音频信号处理在立体声广播发射中的作用分析

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[摘 要]音频信号经过提高平峰比，增加边带功率，压缩信号，削波处理，限制峰值后，有效的提高发射机的音频处理效率，使发射出去信号效果更好。收听效果更好。

[关键词]平均调幅度 响度 失真度 频率范围

中图分类号：TN912.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0180-01

中波台的核心工作是将卫星信号源经过发射机处理信号后，以一定的频率将信号发射到要覆盖的服务区内。发射出去的信号质量与诸多因素有关，其中一项就与信号源前期处理有很大的关系。在此对前端信号处理进行一下分析。

一、音频的处理范围

信号在送入发射机前，为保证信号无畸变和无幅度及音色改变，在信号源前端采用音频处理器对信号进行处理。通常采用音频处理器对信号的动态范围进行压缩。

接收信号源有它的幅度特性，有的峰值电平较高，但整幅对峰值振幅的比值很小，即平峰比小。平峰比小意味着平均调幅度低，发射的边带功率也就低。在一定发射接收条件下，平均边带功率的大小是直接决定接收的响度的因素。从声学理论分析，人耳对响度的感觉与音频信号的均方根成正比例关系。而与音频信号的峰值电平无关。根据对节目信号的分析统计，语言广播平均调制度在18%左右，一般民乐平均调制度在25%左右。发射机在正常发射信号时，不是真的传输峰值信号。对于多数的非峰值信号来说，发射机利用则不够充分。另一方面，在同等条件下，如果对于声音信号只能降低峰值的幅度，则必然可以增加非峰值信号的调制度。因此在限制峰值幅度的情况下，可以大大增加平均辐射功率。

100%的瞬间调制度对响度是没有任何意义，所以提高响度必须提高平均调制度。不同的节目信号有不同的动态范围，对动态范围越大在发射机能达到平均调制度就越小，例如乐器演奏及交响乐的平均调制度在8%―15%之间。显然为增加音乐节目的响度必须进行音频处理，是音乐信号的峰值降低，平均调制度提高。从而增加辐射的边带功率。由于信号源的音频信号的丰富性和多样性，节目经常会出现放音电平的差异，这也需要采用音频处理器来自动调整电平，使节目信号有大致相同的视听响度。

在进入发射机的音频信号，发射机的动态范围会受允许失真的最大调制电平和杂音电平的限制。要求发射机对于大动态范围的信号在峰值电平时不会因过调制较大的失真。在信号低潮时，其信号电平将会被杂音淹没，因为此时平峰比小，平均调制度也小，发射机发射的信号也就差。此时就要利用音频处理器对信号的平均调制度进行处理，使其平峰比变大，是发射信号的音频响度有所提高。

二、音频处理的基本原则

音频处理设备主要借助减小动态平衡的方法抑制噪声，其中包括对节目信号的压缩、峰值限制与削波、多频段压缩和频率可选择及均衡功效。压缩的只要目的是缩小信号动态范围，增加声音的密度，尽量使音频信号与峰点幅度均匀一致。峰值限制是压缩的一种极端形式，但它压缩比高，起动和复原时间较快，主要目的是保护后面声道的传输不出现过荷。峰值削波处理是防止同声处理电路过荷而造成的失真，瞬间地切掉超过门限值的高电平波峰部分的处理。峰值限制和削波能完美匹配，将能在音频节目信号的密度和响度之间，处理好谐波失真和互调失真信号带宽的负面影响作用问题。在音频处理过程中将音频频谱分为几个频段，并对每个频段分别进行压缩和限制。即多频段压缩和可选择的限制，如果设置正确、合理将会有效消除频谱增益的互调。对音频处理中均衡，其作用是一方面利用均衡来改变音频信号。整体频带中相关频率的平衡。另一方面是通过改变其中“敏感频率”的响度来营造某种音响特性，以增加节目的渲染力。另外它还可以用作传输系统中的频响校正。

三、保证信号不失真

在中波广播发射机前端，被音频处理器处理过的音频信号，会含有不少类似方波的平顶波形。方波的波形对它经过的传输通路幅度和相位响应要求是比较高的。理论上讲节目信号主能量的频率范围中，若平坦的幅度和群时延发生偏差大，就会使处理过的音频信号平顶产生倾斜，从而增加了峰值调制电压，但平均电平并没有增加，从峰/平比值看，该通路的平均电平减小了，因而响度就会相应减弱。对此我们需要保持处理信号波形原状，首先采用的方法是在传输信号电缆上使用上，选择质量好、性能优良的传输电缆，要求其分布参数小、频带宽，采用线径粗、衰减小、屏蔽效果好的的线。另外在传输连接中尽量不要加任何设备及分支部件，以减小信号波形畸变。保证良好的传输质量。

四、合理使用音频处理

使用音频处理器，除具有降低峰值电平，提高平均调制度，增加边带波功率以增加响度的优点外，还有以下几个方面的好处：可以解决由于录制、交换、不同节目内容及使用不同的录放设备而引起的节目电平差异较大的问题，而这在人工手动调整节目电平时难以很好解决;为建立语言节目和音乐节目之间的音量平衡创造了条件;可以对节目低潮时的弱信号进行一定量的放大，使之不被杂音成分淹没。通常节目中的高音成分的电平值较低，经处理后可得到适量提升，高音频成分不仅决定着节目的清晰度，而且与响度之间有着心里和生理上的复杂关系，由于清晰度的提高，使听众感到响度也增加了;立体声广播，其覆盖半径约为同功率等级发射状态的单声道广播的一半，采用音频处理器后，因边带波功率的增大，使接收载波场强略低于要求的地方也有可能收到质量较高的信号，扩大了覆盖范围。

具有关资料显示，加工后的音乐较加工前的音乐的平均功率增大8.2dB，把它同压缩15dB 的普通限放相比，得到的数值是5.9dB，这个数值实际上等于增大了发射功率的4 倍。用音频处理器来增加覆盖范围，相对于其他方式，可节省大量的电力、设备投资和维护费用，是一种十分经济可行的方法。当然，音频处理器对节目内容的压缩要适量，过大的压缩会对节目内容产生损伤，影响音乐的艺术效果，会使立体声广播失去其应有的特色。综上所述，在发射机的节目输入端，应使用优质的音频处理器，以压缩节目的动态范围，增加响度，扩大节目覆盖范围，保证优质的立体声播出。就音频处理器目前的技术水平来看，完全能满足高保真V播的要求，使经过加工后的声音完全听不到加工声，也就是在没有加工痕迹的情况下，仍然保留了原声音的高品质，甚至比原声音更加悦耳、清晰和动听。

参考文献：

【1】高峰《数字音频广播与数字高清晰度电视》中国广播电视出版社 2003年

【2】张军《广播电视技术》国防工业出版社 2015年重印

【3】杨再礼《广播技术基础概轮》电子科技大学出版社 2014年

作者简介：

何荣春，生于1982年，工程师，从事无线电发射8年