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序 號:221339 (電子世界)
標 題:中波廣播的魅力 (12650字)
發信人:pepper
時 間:2018/6/4 9:07:51
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從黑雁巖鐵塔到五大洲廣播電臺林立

1906年圣誕前夜晚上8點鐘,航行在大西洋船舶上的報務員們驚奇地聽到了從無線電報機中傳出圣經中的路加福音和小提琴協奏曲,這是人類歷史上的第一次無線電聲音廣播,是美國匹茨堡大學費登森教授進行的廣播實驗,地址是美國東海岸波士頓附近的海邊小鎮Brant Rock。由于海灘上到處是黑黝黝的石塊,遠處看去像大雁,故稱黑雁巖。經過100多年的風雨洗禮,128米高的發射鐵塔已不復存在了,只能從當時發售的紀念明信片上一睹英姿。鐵塔底座還在,鑲嵌有美國電氣和電子工程師協會(IEEE)和馬薩諸塞州廣播從業者協會頒發的兩塊紀念銅牌。
從此之后,廣播事業開始蓬勃發展起來。從1920年第一個廣播電臺在匹茲堡建立到現在不到100年時間,五大洲廣播電臺電臺林立,而且聲音從未中斷過。廣播起源于中波,后來才擴展的長波、短波和調頻,在所有的收音機上中波是必備的,即使只有一個波段,那一定是中波。中波廣播聲音優美,音質僅次于調頻,比短波和單邊帶好聽得多。上世紀末全世界共有12000多座中波電臺,僅美國就有5036座,歐洲有4000多座,我國有119座。還有數目更多的調頻臺和上萬座電視臺。
廣播是用點對面方式傳播信息,具有高效率和實時性,平常時期是政府宣傳政策和人民獲得信息和娛樂的工具。一旦遇到重大自然災害,例如地震和海嘯,災區基站損壞,市電中斷、道路不通變成信息孤島,電腦和手機就收不到信號,廣播就成了獲得外界信息的唯一工具。2008年5月12日汶川大地震發生后,廣電總局緊急采購了3萬臺收音機、5臺發射機、5臺發電機空運到災區進行現場報道,中國之聲創辦了《汶川緊急救援》特別節目,連續10天,全天24小時用中波、短波和調頻252個頻率不間斷向全世界播出抗震救災實況,充分顯示了廣播在重大突發性事件中的不可替代的宣傳作用。
中波廣播面臨的困難是頻率資源不夠用,國際電聯(ITU)規定中波廣播頻率是526.5~1606.5kHz,每個頻道帶寬10kHz,共容納120個頻道。劃分給中國的頻段是531~1602kHz,間隔9kHz,共119個頻道。全球12000多座中波電臺,平均每100個電臺公用一個頻道,雖然各國在頻率劃分上最大限度地考慮避免鄰頻干擾,并采用同步廣播技術和大、中、小功率結合的方法設置電臺。但各國為了自身的利益并不考慮鄰國的情況,最終必然導致嚴重的鄰頻干擾和同頻干擾。
在設計中波電臺覆蓋范圍時通常把地波傳播范圍設定為第一服務區,因為地波傳播衰減小,能形成一個穩定的服務區;把天波覆蓋范圍設為第二服務區,因為天波只能在夜間傳播,電波衰落大,信號不穩定。調頻廣播音質好,抗干擾能力強,但受地球表面曲率影響,傳輸距離只有20~30公里,離城市稍遠就收不到信號;而中波傳播距離遠,一般在300公里以上,在郊區和廣大農村接收效果良好,但在城市里受工業和家電干擾接收效果很差。廣播電臺采用了調頻與中波同時廣播方式,充分發揮各自的優勢。例如上海人民廣播電臺新聞頻率AM990/FM93.4,上海東方廣播電臺新聞綜合頻率AM792/FM104.5等等。這樣城里人聽調頻,郊區和廣大農村的人聽中波,大家都能快樂地享受廣播。

