中波广播的魅力

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序 号:221339 (海阔天空)
标 题:中波广播的魅力 (12650字)
发信人:pepper
时 间:2018/6/4 9:07:51
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从黑雁岩铁塔到五大洲广播电台林立

1906年圣诞前夜晚上8点钟,航行在大西洋船舶上的报务员们惊奇地听到了从无线电报机中传出圣经中的路加福音和小提琴协奏曲,这是人类历史上的第一次无线电声音广播,是美国匹茨堡大学费登森教授进行的广播实验,地址是美国东海岸波士顿附近的海边小镇Brant Rock。由于海滩上到处是黑黝黝的石块,远处看去像大雁,故称黑雁岩。经过100多年的风雨洗礼,128米高的发射铁塔已不复存在了,只能从当时发售的纪念明信片上一睹英姿。铁塔底座还在,镶嵌有美国电气和电子工程师协会(IEEE)和马萨诸塞州广播从业者协会颁发的两块纪念铜牌。
从此之后,广播事业开始蓬勃发展起来。从1920年第一个广播电台在匹兹堡建立到现在不到100年时间,五大洲广播电台电台林立,而且声音从未中断过。广播起源于中波,后来才扩展的长波、短波和调频,在所有的收音机上中波是必备的,即使只有一个波段,那一定是中波。中波广播声音优美,音质仅次于调频,比短波和单边带好听得多。上世纪末全世界共有12000多座中波电台,仅美国就有5036座,欧洲有4000多座,我国有119座。还有数目更多的调频台和上万座电视台。
广播是用点对面方式传播信息,具有高效率和实时性,平常时期是政府宣传政策和人民获得信息和娱乐的工具。一旦遇到重大自然灾害,例如地震和海啸,灾区基站损坏,市电中断、道路不通变成信息孤岛,电脑和手机就收不到信号,广播就成了获得外界信息的唯一工具。2008年5月12日汶川大地震发生后,广电总局紧急采购了3万台收音机、5台发射机、5台发电机空运到灾区进行现场报道,中国之声创办了《汶川紧急救援》特别节目,连续10天,全天24小时用中波、短波和调频252个频率不间断向全世界播出抗震救灾实况,充分显示了广播在重大突发性事件中的不可替代的宣传作用。
中波广播面临的困难是频率资源不够用,国际电联(ITU)规定中波广播频率是526.5~1606.5kHz,每个频道带宽10kHz,共容纳120个频道。划分给中国的频段是531~1602kHz,间隔9kHz,共119个频道。全球12000多座中波电台,平均每100个电台公用一个频道,虽然各国在频率划分上最大限度地考虑避免邻频干扰,并采用同步广播技术和大、中、小功率结合的方法设置电台。但各国为了自身的利益并不考虑邻国的情况,最终必然导致严重的邻频干扰和同频干扰。
在设计中波电台覆盖范围时通常把地波传播范围设定为第一服务区,因为地波传播衰减小,能形成一个稳定的服务区;把天波覆盖范围设为第二服务区,因为天波只能在夜间传播,电波衰落大,信号不稳定。调频广播音质好,抗干扰能力强,但受地球表面曲率影响,传输距离只有20~30公里,离城市稍远就收不到信号;而中波传播距离远,一般在300公里以上,在郊区和广大农村接收效果良好,但在城市里受工业和家电干扰接收效果很差。广播电台采用了调频与中波同时广播方式,充分发挥各自的优势。例如上海人民广播电台新闻频率AM990/FM93.4,上海东方广播电台新闻综合频率AM792/FM104.5等等。这样城里人听调频,郊区和广大农村的人听中波,大家都能快乐地享受广播。

二十世纪最伟大的发明

人类在20世纪的发明很多,无线电、原子弹、抗生素、人造卫星,计算机、集成电路等等,细数下来至少有几百项。其中无线电技术对人类历史的进展影响最大,已经渗透到政治、经济、军事、科技、文化和人们日常生活的各个领域。这种说法的基本依据是人类感知外界的主要器官是耳朵和眼睛,基于无线电技术的广播电视和移动通信扩展了人类的这两个器官,使人有了千里眼和顺风耳。人类在此基础上才如虎添翼,快速高效地发展其它科技。例如人造卫星、核电站、宇宙勘测都离不开无线电技术的支持;而集成电路和电脑是为了处理电信号而产生的,也源于无线电。上世纪收音机是每个人的生活伴侣,到本世纪手机替代了收音机,而收音机和手机都是无线电技术的直接产物。
当然医药界不认同这种看法,他们认为抗生素是最伟大的发明,因为它延长了人的寿命和挽救了成千上万个生命,生命才是最珍贵的。我不反对这种观点,但我认为无线电技术会使生命变得更珍贵和更精彩。

