一部分供广播业务专用,
有一部分则供广播与其他业务共用。
按我国现行规定,广播波段可分为长波(150~285 千赫)、中波(525~1605 千赫)、
短波(2.3~26.1 兆赫)、米波(48.5~223 兆赫)、分米波(470~796 兆赫)等。
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三、播音室、混响室
播音室。在声学上经过处理的、供播出和录制广播节目用的专用房间。播音室要求有较好
的隔音条件,要有必要的防振设施,以防止固体传声。室内的天花板及墙壁应按照要求的混响时
间及扩散声场的指标设置多种不同的吸音材料和扩散体。
根据不同的用途,播音室的面积可分为 15~80 平方米不等。语言播音室的面积一般在 30
平方米以下,混响时间为 0.4~0.5 秒。文艺播音室面积较大,按演员的人数和节目的性质设计
不同的面积和不同的混响时间。
在利用多声道录音后期加工工艺的演播室中,为了增加每个声道间的分隔能力和保留后期
加工的余地,则要求设置强吸声、强扩散的设施。其混响时间均控制在 0.5~1 秒,与演员人数
和节目性质等无关。
混响室。具有较长混响时间和扩散声场的录音专用房间。在录音或录音复制过程中,为了
改善音响效果,需要利用混响室在声音中人为地增加混响或制造回声。混响时间要求为 3~5 秒
或者更长。混响室声扩散性要好,并做适当隔声、隔振处理。室内可设活动吸声结构,以改变混
响时间。
四、噪声
无规则噪声。由于元器件中载流子骚动而产生的连续频谱的波动噪声。在播控系统中,无
规则噪声基本取决于前置放大器中第一级半导体管或电子管及其线路。
微音噪声。播控设备中电子管或其他元器件受到机械振动而引起的噪声。亦称颤动噪声。
半导体管的播控设备出现微音噪音的可能性比电子管要小得多。
五、频率响应
亦称频率特性,是播控系统和播控设备的重要指标。在上述系统和设备中,当各频率的输
入电压或声压保持不变时,其输出端电压或声压与频率的关系称为频率响应。
播控设备的频率响应以 1 千赫电平为参考点,在给定上、下限频率范围内以电平正、负偏
离量来表示(单位分贝)。
六、交流哼声
在电子设备的输出中出现电源频率(50 赫)或其整数倍频率的噪声称为交流哼声。在电子
管的播控设备噪声中,交流哼声占相当大的比例。而半导体管播控设备的交流哼声则较小。
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七、串音
由于电磁感应、静电耦合或漏电等原因,使一个音频电路的信息串扰到另一个音频电路中
去,这种现象叫串音。串音也是音频信号传递中较为严重的干扰,因此对多声道录音来说,应规
定各声道间的串音衰减指标。
八、射频干扰
如果播控中心与广播发射台或电视发射台的距离较近,而播控系统的屏蔽性能又不太好,
则高频与超高频信号便可能串入音频系统。串入后的射频信号,在某个非线性环节得到解调,形
成各种不规则的噪声干扰。
为了克服射频干扰,应在播控设备中的适当部位安装滤除射频的装置、加强弱电平环节的
屏蔽以及采用对比平衡电路等。
第二节 传声器
一、传声器
一种将声信号转变为相应的电信号的电声换能器,俗称话筒,又称微声器、麦克风。在语
言通信(如电话)中使用的传声器,一般叫做传话器。
静电传声器,以电场变化为原理的传声器。它包括电容传声器和电压传声器。
电容传声器,一种靠电容量变化而起换能作用的传声器。接收信号的振膜(金属膜或镀金
属塑料膜)和后极板组成一个电容器(极头),这个电容器又串接到有直流极化电源和负载电阻
的电路中。振膜受声波振动,引起电容容量变化,电路中的电流也相应变化,负载电阻上也就有
相应的电压输出。因为极头的电容量非常小,阻抗很高,不能用电缆线直接引出,需要一个前置
放大器紧接在极头后面作阻抗变换。所以,电容传声器一般由极头、前置放大器和极化电源三部
分组成。电容传声器灵敏度较高,频率响应平坦,瞬态特性好,音质较好,一般用于高质量的广
播、录音中,也用于测试传声器。
驻极体传声器,一种利用驻极体材料做成的电容传声器。主要结构形式有两种:一种是用
驻极体高分子薄膜材料作振膜;另一种是用驻极体材料做后极板。因为驻极体本身带电,所以这
种传声器无须外部笨重的极化电源,简化了电容传声器的结构。驻极体传声器电声性能较好,抗
振能力强,价格低,容易小型化,因此被广泛用于一般录音机,特别是盒式录音机中。
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压电传声器,利用具有压电效应的材料做成的一类传声器。根据所用压电材料的不同,压
电传声器分为晶体传声器、陶瓷传声器和高聚物传声器三种。
炭精传声器,主要包含一个振动膜片和一个填满炭精的小盒。它的频率响应特性很差,不
能用于高保真的录音工作。这种传声器由于炭精之间的接触电阻发生微小的变化,会产生连续的
咝咝声。其平均输出电平约为-30dB。它的坚固耐用、低价格和高输出等优点是其他传声器所不