二十世紀最偉大的發明

人類在20世紀的發明很多,無線電、原子彈、抗生素、人造衛星,計算機、集成電路等等,細數下來至少有幾百項。其中無線電技術對人類歷史的進展影響最大,已經滲透到政治、經濟、軍事、科技、文化和人們日常生活的各個領域。這種說法的基本依據是人類感知外界的主要器官是耳朵和眼睛,基于無線電技術的廣播電視和移動通信擴展了人類的這兩個器官,使人有了千里眼和順風耳。人類在此基礎上才如虎添翼,快速高效地發展其它科技。例如人造衛星、核電站、宇宙勘測都離不開無線電技術的支持;而集成電路和電腦是為了處理電信號而產生的,也源于無線電。上世紀收音機是每個人的生活伴侶,到本世紀手機替代了收音機,而收音機和手機都是無線電技術的直接產物。
當然醫藥界不認同這種看法,他們認為抗生素是最偉大的發明,因為它延長了人的壽命和挽救了成千上萬個生命,生命才是最珍貴的。我不反對這種觀點,但我認為無線電技術會使生命變得更珍貴和更精彩。

歲月電波和廣播情懷

出生在上世紀中期之前的人是從小是聽著廣播長大的,兒童時代的小喇叭,中學時代的楊家將、水滸傳,大學時期的知識講堂,久而久之收音機成了最忠實的伴侶。家里的藏書再多也比不上廣播電臺的內容多,音樂、故事、體育比賽、新聞資訊應有盡有。我們這一代人有過上山下鄉的經歷,在農村收音機也叫戲匣子,勞累一天到了晚上,打開戲匣子,外面世界盡收眼底,偶爾也會悄悄的收聽一下“敵臺”,從反面了解國際形勢。雖然身居荒遠偏僻的農村,卻能做到秀才不出門,便知天下事。改革開放以后,白天忙于事業,晚上仍能從收音機中了解外界的滄桑巨變,只是討厭的廣告和賣藥的郎中充斥電波,嚴重影響的收聽的情緒和熱情。
光陰如箭,不知不覺從翩翩少年聽到兩鬢白霜,掐指算來收聽廣播已經六十多年了,是歲月電波培育了誠摯的廣播情感。最近幾年,直到許多熟悉的電臺停播了,才意識到收音機原本是一臺冰冷的機器,沒了電波它什么都不是。我們這些聽眾要好好感謝六十多年來辛辛苦苦辦廣播的人,是那些編輯、記者、播音員、工程師和在廣播電臺工作的全體人員,是他們的敬業和獻身精神才給聽眾帶來了享受廣播的快樂。

中國家庭的四大件之首

四大件又名三響一轉,是中國在20世紀50至60年代流行的一個名詞,是當時各個家庭所希望擁有的四件物品,它們分別是收音機、手表、自行車和縫紉機。這四大件伴隨著幾代人走過了曾經引以自豪,也使人潸然淚下的歷史,結婚時備不齊四大件,至少也得有兩三件去撐門面。縫紉機是新娘的最低嫁妝;收音機、手表則是新郎不丟面子的聘禮。因為那時的四大件既是衡量家庭富裕的標志,也是人們炫耀財富的資本。這個時期我國已能夠生產各種電子管和晶體管收音機,而且全部元件是國產的。電子管機從再生式兩燈機到超外差式五燈機,最多時有30多個品牌。晶體管機起點則更高,全部是先進的超外差式結構,絕大多數是標準的6管機,最多時有100多個品牌。即使是贈送外賓的高級收音機,只有個別元器件是從老大哥蘇聯那里進口來的,比現在手機的國產化率高得多。取得這些成就,是毛主席奉行獨立自主,自力更生政策的結果。我們這些六七十歲的老人,親身經歷過那個火紅的年代,每當回憶起那段歷史,心中既有無奈的枯澀也充滿了自豪和自信。