岁月电波和广播情怀

出生在上世纪中期之前的人是从小是听着广播长大的,儿童时代的小喇叭,中学时代的杨家将、水浒传,大学时期的知识讲堂,久而久之收音机成了最忠实的伴侣。家里的藏书再多也比不上广播电台的内容多,音乐、故事、体育比赛、新闻资讯应有尽有。我们这一代人有过上山下乡的经历,在农村收音机也叫戏匣子,劳累一天到了晚上,打开戏匣子,外面世界尽收眼底,偶尔也会悄悄的收听一下“敌台”,从反面了解国际形势。虽然身居荒远偏僻的农村,却能做到秀才不出门,便知天下事。改革开放以后,白天忙于事业,晚上仍能从收音机中了解外界的沧桑巨变,只是讨厌的广告和卖药的郎中充斥电波,严重影响的收听的情绪和热情。
光阴如箭,不知不觉从翩翩少年听到两鬓白霜,掐指算来收听广播已经六十多年了,是岁月电波培育了诚挚的广播情感。最近几年,直到许多熟悉的电台停播了,才意识到收音机原本是一台冰冷的机器,没了电波它什么都不是。我们这些听众要好好感谢六十多年来辛辛苦苦办广播的人,是那些编辑、记者、播音员、工程师和在广播电台工作的全体人员,是他们的敬业和献身精神才给听众带来了享受广播的快乐。

中国家庭的四大件之首

四大件又名三响一转,是中国在20世纪50至60年代流行的一个名词,是当时各个家庭所希望拥有的四件物品,它们分别是收音机、手表、自行车和缝纫机。这四大件伴随着几代人走过了曾经引以自豪,也使人潸然泪下的历史,结婚时备不齐四大件,至少也得有两三件去撑门面。缝纫机是新娘的最低嫁妆;收音机、手表则是新郎不丢面子的聘礼。因为那时的四大件既是衡量家庭富裕的标志,也是人们炫耀财富的资本。这个时期我国已能够生产各种电子管和晶体管收音机,而且全部元件是国产的。电子管机从再生式两灯机到超外差式五灯机,最多时有30多个品牌。晶体管机起点则更高,全部是先进的超外差式结构,绝大多数是标准的6管机,最多时有100多个品牌。即使是赠送外宾的高级收音机,只有个别元器件是从老大哥苏联那里进口来的,比现在手机的国产化率高得多。取得这些成就,是毛主席奉行独立自主,自力更生政策的结果。我们这些六七十岁的老人,亲身经历过那个火红的年代,每当回忆起那段历史,心中既有无奈的枯涩也充满了自豪和自信。