能比的。
陶瓷传声器,用钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等压电陶瓷材料做成的压电传声器,一般用
在通信中。
晶体传声器,一种利用酒石酸钾钠、磷酸二氢钾等晶体做成的压电传声器。由于这些晶体
材料的温度、湿度稳定性差,所以近年来很少使用。
高聚物传声器,一种用聚偏二氟乙烯等类压电高分子聚合物薄膜做成的压电传声器。某些
高分子聚合物(简称高聚物)薄膜具有较明显的压电效应,用来做传声器一类电声器件,可以克
服以往压电传声器中的一些固有缺点,例如振动系统质量大、劲度大、材料质地脆等。高聚物传
声器的结构简单,频响宽而平坦,是一种新型的传声器,但输出阻抗太高。
电动传声器,根据电磁感应原理,从在磁场运动的导体上取得电输出的传声器。动圈传声
器和带式传声器都属电动传声器。
动圈传声器,一种运动导体呈圆形线圈的电动传声器。动圈传声器结构较简单、稳定可靠、
使用方便、输出阻抗低、可接长电缆、固有噪声小,广泛用于语言广播和扩声系统中。但灵敏度
较低,易产生磁感应噪声,频响一般比电容传声器差。
双路动圈传声器,一种单向性较好的动圈传声器,它由两个声学上互相独立的高频单元和
低频单元组成。通过分频网络把两个单元的输出合在一起。这种传声器能在很宽的频率范围内获
得较好的单向性,音质较好,但结构工艺复杂,目前只在高保真系统中使用。
带式传声器,其振动系统是一种悬挂在磁场中的薄铝带或镀金属塑料带,带子受声波作用
而振动,因而感生电动势。用铝带做成的传声器又称铝带传声器。带式传声器音质较柔和,多用
于无线电广播中,但容易损坏,不适于室外使用。
电磁传声器,靠磁路中磁阻变化而起换能作用的传声器。这种传声多用于语言通信系统,
或做成微小型,用于助听器中。
压强传声器,一种对声压产生响应的传声器。和它相对的是压差传声器。工作时声波作用
在振膜的一面上,产生正比于声压的推动力,使振膜往复振动,通过电声换能部分,产生正比于
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声压的电输出。各种类型的换能器都可以做成压强传声器,这种传声器又称零价压差传声器,它
只有一个声入口。若其尺寸比声波波长小得多时,压强传声器也就是全向传声器。
压差传声器,一种对空间相邻二点的压差产生响应的传声器。压差传声器可分一阶传声器,
二阶传声器、三阶传声器和高阶传声器等。普通不加阶次的压差传声器,指的是一阶压差传声器。
压差传声器的振膜两面都受声波作用,结果推动振膜的力就正比于两面声压的差,因而换能器的
电输出就正比于压差。利用各种不同特点的压差形式,可以做成指向性各不相同的传声器:零阶
压差传声器(压强传声器)是全向的;一阶压差传声器是双向的;附加相移压差传声器可以是单
向的等等。压差传声器的原理可用于制造抗噪声传声器。
组合传声器,一种对声信号的声压和压差都发生响应的传声器。系指压强传声器和压差传
声器组合式的传声器。
抛物面反射式传声器,由一个抛物反射镜和放在抛物面焦点的传声器组成。它有很尖锐的
指向性,专门用来接收远方的声波。由于体积较大,而且指向性与频率密切相关,所以只用于一
些特殊场合。
线列传声器,一种超指向传声器。它有两种基本形式,一种是阵列式,即把许多传声器单
元排在一条直线上,各单元的电输出在电路中叠加;另一种形式中,只有一个换能器,但在换能
器前面(或后面)加了一根很长的进声管,管壁开了一系列进声孔,或一条进声槽。两种形式都
是利用声波的干涉原理,产生比较尖锐的单向性,可以接收远处的声波。前者主要用于声学测试,
后者主要用于电视广播和电影录音,以避免传声器对画面的破坏。
全向传声器,又叫无向传声器。当声波波长大于传声器的尺寸时,其灵敏度基本上不随声
波的入射方向而变化。典型的指向性图案为圆形。全向传声器主要用作测试传声器和简音扩声系
统的中心传声器。
单向传声器,一种对正前方来的声波特别灵敏的传声器。就单向性的程度而言,大体分为
心形传声器、超心形传声器和超指向传声器三种。心形传声器是目前使用较普遍的一种单向传声
器,它利用移相原理形成了“心脏形”的指向性;正前方灵敏度最大,两侧面稍小,背面影响比正
面小 15~20 分贝。超心形传声器利用移相原理,形成比“心形”更尖锐的单向性。以上两种传声
器大多使用于电影录音、舞台和厅堂扩声中,它可以减少室内反射声和环境噪声的影响,减小声
反馈,从而提高清晰度和信噪比,也提高舞台扩声系统传声增益。超指向传声器的尺寸较长(有
的长达 1 米),犹如长枪,俗称枪式传声器。它利用干涉原理和压差原理形成了比超心形传声器
更尖锐的指向性,只对传声器主轴方向上某一角度范围内的声波有较高的灵敏度。这种传声器可
以在有环境噪声干扰的情况下,离信号源较远处接收信号,适用于电视实况转播和电影同期录音。
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