從單管機到單片機

收音機電路經歷了礦石機、電子管機、晶體管機、集成電路機和DSP五代大變化。礦石機中沒有有源器件,還談不上是真正的收音機。但在電子管沒有出現之前,火花發射機和粉末檢波接收機撐起了電報通信的大梁,從1900~1905年,滴滴噠噠的摩爾斯電報為航海和越洋通信立下了汗馬功勞,1906年,美國人德•福雷斯特發明了真空三極管之后,礦石收音機才見到了曙光,從只能檢波信號較強的等幅電報升級到能放大微弱的高頻信號和聲音,礦石機變成了收音機,發報機變成了電臺。在上世紀初,電子管是昂貴的器件,為了節省成本,人們設計了各式各樣只用一個電子管的收音機,簡稱一燈機或單管機,最出色的單管機用一只電子管完成了高放、再生、檢波和低放功能。這種結構傳承到晶體管單管機后性能更上一層樓,不用天地線就能裝在衣服口袋里移動收聽中波廣播,這種收音機叫來復式單管機,各國的無線電書刊上均有介紹。單管機不僅在全世界受到無線電愛好者的熱烈追捧,也受到一些廠家的青睞,1963年上海無線電九廠生產的636和1967年玩具十四廠生產收音機68-1是兩款經典的商品化來復式單管機,50多年過去了,現在仍然是收藏家夢寐以求的精品。
到了集成電路時代,世界上仍有多人懷念來復式單管機,1972年集成電路廠家設計了TO-92封裝形式的集成電路ZN414,外形和一個塑封晶體管相同,只有3個引腳,內部卻集成了4級高放和一級檢波,外圍電路更加簡單,接收性能也更好,相似的芯片還有MK484、TA7642、LMF501T、LA1050等。但在無線電愛好者心目中,大家懷念的仍舊是真正的來復式單管機。
本文所說的單片機不是微處理器MPU,而是把一臺收音機的全部功能集成于一體的集成收音機芯片,集成電路也叫Chip,ZN414芯片是收音機單片機的雛形,到上世紀80年代末發展到了巔峰,單片機內部集成了FM/AM數字調諧高頻頭、中放、鑒頻、立體聲解碼,AM同步檢波等功能,按現在流行的術語叫片上系統(SOC),即一個芯片就是一個完整的系統。SONY公司ICF-7600,德生公司的PL-660/680收音機中就用了這種芯片,這個芯片也成了單片收音機的絕唱。

中波收音機中的三大干擾

中波收音機中有三大干擾:同頻干擾,鏡頻干擾和鄰頻干擾。嚴格地說應該是超外差式接收機中存在著這三種干擾,而直放式和零中頻接收機中只有同頻干擾和鄰頻干擾,而沒有鏡頻干擾。
同頻干擾是頻率資源不夠引起的,全世界12000多個中波發射臺共享120個頻道,每個頻道中擠了100個電臺。好在地球的表面積足夠大,同頻電臺的地波覆蓋范圍沒有重合,白天大家相安無事,互不干擾。但到了晚上,天波傳播距離遙遠,同頻電臺的覆蓋范圍就會重疊,引起干涉衰落、混臺或一片噪聲。同頻干擾也是對付敵臺的重要手段,在場強上壓制住敵臺,敵臺信號受同頻強信號疊加而抵消,只能聽到強臺的干擾聲,過去是用音頻噪聲調制載波進行干擾,現在則是用民樂豐收鑼鼓。收音機中對同頻干擾沒有好辦法,只能旋轉磁棒方向降低干擾信號。
鏡頻干擾是超外差式接收機特有的干擾。如果用高中頻混頻,比本振頻率高一個中頻的信號也能變頻成中頻進入接收機;如果用低中頻混頻,比本振頻率低一個中頻的信號同樣能進入接收機。這個干擾頻率與接收頻率在本振頻率的高低兩邊對稱分布,就像照鏡子一樣故稱鏡頻干擾或鏡像干擾。鏡頻干擾的效果就是混臺,同時會聽到兩個電臺的聲音,有時一大一小,有時大小相同。對付鏡頻干擾的有效手段是二次變頻,把一中頻頻率提高到高于廣播頻段的上限頻率,使鏡頻遠離中頻帶寬,像頻干擾就被拒之門外,例如PL-880收音機,一中頻頻率是55.845MHz,高于短波高端頻率(30MHz)。另一種方法是用多中頻頻率,例如PL-550收音機就是用455kHz和450kHz兩個中頻,遇到混臺可改變中頻避開鏡像干擾,但效果沒有二次變頻好。
中波屬于幅度調制,60%的能量集中在載波上,上下邊帶各聚積了20%的能量,如果相鄰頻道的邊帶落入某一邊帶就會形成干擾。鄰頻干擾分上邊帶干擾、下邊帶干擾和雙邊帶干擾三種類型,大部分情況是一個邊帶受到干擾,上下邊帶同時受到干擾的概率很小。鏡頻干擾和鄰頻干擾的聽感都是混臺,但前者是不失真的混臺,后者聲音失真的混臺。同步檢波是對付一個邊帶受到鄰頻干擾的有效手段,在上邊帶受到干擾時就拋棄它只解調下邊帶;下邊帶受到干擾則解調上邊帶。有同步檢波功能的收音機有上、下邊帶選擇按鈕,當發生混臺時切換到上邊帶或下邊帶,總能找到沒有干擾的一個邊帶。同步檢波的聲音聽感如同單邊帶廣播,聲音單薄,音量小,音調怪怪的,遠沒有雙邊帶解調的音質好。
我用過的收音機中同步檢波功能最好的機器是HAM-2000,比Sony公司的ICF2010和Grundig公司的S700好得多,能與頂級的專業接收機相媲美。1983年我DIY了一個萬能檢波器,能解調雙邊帶、上邊帶、下邊帶、窄帶調頻、CW信號等,親身體驗了一下單邊帶和雙邊帶的聲音區別。

