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无线音频技术讲解

作者:RFID世界网 收编 来源:泡泡网 2010-08-13 08:41:03

摘要:无线电波的应用,有很多方面,例如通信(电话、电视)、导航、数据传输、天文(射电天文望远镜)、动力、加热等。其中,指通过无线电波传播声音或其他信号的技术被称作无线电技术。

关键词:无线[275篇]  无线音频[0篇]  音频技术[0篇]  

  从广义的范围上讲,无线电广播是兴起最早的无线音频技术,而且应用也是最为广泛的,其中就包括我们熟悉的FM、AM等。而说到这些,就不得不提无线电。


无线电在早期的应用

  无线电,其全名应该是无线电波,是指在空气或者真空中传播的射频频段的电磁波。它对于电磁波频率的有一定的约束,其中上限为300GHz,而下限的没有限制。但一般情况下,使用时会有3KHz-300GHz、 9KHz-300GHz和10KHz-300GHz三种。

  至于波长,无线电波均超过1mm,远大于我们平时所说的可见光波长的范围。另外,根据波长的不同,又将其详细的划分为长波、中波、短波、超短波以及微波等等。

  无线电波根据波长的划分

  长波:    波长>1000m        频率3000Hz-300kHz
  中波:    波长100m-1000m    频率300kHz-3000kHz
  短波:    波长100m-10m      频率3MHz-30MHz
  超短波:  波长1m-10m        频率30MHz-300MHz, 亦称甚高频(VHF)波、米波
  微波:    波长1m-1mm,       频率300MHz-300GHz,

  至于无线电波的应用,有很多方面,例如通信(电话、电视)、导航、数据传输、天文(射电天文望远镜)、动力、加热等。其中,指通过无线电波传播声音或其他信号的技术被称作无线电技术。


发明的射电天文望远镜

  无线电技术的原理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象,通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。 通过解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的目的。

  而要说无线电在声音中的最早应用,那是在航海中,船员可以使用莫尔斯电报与陆地进行通信,并以电报声来传递各种信息。随后,无线广播于19世纪末诞生,并逐渐开始盛行,成为人们接收声音、接收各种信息的主要手段之一。

  无线电广播通常分为两种,即FM和AM。其中,FM的英文名为Frequency Modulation,翻译成中文就是调频,是一种调制方式。而调频广播就是以调频方式进行音频信号传输的,调频波的载波随着音频调制信号的变化而在载波中心频率(未调制以前的中心频率)两边变化,每秒钟的频偏变化次数和音频信号的调制频率一致,如音频信号的频率为1kHZ,则载波的频偏变化次数也为每秒1K次。频偏的大小是随音频信号的振幅大小而定。

  虽然原意是调频,但在日常生活中我们常用FM来代指调频广播。一般说来,调频广播频段在76-108MHz之间,而我国的调频广播的频段为87.5-108MHz。

  而AM的英文名为Amplitude Modulation,中文意为调幅,它也是一种调制方式,属于基带调制。其工作原理是,保持载波的频率不变,通过其震荡的幅度来传递信息,这正好与调频的原理相反。

  至于两者的优缺点,我们可以从下方的简要特点加以感受:

            FM                     AM

           调频                   调幅
    不易受干扰,音质好      音质一般,易受干扰
     支持双声道立体声        不支持双声道立体声
         带宽较宽               带宽比较窄
        发射功率小            发射功率较低
      调制、接收复杂            都比较简单

  可以说,两者各有优缺点。所以,其也各有自己的用武之地。不过,目前我们日常生活中见到的更多的还是FM。而且,城市内的广播多用FM,而国际短波广播、航空导航通讯则常用AM。

  接下来,我们来看红外技术。而在说它之前,我们必须先明白红外线是怎么样的一个东西。

  红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在0.75微米(μm)至1毫米之间,在光谱上位于红色光外侧。红外线具有很强的热效应,易于被物体吸收,通常被作为热源。另外,它的透过云雾能力比可见光强,在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途,俗称红外光。


太阳光谱

  红外线的发现

  公元1666年,牛顿发现光谱并测量出3900埃~7600埃(400nm~700nm)是可见光的波长。1800年4月24日,英国伦敦皇家学会(ROYAL SOCIETY)的威廉·赫歇尔发表太阳光在可见光谱的红光之外还有一种不可见的延伸光谱,具有热效应。

  他所使用的方法很简单,用一支温度计测量经过棱镜分光后的各色光线温度,由紫到红,发现温度逐渐增加,可是当温度计放到红光以外的部份,温度仍持续上升,因而断定有红外线的存在。

  红外线的划分

  说到红外线的划分,目前比较复杂,原因是使用者的角度不同,他们对于红外线频段的划分也是不同的。比如说,根据红外光谱划分的话,近红外应为1~3μm;而按照医学使用角度来划分,其所谓的近红外区为0.76~3μm。

  而我们所说的红外线划分,主要分为三个部分,即近红外线、中红外线和远红外线。其划分的范围大致如下:近红外线,波长为(0.75-1)~(2.5-3)μm之间;中红外线,波长为(2.5-3)~(25-40)μm之间;远红外线,波长为(25-40)~l000μm 之间。

  红外线无处不在(除非绝对零度)

  刚才,我们曾提到:红外线具有很强的热效应,易于被物体吸收,通常被作为热源。而实际上,自然界有无数的远红外放射源:宇宙星体、太阳、地球上的海洋、山岭、岩石、土壤、森林、城市、乡村、以及人类生产制造出来的各种物品等等。

  目前,我们可以肯定的一点是是:所有高于绝对零度(-273.15℃)的物质都可以产生红外线!其中,波长为 8~14μm的远红外线是生物生存必不可少的因素。而这段远红外线也有一个单独的名字,叫“生命光波。

  下面,我们再说红外线传输。刚才已经说了,红外线传输就是利用红外线为载体,来进行数据传输的已经技术。在这里,我们不得不提到红外线的两个特性,因为他们直接决定了红外线传输的使用环境!

  红外线的穿透力较弱

  一般说来,波长越长,则波的穿透力越弱。刚才,我们提到过:红外线比可见光穿透云雾的能力强。但现在,我们说的是穿透厚的障碍物。而这样一来,红外线传输就拥有了私密性。

  举个例子来说,如果我们在房间里的一间封闭屋子进行红外线传输。一般情况下,旁边屋子是无法截取到我们的红外线讯号的。而这种特性,决定了红外线传输比较适合于会议室、教室、卧室等场所。

  同时,红外线传输主要采用的是直线传播形态。所以,当有物体位于发射端和接收端中间的时候,传输即会受到影响。当然,它可以靠墙壁的反射来进行。这对于其它一些应用场景来说似乎还没太大问题,但对于音频来说是无法接收的,因为这样将会产生数据的延迟,进而导致声音的断断续续!


红外线最简单的应用:家电遥控器

  任何物体都可以发出红外线

  这点就很容易理解了,所有物体都可以发出红外线。那么,对于传输数据的红外线讯号来说,都可以产生干扰。不过,根据发热物体的不同,干扰有大有小。举个简单的例子,你在发射端和接收端之间放一个微波炉,或者是放一份热喷喷的饭菜,都会对相应信号产生重大的影响。

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