从单管机到单片机

收音机电路经历了矿石机、电子管机、晶体管机、集成电路机和DSP五代大变化。矿石机中没有有源器件,还谈不上是真正的收音机。但在电子管没有出现之前,火花发射机和粉末检波接收机撑起了电报通信的大梁,从1900~1905年,滴滴哒哒的摩尔斯电报为航海和越洋通信立下了汗马功劳,1906年,美国人德•福雷斯特发明了真空三极管之后,矿石收音机才见到了曙光,从只能检波信号较强的等幅电报升级到能放大微弱的高频信号和声音,矿石机变成了收音机,发报机变成了电台。在上世纪初,电子管是昂贵的器件,为了节省成本,人们设计了各式各样只用一个电子管的收音机,简称一灯机或单管机,最出色的单管机用一只电子管完成了高放、再生、检波和低放功能。这种结构传承到晶体管单管机后性能更上一层楼,不用天地线就能装在衣服口袋里移动收听中波广播,这种收音机叫来复式单管机,各国的无线电书刊上均有介绍。单管机不仅在全世界受到无线电爱好者的热烈追捧,也受到一些厂家的青睐,1963年上海无线电九厂生产的636和1967年玩具十四厂生产收音机68-1是两款经典的商品化来复式单管机,50多年过去了,现在仍然是收藏家梦寐以求的精品。
到了集成电路时代,世界上仍有多人怀念来复式单管机,1972年集成电路厂家设计了TO-92封装形式的集成电路ZN414,外形和一个塑封晶体管相同,只有3个引脚,内部却集成了4级高放和一级检波,外围电路更加简单,接收性能也更好,相似的芯片还有MK484、TA7642、LMF501T、LA1050等。但在无线电爱好者心目中,大家怀念的仍旧是真正的来复式单管机。
本文所说的单片机不是微处理器MPU,而是把一台收音机的全部功能集成于一体的集成收音机芯片,集成电路也叫Chip,ZN414芯片是收音机单片机的雏形,到上世纪80年代末发展到了巅峰,单片机内部集成了FM/AM数字调谐高频头、中放、鉴频、立体声解码,AM同步检波等功能,按现在流行的术语叫片上系统(SOC),即一个芯片就是一个完整的系统。SONY公司ICF-7600,德生公司的PL-660/680收音机中就用了这种芯片,这个芯片也成了单片收音机的绝唱。

中波收音机中的三大干扰

中波收音机中有三大干扰:同频干扰,镜频干扰和邻频干扰。严格地说应该是超外差式接收机中存在着这三种干扰,而直放式和零中频接收机中只有同频干扰和邻频干扰,而没有镜频干扰。
同频干扰是频率资源不够引起的,全世界12000多个中波发射台共享120个频道,每个频道中挤了100个电台。好在地球的表面积足够大,同频电台的地波覆盖范围没有重合,白天大家相安无事,互不干扰。但到了晚上,天波传播距离遥远,同频电台的覆盖范围就会重叠,引起干涉衰落、混台或一片噪声。同频干扰也是对付敌台的重要手段,在场强上压制住敌台,敌台信号受同频强信号叠加而抵消,只能听到强台的干扰声,过去是用音频噪声调制载波进行干扰,现在则是用民乐丰收锣鼓。收音机中对同频干扰没有好办法,只能旋转磁棒方向降低干扰信号。
镜频干扰是超外差式接收机特有的干扰。如果用高中频混频,比本振频率高一个中频的信号也能变频成中频进入接收机;如果用低中频混频,比本振频率低一个中频的信号同样能进入接收机。这个干扰频率与接收频率在本振频率的高低两边对称分布,就像照镜子一样故称镜频干扰或镜像干扰。镜频干扰的效果就是混台,同时会听到两个电台的声音,有时一大一小,有时大小相同。对付镜频干扰的有效手段是二次变频,把一中频频率提高到高于广播频段的上限频率,使镜频远离中频带宽,像频干扰就被拒之门外,例如PL-880收音机,一中频频率是55.845MHz,高于短波高端频率(30MHz)。另一种方法是用多中频频率,例如PL-550收音机就是用455kHz和450kHz两个中频,遇到混台可改变中频避开镜像干扰,但效果没有二次变频好。
中波属于幅度调制,60%的能量集中在载波上,上下边带各聚积了20%的能量,如果相邻频道的边带落入某一边带就会形成干扰。邻频干扰分上边带干扰、下边带干扰和双边带干扰三种类型,大部分情况是一个边带受到干扰,上下边带同时受到干扰的概率很小。镜频干扰和邻频干扰的听感都是混台,但前者是不失真的混台,后者声音失真的混台。同步检波是对付一个边带受到邻频干扰的有效手段,在上边带受到干扰时就抛弃它只解调下边带;下边带受到干扰则解调上边带。有同步检波功能的收音机有上、下边带选择按钮,当发生混台时切换到上边带或下边带,总能找到没有干扰的一个边带。同步检波的声音听感如同单边带广播,声音单薄,音量小,音调怪怪的,远没有双边带解调的音质好。
我用过的收音机中同步检波功能最好的机器是HAM-2000,比Sony公司的ICF2010和Grundig公司的S700好得多,能与顶级的专业接收机相媲美。1983年我DIY了一个万能检波器,能解调双边带、上边带、下边带、窄带调频、CW信号等,亲身体验了一下单边带和双边带的声音区别。