遠程接收的樂趣

地球大氣層受太陽輻射影響,形成電子密度隨高度變化的電離層,距離地面越高,電子密度越大,不同密度的電離層對不同頻率的電磁波有吸收和在折射作用。吸收使電波衰減,折射使電波傳播路徑逐漸彎曲,最后轉向地面,從而把電波折射到更遠的地面。對中波來說,白天距離地面低的D層電離層對天波有吸收作用,天波很弱,主要靠地波傳播;夜間D層電離層基本消失,天波被更高的E層電離層反射到2000公里甚至更遠的地面,使那里的DX愛好者收到了信號。
中波廣播主要為本地聽眾服務,地域性強,內容豐富,很少帶政治色彩。不像短波專門是針對敵對國家和地域設置的。于是中波DX成了異地他鄉人們相互了解的窗口,引起了全世界DX愛好者的濃厚興趣。DX是檢驗天線、接收設備和考驗意志的活動。在城市里基本上不具備中波DX的條件,在人口稀少的農村和山區,DX條件要好得多,海邊、島嶼則是DX的天堂。
進行DX活動天線最為重要,中波的頻率范圍是626.5~1606.5kHz,波長是479~187m,如果用偶極子水平天線,長度接近半公里;垂直天線能節約空間,效果理論上與偶極子天線效率相當,但要假設幾百米高的垂直天線,工程上不可實現。更簡單的方法是倒L型長線,條件允許可以長到上千米(兼作長波天線),沒有條件可縮短到幾十米。斯堪的那維亞半島上的挪威、瑞典和芬蘭地廣人稀,廣播文化發達,不少愛好者在海邊擁有千米長的天線和頂級專業接收機,那里有漫長的冬夜,是DX中、長波廣播的圣地。
第二重要的是接收機,全世界DX愛好者用的最多的是Yaesu牌專業接收機,其次是ICOM和Kewood接收機。普通的民用收音機靈敏度低,動態范圍窄,接上室外天線后就發生過載,不能用于遠程接收。我國的愛好者在上世紀80年代是用上海無線三廠曹錦馨先生設計的超動態、寬頻帶收音機進行遠程接收,現在可用德生公司的HAM-2000接收機,這是一臺價格相對低廉的入門級專業接收機,抗過載能力強,具有中波、短波、調頻和航空波段,用于中波遠程接收能用二次變頻抑制像頻干擾和同步檢波抑制鄰頻干擾,收聽效果不錯,可惜現在已經停產了。
QSL卡是DX愛好者追求的目標。廣播電臺為了收集信號傳播情況和聽眾對節目的評價,按國際慣例備有QSL卡,收到聽眾的收聽報告后要及時回贈給聽眾一張精美的QSL卡,以確認收到報告。收聽報告沒有統一的格式,通常要記錄下臺名、頻率、接收時間和內容片段等信息。QSL卡是一張專用紀念明信片,印有電臺位置、廣播頻率、發射功率、電臺建筑物、節目表等信息。廣播愛好者收集各個電臺的QSL卡如同集郵一樣,大家都把得到更多國家和更遠電臺的QSL作為自己不懈努力的追求目標。在上世紀60~80年代中波DX活動的鼎盛時期,北歐有一個DX愛好者手里有500多張QSL卡。芬蘭北部的拉普蘭德有一個DX俱樂部,那兒建了一個10×1000的天線陣列,2007年11月10日18點鐘,Jim Solatie先生用NRD 535接收機在那里收到了哈爾濱經濟廣播電臺972kHz中波節目,信號強度中等,穩定時間1小時左右。
本世紀初互聯網普及以后,不少有名的中、短波電臺接連關閉,另一些電臺則轉入網絡廣播,并且繼續回贈QSL卡。不過受互聯網和智能手機沖擊,DX活動逐年降溫,隊伍逐漸縮小,熱情也遠不如過去,但仍有不少人在這塊陣地上執著地堅守和探索著。

