1、1第二讲第二讲 音频处理技术音频处理技术 1.1.限制放大器限制放大器 2.2.音频处理器音频处理器 3.3.压缩扩张技术压缩扩张技术 4.4.预加重去加重技术预加重去加重技术2 广播系统的最大音频电压广播系统的最大音频电压Umax和最小音频电压和最小音频电压Umin之比，之比，称为动态范围，常以分贝表示，称为动态范围，常以分贝表示，即即3音频处理的目的：音频处理的目的：压缩节目的动态范围压缩节目的动态范围；防止过调制防止过调制；可以改善传输系统的信噪比可以改善传输系统的信噪比；67 图中图中RC为增益控制网络，为增益控制网络，Ec为直流门限电平为直流门限电平（即加到检波管板极上的直流负压）。
2、当限放输（即加到检波管板极上的直流负压）。当限放输出电压的峰值出电压的峰值Um低于低于Ec时，检波器被时，检波器被Ec封锁不起封锁不起作用，这时限放是一般的放大器，放大倍数（或作用，这时限放是一般的放大器，放大倍数（或称起限前固有放大倍数）不变。当限放输出电压称起限前固有放大倍数）不变。当限放输出电压的峰值的峰值Um大于大于Ec时，检波器二极管开始导通，二时，检波器二极管开始导通，二极管的整流电流对电容极管的整流电流对电容C充电，在一个极短的时间充电，在一个极短的时间内，电容内，电容C上得到一个直流电压上得到一个直流电压ec，由，由ec去控去控制压缩器中的变跨导元件或变阻元件，使音频通制压缩器
3、中的变跨导元件或变阻元件，使音频通路的放大倍数急剧下降，以维持输出电平在一个路的放大倍数急剧下降，以维持输出电平在一个几乎不变的数值上，达到压缩目的。几乎不变的数值上，达到压缩目的。8 限制放大器起限前的放大倍限制放大器起限前的放大倍数称为固有放大倍数，在固有放数称为固有放大倍数，在固有放大倍数开始变小的转折点称为起大倍数开始变小的转折点称为起限点。限点。910 图中的输出电压图中的输出电压Usc和输入和输入电压电压Usr都以分贝计。对应于发都以分贝计。对应于发射机射机90%调幅度的限放输出电压调幅度的限放输出电压的分贝数减去的分贝数减去40dB作为起限点输作为起限点输出电压的出电压的0dB，
4、对应的输入电压，对应的输入电压称为起限点的输入电压。称为起限点的输入电压。11 理想限放压缩器特点：起限点很明确；从理想限放压缩器特点：起限点很明确；从坐标原点到起限点之间的放大倍数是不变的，其坐标原点到起限点之间的放大倍数是不变的，其增益特性曲线是一条与横轴的夹角呈增益特性曲线是一条与横轴的夹角呈45的直线，的直线，也就是说，若输入音量增减几也就是说，若输入音量增减几dB，输出音量也增，输出音量也增减几减几dB；起限点以后，以分贝表示的限制特性；起限点以后，以分贝表示的限制特性曲线也是直线，但其与横轴的夹角很小，因此，曲线也是直线，但其与横轴的夹角很小，因此，即使输入音量大幅度增加，输出音量
5、却增加很小，即使输入音量大幅度增加，输出音量却增加很小，起到压缩作用；对不同频率的音频电压，理想起到压缩作用；对不同频率的音频电压，理想限放压缩器具有完全相同的限制特性；从音量限放压缩器具有完全相同的限制特性；从音量突然增大到开始起限压缩不能有延时。突然增大到开始起限压缩不能有延时。12 压缩比表示在起限点之后的压缩区域内，当压缩比表示在起限点之后的压缩区域内，当输出音量增加输出音量增加1dB时，对应的输入音量增加时，对应的输入音量增加xdB，则限放压缩比则限放压缩比=xdB/1dB 例例 测得某限放起限点的输入电压为测得某限放起限点的输入电压为24mV24mV，其，其输出电压为输出电压为14
6、V14V，当限放输出电压增加，当限放输出电压增加1dB时，其时，其输入电压测得为输入电压测得为140mV，求该限放的压缩比。，求该限放的压缩比。解解 输入电压增加的分贝数为输入电压增加的分贝数为 该限放的压缩比为该限放的压缩比为 1515dB/1 1dB dBx1583.5lg2024140lg2013 音频处理器采用压缩技术，提高音频处理器采用压缩技术，提高平均调幅度，扩大广播覆盖面积，平均调幅度，扩大广播覆盖面积，增加收听响度，改善边远地区的收增加收听响度，改善边远地区的收听效果，充分利用发射功率，提高听效果，充分利用发射功率，提高经济效益；采用预加重技术，在发经济效益；采用预加重技术，在
7、发射端对高音频进行提升，以弥补因射端对高音频进行提升，以弥补因收音机频带窄而引起的中波广播音收音机频带窄而引起的中波广播音域窄、音质闷的缺点，提高中波广域窄、音质闷的缺点，提高中波广播质量。播质量。1415 图中，输入阻抗变换器实际上图中，输入阻抗变换器实际上就是一个输入变压器，其输入阻抗就是一个输入变压器，其输入阻抗为为600600，输出阻抗为，输出阻抗为10K10K，音频，音频输入变压器将平衡输入变为不平衡输入变压器将平衡输入变为不平衡输出。输出。输出阻抗变换器由两级差动输输出阻抗变换器由两级差动输出放大器组成，作用是将不平衡输出放大器组成，作用是将不平衡输入变为平衡输出，输出阻抗为入变为