远程接收的乐趣

地球大气层受太阳辐射影响,形成电子密度随高度变化的电离层,距离地面越高,电子密度越大,不同密度的电离层对不同频率的电磁波有吸收和在折射作用。吸收使电波衰减,折射使电波传播路径逐渐弯曲,最后转向地面,从而把电波折射到更远的地面。对中波来说,白天距离地面低的D层电离层对天波有吸收作用,天波很弱,主要靠地波传播;夜间D层电离层基本消失,天波被更高的E层电离层反射到2000公里甚至更远的地面,使那里的DX爱好者收到了信号。
中波广播主要为本地听众服务,地域性强,内容丰富,很少带政治色彩。不像短波专门是针对敌对国家和地域设置的。于是中波DX成了异地他乡人们相互了解的窗口,引起了全世界DX爱好者的浓厚兴趣。DX是检验天线、接收设备和考验意志的活动。在城市里基本上不具备中波DX的条件,在人口稀少的农村和山区,DX条件要好得多,海边、岛屿则是DX的天堂。
进行DX活动天线最为重要,中波的频率范围是626.5~1606.5kHz,波长是479~187m,如果用偶极子水平天线,长度接近半公里;垂直天线能节约空间,效果理论上与偶极子天线效率相当,但要假设几百米高的垂直天线,工程上不可实现。更简单的方法是倒L型长线,条件允许可以长到上千米(兼作长波天线),没有条件可缩短到几十米。斯堪的那维亚半岛上的挪威、瑞典和芬兰地广人稀,广播文化发达,不少爱好者在海边拥有千米长的天线和顶级专业接收机,那里有漫长的冬夜,是DX中、长波广播的圣地。
第二重要的是接收机,全世界DX爱好者用的最多的是Yaesu牌专业接收机,其次是ICOM和Kewood接收机。普通的民用收音机灵敏度低,动态范围窄,接上室外天线后就发生过载,不能用于远程接收。我国的爱好者在上世纪80年代是用上海无线三厂曹锦馨先生设计的超动态、宽频带收音机进行远程接收,现在可用德生公司的HAM-2000接收机,这是一台价格相对低廉的入门级专业接收机,抗过载能力强,具有中波、短波、调频和航空波段,用于中波远程接收能用二次变频抑制像频干扰和同步检波抑制邻频干扰,收听效果不错,可惜现在已经停产了。
QSL卡是DX爱好者追求的目标。广播电台为了收集信号传播情况和听众对节目的评价,按国际惯例备有QSL卡,收到听众的收听报告后要及时回赠给听众一张精美的QSL卡,以确认收到报告。收听报告没有统一的格式,通常要记录下台名、频率、接收时间和内容片段等信息。QSL卡是一张专用纪念明信片,印有电台位置、广播频率、发射功率、电台建筑物、节目表等信息。广播爱好者收集各个电台的QSL卡如同集邮一样,大家都把得到更多国家和更远电台的QSL作为自己不懈努力的追求目标。在上世纪60~80年代中波DX活动的鼎盛时期,北欧有一个DX爱好者手里有500多张QSL卡。芬兰北部的拉普兰德有一个DX俱乐部,那儿建了一个10×1000的天线阵列,2007年11月10日18点钟,Jim Solatie先生用NRD 535接收机在那里收到了哈尔滨经济广播电台972kHz中波节目,信号强度中等,稳定时间1小时左右。
本世纪初互联网普及以后,不少有名的中、短波电台接连关闭,另一些电台则转入网络广播,并且继续回赠QSL卡。不过受互联网和智能手机冲击,DX活动逐年降温,队伍逐渐缩小,热情也远不如过去,但仍有不少人在这块阵地上执著地坚守和探索着。