DIY的天堂 

小時候不懂物理,收音機能聽到百里外的人講話真是不可思議的神話。無線電對所有的人都充滿了誘惑力,人類的興趣源于好奇心。在我的熟人和朋友圈中,有一半人小時候玩過礦石收音機,許多電子專家和工程師就是從DIY收音機為啟蒙之物走上專業之路的。
中波雖屬于射頻波段,但頻率不高,分布參數影響不大,是DIY的最佳頻段。上世紀五十年代,主要DIY礦石收音機。到了六十年代,玩過礦石機的人自然就有向一燈、二燈乃至超外差式五燈收音機機邁進欲望,這是一場爬金字塔運動,塔尖是13SJ38J示波管電視機。財力是阻力,僮憬是動力,大部分人DIY到五燈收音機機就彈盡糧絕。我從小學五年級DIY成功礦石機,初中二年級完成晶體管來復式單管機,直到高中畢業才完成五燈機和6管晶體管收音機。那時不是沒有時間,家庭作業沒有現在的學生多,主要困難是沒有錢買元件。除了省吃儉用,還要利用寒暑假打工,到火車站裝卸食鹽,高強度體力勞動一天才賺3角錢,一個暑假勉強能湊夠買一個6P1電子管的錢。受條件限制,爬到塔尖的人猶如鳳毛麟角。直到上大學遇到的導師也是一個無線電愛好者,才有機會在一個暑假里和導師一起DIY了兩臺示波管電視機。
上世紀五六十年代,世界處于冷戰時期。在無線電器材管制的國家,在市面上是買不到收音機器材的,于是這些國家的城市的某個角落里,就有交換器材的沙龍。上大學的時候在學校圖書館的paдиo雜志上看到,在莫斯科歌劇院演出休息的間隙,飛行員們就聚集在休息廳里交換收音機元件,最受歡迎的是磁性天線、小型可變電容、復合電子管和高頻晶體管,看來無線電愛好者是不問國籍和出身的。在中國無線電器材也受到管制,但并不嚴格,除了發射器材買不到外,一臺收音機的元件還是容易湊齊的,難為人的主要是經濟條件。
在中國規模最大、持續最久DIY活動是2P3收音機,嚴格地講它只是一個塑料外殼。上世紀六七十年代是晶體管收音機的繁榮盛世,對業余愛好者來講,DIY晶體管收音機最困難的事情是制作外殼,無論用硬紙板、三合板、有機玻璃和肥皂盒都做不出漂亮的外觀。1976年上海塑料制品三廠生產了一個叫2P3的袖珍收音機外殼,貼上東方紅標牌,既時髦又價廉物美,因此大受歡迎。一時間大江南北出現了工農兵、紅衛兵、春雷、飛馬等相同模具,不同顏色的外殼,它們都有一個共同的名字2P3。用2P3最適合DIY四管來復再生式收音機,六管超外差收音機雖然是DIY者心中的女神,但由于大部分愛好者手中的工具只有一把尖嘴鉗,不能準確地調整中頻頻率和三點統調,成功者寥寥無幾。2P3在上世紀的中國大地風行了20多年,到八十年代逐漸隱退,留在了現在年齡60~80歲一代老人的記憶中。
2014德生通用電器公司響應網友江湖大佬的倡議,用現代技術重新設計了2P3,用晶體管和陶瓷濾波器設計了變頻和中放電路;用IC設計了低頻電路,以精美的套機形式提供給廣播愛好者。公司還組織了2P3收音機DIY大獎賽,一時間在全國各地的廣播愛好者組織和人群中掀起了一股2P3懷舊DIY熱潮,直至今天在廣播愛好者論壇、德生電器、監控論壇、礦石收音機網等諸多網站仍能看到各地愛好者們寫的文章,跟帖者和刷屏率都很高。在這次活動中,有的愛好者一口氣焊了幾十臺2P3來體驗DIY的樂趣。有一個老年愛好者購買了十臺套機作收藏品,還經常拿出來擺弄,他對年幼的孫子講:
“這是爺爺小時候最喜歡的玩具!”
“可是一點也不好玩!”
“等你長大了,讀書的時候就好玩了。”
孫子臉上充滿了迷惑,爺爺臉上卻洋溢著快樂的笑容。