8、平衡输出，输出阻抗为600600。1617 图中，图中，A1A1为反相比例放大器为反相比例放大器，A2A2为倒相放大器，为倒相放大器，UsrUsr为输入电为输入电压，压，UscUsc为输出电压。为输出电压。srscURRU1211342scscURRU1819 图中，压缩器由可变增益控制单元图中，压缩器由可变增益控制单元G G和放大和放大单元组成，单元组成，G G单元送失真消除电路一个失真调整单元送失真消除电路一个失真调整信号，消除由于切削产生的谐波失真和互调失真信号，消除由于切削产生的谐波失真和互调失真。比较器的功能是完成幅度鉴别，确定起限电平。比较器的功能是完成幅度鉴别，确定起限电平。线性
9、检波器对比较器输出的方波电压信号进行。线性检波器对比较器输出的方波电压信号进行检波放大，去控制检波放大，去控制G G单元，调整压缩器增益。单元，调整压缩器增益。当输入信号电平低于起限电平时，比较器和当输入信号电平低于起限电平时，比较器和线性检波器均不工作，即强信号被压缩，弱信号线性检波器均不工作，即强信号被压缩，弱信号不压缩。预加重网络由电阻、电容并联构成，时不压缩。预加重网络由电阻、电容并联构成，时间常数为间常数为100100S S，实际就是一个高频提升网络。，实际就是一个高频提升网络。20使用音频处理器的效果使用音频处理器的效果：解决由于录制、交换、不同节目内容及解决由于录制、交换、不同节
10、目内容及使用不同的录放设备而引起的节目电平差异使用不同的录放设备而引起的节目电平差异较大的问题较大的问题；解决语言节目和音乐节目之间、录音磁解决语言节目和音乐节目之间、录音磁带和激光唱片之间的音量平衡；带和激光唱片之间的音量平衡；可对节目的微弱信号进行一定量的放大，可对节目的微弱信号进行一定量的放大，使之不被杂音淹没使之不被杂音淹没；扩大立体声广播覆盖范围。扩大立体声广播覆盖范围。21压缩器特性：压缩器特性：压缩器的功能压缩器的功能原理：原理：输入信号电平越低，放大器输入信号电平越低，放大器 增益越高，当信号电平高过某一增益越高，当信号电平高过某一定值时，增益为定值时，增益为0 0，信号继续增
11、大，信号继续增大时，增益为负，这样使节目的动时，增益为负，这样使节目的动态范围得到压缩。态范围得到压缩。11112rKUUU22扩张器特性：扩张器特性：扩张器的功能原理：扩张器的功能原理：输入信号电平越高，放大器输入信号电平越高，放大器增益越高，当信号电平低过某一增益越高，当信号电平低过某一定值时，增益为定值时，增益为0 0，信号继续下降，信号继续下降时，增益为负，这样使节目的动时，增益为负，这样使节目的动态范围得到扩张。态范围得到扩张。1112rKUUU2324 由图知，如果压缩器输入信由图知，如果压缩器输入信号电平的动态范围在号电平的动态范围在0-60dB 之之间，经间，经2:1压缩后，输
12、出信号电平压缩后，输出信号电平的动态范围将在的动态范围将在 0-30dB之间，之间，经经1:2扩张后，输出信号电平的动扩张后，输出信号电平的动态范围又变为态范围又变为0-60dB之间，即之间，即恢复了原状。恢复了原状。2526 由图可见，压缩器有两个通道，一个是节目由图可见，压缩器有两个通道，一个是节目信号通道，一个是控制信号通道。节目信号通道信号通道，一个是控制信号通道。节目信号通道的带宽为的带宽为100Hz-5300Hz100Hz-5300Hz，压缩器受鉴幅器的控制，压缩器受鉴幅器的控制，对节目信号进行，对节目信号进行2:12:1压缩。压缩器前的放大延时压缩。压缩器前的放大延时单元是为了避
13、免压缩器动作时产生过冲而设置的单元是为了避免压缩器动作时产生过冲而设置的，延迟时间取最低工作频率的一个周期，如最低，延迟时间取最低工作频率的一个周期，如最低工作频率为工作频率为100Hz100Hz，则延迟时间为，则延迟时间为10ms10ms。压缩器后。压缩器后的放大延时单元是为了配合系统电平和均衡节目的放大延时单元是为了配合系统电平和均衡节目通道与控制通道的延时差异而设置的。低通滤波通道与控制通道的延时差异而设置的。低通滤波器是将器是将5300Hz5300Hz以上的分量滤掉，以免影响控制通以上的分量滤掉，以免影响控制通道的正常工作。道的正常工作。2728 扩张器也分两个通道，低通扩张器也分两个
14、通道，低通滤波器将滤波器将5000Hz5000Hz以上频率滤掉，以上频率滤掉，扩张器受鉴频器控制，对节目信扩张器受鉴频器控制，对节目信号进行号进行1:2 1:2 扩张，恢复其动态范扩张，恢复其动态范围。围。29 对音频信号的处理都用预加对音频信号的处理都用预加重和去加重技术，目的是为了提重和去加重技术，目的是为了提高整个传输系统在还原音频信号高整个传输系统在还原音频信号时的信噪比。时的信噪比。30 预先提升音频信号的高音成预先提升音频信号的高音成份的措施称为预加重，能实现预份的措施称为预加重，能实现预加重的网络称为预加重网络。加重的网络称为预加重网络。将音频信号的高音成份进行将音频信号的高音成份进行相应的衰减，这种处理措施称为相应的衰减，这种处理措施称为去加重，能实现去加重的网络称去加重，能实现去加重的网络称为去加重网络。为去加重网络。31