DIY的天堂 

小时候不懂物理,收音机能听到百里外的人讲话真是不可思议的神话。无线电对所有的人都充满了诱惑力,人类的兴趣源于好奇心。在我的熟人和朋友圈中,有一半人小时候玩过矿石收音机,许多电子专家和工程师就是从DIY收音机为启蒙之物走上专业之路的。
中波虽属于射频波段,但频率不高,分布参数影响不大,是DIY的最佳频段。上世纪五十年代,主要DIY矿石收音机。到了六十年代,玩过矿石机的人自然就有向一灯、二灯乃至超外差式五灯收音机机迈进欲望,这是一场爬金字塔运动,塔尖是13SJ38J示波管电视机。财力是阻力,僮憬是动力,大部分人DIY到五灯收音机机就弹尽粮绝。我从小学五年级DIY成功矿石机,初中二年级完成晶体管来复式单管机,直到高中毕业才完成五灯机和6管晶体管收音机。那时不是没有时间,家庭作业没有现在的学生多,主要困难是没有钱买元件。除了省吃俭用,还要利用寒暑假打工,到火车站装卸食盐,高强度体力劳动一天才赚3角钱,一个暑假勉强能凑够买一个6P1电子管的钱。受条件限制,爬到塔尖的人犹如凤毛麟角。直到上大学遇到的导师也是一个无线电爱好者,才有机会在一个暑假里和导师一起DIY了两台示波管电视机。
上世纪五六十年代,世界处于冷战时期。在无线电器材管制的国家,在市面上是买不到收音机器材的,于是这些国家的城市的某个角落里,就有交换器材的沙龙。上大学的时候在学校图书馆的paдиo杂志上看到,在莫斯科歌剧院演出休息的间隙,飞行员们就聚集在休息厅里交换收音机元件,最受欢迎的是磁性天线、小型可变电容、复合电子管和高频晶体管,看来无线电爱好者是不问国籍和出身的。在中国无线电器材也受到管制,但并不严格,除了发射器材买不到外,一台收音机的元件还是容易凑齐的,难为人的主要是经济条件。
在中国规模最大、持续最久DIY活动是2P3收音机,严格地讲它只是一个塑料外壳。上世纪六七十年代是晶体管收音机的繁荣盛世,对业余爱好者来讲,DIY晶体管收音机最困难的事情是制作外壳,无论用硬纸板、三合板、有机玻璃和肥皂盒都做不出漂亮的外观。1976年上海塑料制品三厂生产了一个叫2P3的袖珍收音机外壳,贴上东方红标牌,既时髦又价廉物美,因此大受欢迎。一时间大江南北出现了工农兵、红卫兵、春雷、飞马等相同模具,不同颜色的外壳,它们都有一个共同的名字2P3。用2P3最适合DIY四管来复再生式收音机,六管超外差收音机虽然是DIY者心中的女神,但由于大部分爱好者手中的工具只有一把尖嘴钳,不能准确地调整中频频率和三点统调,成功者寥寥无几。2P3在上世纪的中国大地风行了20多年,到八十年代逐渐隐退,留在了现在年龄60~80岁一代老人的记忆中。
2014德生通用电器公司响应网友江湖大佬的倡议,用现代技术重新设计了2P3,用晶体管和陶瓷滤波器设计了变频和中放电路;用IC设计了低频电路,以精美的套机形式提供给广播爱好者。公司还组织了2P3收音机DIY大奖赛,一时间在全国各地的广播爱好者组织和人群中掀起了一股2P3怀旧DIY热潮,直至今天在广播爱好者论坛、德生电器、监控论坛、矿石收音机网等诸多网站仍能看到各地爱好者们写的文章,跟帖者和刷屏率都很高。在这次活动中,有的爱好者一口气焊了几十台2P3来体验DIY的乐趣。有一个老年爱好者购买了十台套机作收藏品,还经常拿出来摆弄,他对年幼的孙子讲:
“这是爷爷小时候最喜欢的玩具!”
“可是一点也不好玩!”
“等你长大了,读书的时候就好玩了。”
孙子脸上充满了迷惑,爷爷脸上却洋溢着快乐的笑容。