收藏家的樂園

自從有了無線電廣播以來,100多年里全世界累加生產了約90億臺收音機,就算99%已經報廢,現存的老舊收音機數量也有9千萬臺。這是一筆寶貴的財富,引起了眾多收藏家的追逐。收藏一詞的定義是后人有意識地對前人遺留下來的物品進行保存和研究。其實收藏的原動力是人類的懷舊情結和藏品的升值價值,縱觀收音機收藏家基本上都是無線電愛好者。收藏是要花費時間、精力和金錢的。俗話說亂世黃金,盛世收藏。因為盛世時人不缺錢,只缺稀有的東西。改革開放以來,中國人空前富裕了,收藏家也多了起來。收藏物品與產品陳列不同,收藏是記錄經典,藏品一定要是精品;產品陳列只是記錄廠商的歷史,展品是不分好壞的。收音機是電子產品,使用壽命很短,老化銹蝕過程很快,升值價值不大,不能與文物和書畫相比。故收音機收藏家多數是有情懷的有錢人,如地產商,企業家等。歌德曾說過: “收藏家是最幸福和快樂的人。” 他們享受的幸福和快樂不是擁有,而是收藏過程中的艱辛和期盼。應該認識到物品是流變的,人生是短暫的,最終個人藏品的出路是流向后來的收藏家之手或者捐贈給博物館。
中國無線電愛好者的收藏熱潮始于改革開放以后,主要分布在東部地區,大約有100多人,知名收藏家有18人,在2010~2012年,上海國際音響GrandPrix大獎評委會陸續給其中的17人頒發了著名老收音機收藏家榮譽證書。
收音機收藏的最高境界是創辦博物館。中山•中國收音機博物館成立于2005年5月18日,是中國首家以收音機為專題的特色博物館,大部分展品是邱健球先生捐贈的。常熟星海無線電博物館成立于2012年1月5日,是中國規模最大,精品最多的無線電博物館,絕大多數展品是陸海宇先生購于國外收藏家之手。上海無線電博物館成立于2017年11月8日,由上海儀電(集團)有限公司投建,藏品主要由滬上知名收藏家張明律先生捐贈。另外,華南理工大學,北京傳媒大學也有頗具規模的無線電博物館,主要藏品由企業家梁偉先生捐贈。

曇花一現的中波立體聲

立體聲具有方位感和臨場感,比單聲道有不可比擬的優點。1975年美國成立了全國調幅立體聲廣播委員會(NAMSRC),對各公司和組織提出的各種制式組織試驗,1978~1979年,美國聯邦通信委員會(FCC)先后批準了13家電臺用5種制式(FM.AM、PM.AM、CPM、C-QUAM、ISB)進行試播,用市場競爭原則來判斷優劣,到1982年市場上只剩下摩托羅拉的C-QUAM和KAHN的ISB。九十年代初,美國的4600個中波電臺中有三分之一改造成了立體聲廣播電臺,同一時期加拿大、墨西哥、智利、澳大利亞、西班牙、日本等十多個國家也從美國引進了中波立體聲技術。1986年7月19日,浙江人民廣播電臺選用C-QUAM試播中波立體聲。經過3年的試播,于1989年12月25日以浙江人民廣播電臺經濟臺正式開播,用FM94.7MHz和AM1530kHz同步廣播,這是中國第一個中波立體聲廣播電臺。
中波立體聲的優點是明顯的,覆蓋范圍幾乎與單聲道相同,不像調頻立體聲明顯小于單聲道。中波廣播雖然頻帶窄,但實踐證明150~5000Hz頻寬的中波立體聲聽感效果與50~12000Hz調頻單聲道音質相當,而且更生動活潑。令人遺憾的是中波立體聲生不逢時,受調頻立體聲、MP3播放器、電視和網絡的沖擊,剛剛起步就遇到挫折,終于曇花一現,很快就被人們遺忘了。

DSP收音機

DSP的原意是數字信號處理,把這種概念用在收音機上就是先把AM/FM射頻信號混頻成低中頻信號,然后用帶寬采樣法由ADC轉換成數字信號。接下來的處理流程全部用軟件完成,檢波、單邊帶、鑒頻、立體聲解碼這些功能對DSP來講猶如大學生做小學作業,用MATLAB就能輕松完成仿真設計。故DSP收音機屬于軟件無線電技術。
DSP收音機芯片的優勢是外圍電路極其簡單。模擬單片收音機芯片還需要中周和陶瓷濾波器等選頻器件,而DSP內部用數字濾波器。中周做到雙調諧已經很費勁了,理論只是一個4階帶通濾波器;數字濾波器卻能輕松做的幾千階,故DSP收音機的選擇性遠高于模擬芯片。FM波段本身具有門限效應,在DSP中ADC的分辨率已高于調頻立體聲信號的門限,故調頻接收的效果好于模擬芯片。中、短波本身沒有門限效應,但ADC有量化臺階,一旦弱信號電平低于ADC的最小臺階就完全被量化噪聲淹沒了,故DSP收音機的中、短波也有門限效應,靈敏度和弱信號接收效果不如傳統收音機,這是它的最大弱點。德生的PL-880收音機把模擬前端和DSP結合起來,用增強弱信號的方法避開了DSP的缺點。
DSP收音機芯片由美國Silicon Labs公司獨家提供的,該公司甚至把用DSP實現模擬收音機這種想法也申報了專利,不明白這種霸道的做法是否合法。多波段收音機芯片Si473x和Si48xx系列累計出售了一億多片,汽車收音機芯片累計出售了三億多片。最新的數字高清數字收音機芯片Si469x系列,能接收AM HD/FM HD/DAB/BAB+數字廣播,還不能接收我國的CDR數字廣播。