收藏家的乐园

自从有了无线电广播以来,100多年里全世界累加生产了约90亿台收音机,就算99%已经报废,现存的老旧收音机数量也有9千万台。这是一笔宝贵的财富,引起了众多收藏家的追逐。收藏一词的定义是后人有意识地对前人遗留下来的物品进行保存和研究。其实收藏的原动力是人类的怀旧情结和藏品的升值价值,纵观收音机收藏家基本上都是无线电爱好者。收藏是要花费时间、精力和金钱的。俗话说乱世黄金,盛世收藏。因为盛世时人不缺钱,只缺稀有的东西。改革开放以来,中国人空前富裕了,收藏家也多了起来。收藏物品与产品陈列不同,收藏是记录经典,藏品一定要是精品;产品陈列只是记录厂商的历史,展品是不分好坏的。收音机是电子产品,使用寿命很短,老化锈蚀过程很快,升值价值不大,不能与文物和书画相比。故收音机收藏家多数是有情怀的有钱人,如地产商,企业家等。歌德曾说过: “收藏家是最幸福和快乐的人。” 他们享受的幸福和快乐不是拥有,而是收藏过程中的艰辛和期盼。应该认识到物品是流变的,人生是短暂的,最终个人藏品的出路是流向后来的收藏家之手或者捐赠给博物馆。
中国无线电爱好者的收藏热潮始于改革开放以后,主要分布在东部地区,大约有100多人,知名收藏家有18人,在2010~2012年,上海国际音响GrandPrix大奖评委会陆续给其中的17人颁发了著名老收音机收藏家荣誉证书。
收音机收藏的最高境界是创办博物馆。中山•中国收音机博物馆成立于2005年5月18日,是中国首家以收音机为专题的特色博物馆,大部分展品是邱健球先生捐赠的。常熟星海无线电博物馆成立于2012年1月5日,是中国规模最大,精品最多的无线电博物馆,绝大多数展品是陆海宇先生购于国外收藏家之手。上海无线电博物馆成立于2017年11月8日,由上海仪电(集团)有限公司投建,藏品主要由沪上知名收藏家张明律先生捐赠。另外,华南理工大学,北京传媒大学也有颇具规模的无线电博物馆,主要藏品由企业家梁伟先生捐赠。

昙花一现的中波立体声

立体声具有方位感和临场感,比单声道有不可比拟的优点。1975年美国成立了全国调幅立体声广播委员会(NAMSRC),对各公司和组织提出的各种制式组织试验,1978~1979年,美国联邦通信委员会(FCC)先后批准了13家电台用5种制式(FM.AM、PM.AM、CPM、C-QUAM、ISB)进行试播,用市场竞争原则来判断优劣,到1982年市场上只剩下摩托罗拉的C-QUAM和KAHN的ISB。九十年代初,美国的4600个中波电台中有三分之一改造成了立体声广播电台,同一时期加拿大、墨西哥、智利、澳大利亚、西班牙、日本等十多个国家也从美国引进了中波立体声技术。1986年7月19日,浙江人民广播电台选用C-QUAM试播中波立体声。经过3年的试播,于1989年12月25日以浙江人民广播电台经济台正式开播,用FM94.7MHz和AM1530kHz同步广播,这是中国第一个中波立体声广播电台。
中波立体声的优点是明显的,覆盖范围几乎与单声道相同,不像调频立体声明显小于单声道。中波广播虽然频带窄,但实践证明150~5000Hz频宽的中波立体声听感效果与50~12000Hz调频单声道音质相当,而且更生动活泼。令人遗憾的是中波立体声生不逢时,受调频立体声、MP3播放器、电视和网络的冲击,刚刚起步就遇到挫折,终于昙花一现,很快就被人们遗忘了。

DSP收音机

DSP的原意是数字信号处理,把这种概念用在收音机上就是先把AM/FM射频信号混频成低中频信号,然后用带宽采样法由ADC转换成数字信号。接下来的处理流程全部用软件完成,检波、单边带、鉴频、立体声解码这些功能对DSP来讲犹如大学生做小学作业,用MATLAB就能轻松完成仿真设计。故DSP收音机属于软件无线电技术。
DSP收音机芯片的优势是外围电路极其简单。模拟单片收音机芯片还需要中周和陶瓷滤波器等选频器件,而DSP内部用数字滤波器。中周做到双调谐已经很费劲了,理论只是一个4阶带通滤波器;数字滤波器却能轻松做的几千阶,故DSP收音机的选择性远高于模拟芯片。FM波段本身具有门限效应,在DSP中ADC的分辨率已高于调频立体声信号的门限,故调频接收的效果好于模拟芯片。中、短波本身没有门限效应,但ADC有量化台阶,一旦弱信号电平低于ADC的最小台阶就完全被量化噪声淹没了,故DSP收音机的中、短波也有门限效应,灵敏度和弱信号接收效果不如传统收音机,这是它的最大弱点。德生的PL-880收音机把模拟前端和DSP结合起来,用增强弱信号的方法避开了DSP的缺点。
DSP收音机芯片由美国Silicon Labs公司独家提供的,该公司甚至把用DSP实现模拟收音机这种想法也申报了专利,不明白这种霸道的做法是否合法。多波段收音机芯片Si473x和Si48xx系列累计出售了一亿多片,汽车收音机芯片累计出售了三亿多片。最新的数字高清数字收音机芯片Si469x系列,能接收AM HD/FM HD/DAB/BAB+数字广播,还不能接收我国的CDR数字广播。