中波廣播會停播嗎?

無線電愛好者最擔心的事情是中波廣播會不會停播。因為從上世紀末開始,各種媒介在報道互聯網快速發展時經常提到某某國家宣布到某某時間停播中、短波廣播甚至調頻廣播。后來的事情證明這些報道不是空穴來風,2011年1月英國廣播公司(BBC)停播了短波中文對華廣播,2014美國之音(VOA)和亞洲自由廣播電臺(RFA)宣布放棄對華短波廣播,這些對華廣播了70多年的“敵臺”陸續不復存在了,會不會有其它電臺步其后塵?世博會期間也傳說2015年中國將停播中波廣播,現在是2018年仍未發現中波廣播停播的跡象。
我國的實際情況是疆域遼闊,地形復雜,廣播是人們獲得政府政策的重要渠道,而中波是廣播資源中的重要資源。中國的政策是中央、省、地、縣四級辦廣播,全國雖然只有119座中波電臺,卻有5000部發射機。硬件設備從上世紀20年代的電子管C類射頻放大,過渡到70年代的PWM脈寬調制固體發射機,到現在仍然是我國的主流廣播設備,90年代引進了數字調制發射機,本世紀初引進智能數字發射機。軟件資源上有2000多套節目,內容包含政治、經濟、軍事、體育、文藝、新聞、交通、天氣等無所不有,中波廣播覆蓋了90%的人口,是政府宣傳中央政策,團結全國各族人民的重要工具。我國民間約有2.5億臺收音機,主要分布在廣大農村、山區和邊疆,這些地區的中波廣播信號質量較好,是人們獲得外界信息的重要媒介。
上世紀末,美國FCC在調研中、短波前景時得出的結論是:在未來40年里,沒有其它媒體,可以用相同的優點替代中、短波廣播的效用。提出中、短波的未來出路是數字化,歐洲的RDM,美國的HD Radio,中國的CDR是世界三大數字廣播標準。數字技術的啟用能使中波廣播脫胎換骨,達到調頻甚至CD的音質,還會增加數據傳輸、交互等功能。因而擔心中波廣播停播至少在我們的有生之年是杞人憂天,但中波數字化的進展實在是太慢了。