中波广播会停播吗?

无线电爱好者最担心的事情是中波广播会不会停播。因为从上世纪末开始,各种媒介在报道互联网快速发展时经常提到某某国家宣布到某某时间停播中、短波广播甚至调频广播。后来的事情证明这些报道不是空穴来风,2011年1月英国广播公司(BBC)停播了短波中文对华广播,2014美国之音(VOA)和亚洲自由广播电台(RFA)宣布放弃对华短波广播,这些对华广播了70多年的“敌台”陆续不复存在了,会不会有其它电台步其后尘?世博会期间也传说2015年中国将停播中波广播,现在是2018年仍未发现中波广播停播的迹象。
我国的实际情况是疆域辽阔,地形复杂,广播是人们获得政府政策的重要渠道,而中波是广播资源中的重要资源。中国的政策是中央、省、地、县四级办广播,全国虽然只有119座中波电台,却有5000部发射机。硬件设备从上世纪20年代的电子管C类射频放大,过渡到70年代的PWM脉宽调制固体发射机,到现在仍然是我国的主流广播设备,90年代引进了数字调制发射机,本世纪初引进智能数字发射机。软件资源上有2000多套节目,内容包含政治、经济、军事、体育、文艺、新闻、交通、天气等无所不有,中波广播覆盖了90%的人口,是政府宣传中央政策,团结全国各族人民的重要工具。我国民间约有2.5亿台收音机,主要分布在广大农村、山区和边疆,这些地区的中波广播信号质量较好,是人们获得外界信息的重要媒介。
上世纪末,美国FCC在调研中、短波前景时得出的结论是:在未来40年里,没有其它媒体,可以用相同的优点替代中、短波广播的效用。提出中、短波的未来出路是数字化,欧洲的RDM,美国的HD Radio,中国的CDR是世界三大数字广播标准。数字技术的启用能使中波广播脱胎换骨,达到调频甚至CD的音质,还会增加数据传输、交互等功能。因而担心中波广播停播至少在我们的有生之年是杞人忧天,但中波数字化的进展实在是太慢了。

城市里收听的苦恼

随着中国城镇化步伐的加快,全国有一半人口生活在城市中。在城市里收听中波要面对信号被杂波干扰和噪声淹没的困扰,产生干扰噪声的主要原因建筑屏蔽和工业干扰。
农村的建筑是砖拱结构,电波能穿过墙壁直达室内,虽然场强有损失,衰减一般都小于10dB。城市里的高层民居是框架或剪力板结构,为了防震,墙壁里布有高密度钢筋,对电波来说就是一个大铁笼,中波信号穿过这个屏蔽笼场强大约要衰减25~40dB。6层的砖拱结构对场强吸收要小的多。
工业干扰包括来自室外的远场干扰和室内的近场干扰。远场干扰如汽车火花塞、电车辫子、电力变压器、通信基站、对讲机、雷电等。近场干扰如家中的日光灯、微波炉、电冰箱、电视机、空调等家用电器。根据我观察和研究,家庭里最大的干扰源是开关电源,它广泛应用在LED驱动器、节能灯及日光灯电子整流器、手机充电器、WiFi路由器、平板电脑和台式电脑中。每个家庭中都有几个或十几个开关电源,也就有这么多干扰源。开关电源是一个广频谱干扰源,它的传导干扰从几十千赫到几十兆赫,不但干扰同一个电网中的其它电器,还严重污染了交流市电。辐射干扰则高达数千兆赫,覆盖了整个广播和电视波段。即使你家里关闭了所有的干扰源,小区邻居家产生的干扰也能经由交流电源线和穿透墙壁干扰到你家的收音机。更糟糕的是90%开关电源是山寨小厂生产的,EMI和安规不符合标准,使中波干扰更加雪上加霜。
对无线电爱好者来讲,面对干扰不能无所作为。我的做法是首先在市电入家之前加入市电滤波器,滤除传导干扰。其次是购买能通过安规和EMI的开关电源,当然价钱会贵得多。绝不要轻易相信广告和说明书的宣传,要委托EMI实验室或自己亲手测试。最简单的方法是把收音机设置到中波段,靠近开关电源,用听觉感受干扰的大小。要对比好的和差的,多试几个就会心中有数。这两件事情做好了,近场干扰环境就会改善许多。接下来要针对中波的远场干扰制作一个抗干扰室内天线。我在上世纪80年代出版的《晶体管收音机中的新技术》中就介绍过,中波的电场干扰远大于磁场干扰,那时我就制作了一个直径60公分的双回路环形调谐天线,这种天线只接受磁波而屏蔽电波,放置在窗台或阳台上,调整方向和谐振频率就能良好地收听中波广播。后来随着对电磁波认识的加深,在楼下埋了一个地线,在环形天线输出端增加了平衡-不平衡阻抗转换器,把转换器到收音机之间用高频电缆连接,电缆屏蔽层接地线。这样就等于给环形天线加了一个屏蔽网,大幅度净化了接收环境,基本上能够无干扰地享受本地的中波广播。如果要进行远程接收,需要一个鱼竿天线伸出窗外,把信号用磁感应方式与接地线的环形天线耦合,在晚上能收上海周围的省台中波广播,最远曾收到过陕西人民广播电台新闻台693kHz(300kW)和内蒙台人民广播电台汉语综合台675kHz(200kW)。

迎接数字化的明天

在电视、网络的强势冲击下,广播成了弱势媒体,数字化进程比电视和通信缓慢得多。音频信源赶上了数字化的快车,在语音识别、声音合成和高保真音乐三个领域走在前面,CD唱片,音频工作站,数字播音台已经广泛应用,音频主要落后在广播传输环节上。现在世界上有两种调幅数字广播技术DRM和HD Radio,DRM起源于欧洲,是专门针对中、短波的数字调幅广播而研发的标准,是在法国SkyWave2000和德国T2M两个标准的基础上发展起来的,与现行的调幅广播不兼容,目前在欧洲有70座电台正式播出。另外欧洲的调频数字广播DAB从1985年开播以来已经运营了30多年,覆盖面积超过90%。
HD Radio是美国的数字广播标准,针对FM广播和AM中波广播数字化无缝改造而开发的一种带内同频(IBOC)技术,它把数字信号插入模拟信号频带中,用普通收音机接收时把数字信号当作噪声处理,用数字收音机接收时则只解调数字信号,获得高质量的声音。HD Radio是私有技术,掌握在美国 iBiquity 公司手中,而且不对外公开细节。2014年美国有2100个广播电台安装了HD Radio发射机,共出售了900万台接收机。
2007年广科院已制定了中国数字音频广播系统CDR标准草案,在北京、广东相继启动了CDR调频波段数字音频广播示范网建设和运行。2011年12月,国家广电总局广播电视规划院发布《“十二五”广播影视科技发展规划》报告,明确提出要推进我国声音广播的数字化,建立适合我国国情、具有自主知识产权的数字音频广播体系。规划中的中国数字音频广播网建设,采取“三步走”策略,计划到2016年实现CDR 数字广播覆盖全国地级以上城市。现在已经过期2年了并未见实现,只在深圳建立了一个 “动听102 数字音乐台”。德生公司的数字收音机CDR-110已经小批量生产,用的是北京海尔集成电路设计有限公司的芯片Hi5216。
规划中的CDR数字广播也包含中、短波广播,但到现在未见标准出台。可见广播数字化的步伐是多么缓慢,如果继续爬行下去,我们这些上了年纪的无线电爱好者不知还有没有希望听到中国中波数字广播的声音。
                                    2018年5月4日于上海张江


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