城市里收聽的苦惱

隨著中國城鎮化步伐的加快,全國有一半人口生活在城市中。在城市里收聽中波要面對信號被雜波干擾和噪聲淹沒的困擾,產生干擾噪聲的主要原因建筑屏蔽和工業干擾。
農村的建筑是磚拱結構,電波能穿過墻壁直達室內,雖然場強有損失,衰減一般都小于10dB。城市里的高層民居是框架或剪力板結構,為了防震,墻壁里布有高密度鋼筋,對電波來說就是一個大鐵籠,中波信號穿過這個屏蔽籠場強大約要衰減25~40dB。6層的磚拱結構對場強吸收要小的多。
工業干擾包括來自室外的遠場干擾和室內的近場干擾。遠場干擾如汽車火花塞、電車辮子、電力變壓器、通信基站、對講機、雷電等。近場干擾如家中的日光燈、微波爐、電冰箱、電視機、空調等家用電器。根據我觀察和研究,家庭里最大的干擾源是開關電源,它廣泛應用在LED驅動器、節能燈及日光燈電子整流器、手機充電器、WiFi路由器、平板電腦和臺式電腦中。每個家庭中都有幾個或十幾個開關電源,也就有這么多干擾源。開關電源是一個廣頻譜干擾源,它的傳導干擾從幾十千赫到幾十兆赫,不但干擾同一個電網中的其它電器,還嚴重污染了交流市電。輻射干擾則高達數千兆赫,覆蓋了整個廣播和電視波段。即使你家里關閉了所有的干擾源,小區鄰居家產生的干擾也能經由交流電源線和穿透墻壁干擾到你家的收音機。更糟糕的是90%開關電源是山寨小廠生產的,EMI和安規不符合標準,使中波干擾更加雪上加霜。
對無線電愛好者來講,面對干擾不能無所作為。我的做法是首先在市電入家之前加入市電濾波器,濾除傳導干擾。其次是購買能通過安規和EMI的開關電源,當然價錢會貴得多。絕不要輕易相信廣告和說明書的宣傳,要委托EMI實驗室或自己親手測試。最簡單的方法是把收音機設置到中波段,靠近開關電源,用聽覺感受干擾的大小。要對比好的和差的,多試幾個就會心中有數。這兩件事情做好了,近場干擾環境就會改善許多。接下來要針對中波的遠場干擾制作一個抗干擾室內天線。我在上世紀80年代出版的《晶體管收音機中的新技術》中就介紹過,中波的電場干擾遠大于磁場干擾,那時我就制作了一個直徑60公分的雙回路環形調諧天線,這種天線只接受磁波而屏蔽電波,放置在窗臺或陽臺上,調整方向和諧振頻率就能良好地收聽中波廣播。后來隨著對電磁波認識的加深,在樓下埋了一個地線,在環形天線輸出端增加了平衡-不平衡阻抗轉換器,把轉換器到收音機之間用高頻電纜連接,電纜屏蔽層接地線。這樣就等于給環形天線加了一個屏蔽網,大幅度凈化了接收環境,基本上能夠無干擾地享受本地的中波廣播。如果要進行遠程接收,需要一個魚竿天線伸出窗外,把信號用磁感應方式與接地線的環形天線耦合,在晚上能收上海周圍的省臺中波廣播,最遠曾收到過陜西人民廣播電臺新聞臺693kHz(300kW)和內蒙臺人民廣播電臺漢語綜合臺675kHz(200kW)。

迎接數字化的明天

在電視、網絡的強勢沖擊下,廣播成了弱勢媒體,數字化進程比電視和通信緩慢得多。音頻信源趕上了數字化的快車,在語音識別、聲音合成和高保真音樂三個領域走在前面,CD唱片,音頻工作站,數字播音臺已經廣泛應用,音頻主要落后在廣播傳輸環節上。現在世界上有兩種調幅數字廣播技術DRM和HD Radio,DRM起源于歐洲,是專門針對中、短波的數字調幅廣播而研發的標準,是在法國SkyWave2000和德國T2M兩個標準的基礎上發展起來的,與現行的調幅廣播不兼容,目前在歐洲有70座電臺正式播出。另外歐洲的調頻數字廣播DAB從1985年開播以來已經運營了30多年,覆蓋面積超過90%。
HD Radio是美國的數字廣播標準,針對FM廣播和AM中波廣播數字化無縫改造而開發的一種帶內同頻(IBOC)技術,它把數字信號插入模擬信號頻帶中,用普通收音機接收時把數字信號當作噪聲處理,用數字收音機接收時則只解調數字信號,獲得高質量的聲音。HD Radio是私有技術,掌握在美國 iBiquity 公司手中,而且不對外公開細節。2014年美國有2100個廣播電臺安裝了HD Radio發射機,共出售了900萬臺接收機。
2007年廣科院已制定了中國數字音頻廣播系統CDR標準草案,在北京、廣東相繼啟動了CDR調頻波段數字音頻廣播示范網建設和運行。2011年12月,國家廣電總局廣播電視規劃院發布《“十二五”廣播影視科技發展規劃》報告,明確提出要推進我國聲音廣播的數字化,建立適合我國國情、具有自主知識產權的數字音頻廣播體系。規劃中的中國數字音頻廣播網建設,采取“三步走”策略,計劃到2016年實現CDR 數字廣播覆蓋全國地級以上城市。現在已經過期2年了并未見實現,只在深圳建立了一個 “動聽102 數字音樂臺”。德生公司的數字收音機CDR-110已經小批量生產,用的是北京海爾集成電路設計有限公司的芯片Hi5216。
規劃中的CDR數字廣播也包含中、短波廣播,但到現在未見標準出臺。可見廣播數字化的步伐是多么緩慢,如果繼續爬行下去,我們這些上了年紀的無線電愛好者不知還有沒有希望聽到中國中波數字廣播的聲音。
                                    2018年5月4日于上海張江


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