附加问题-广播背后的科学

无线电广播是如何工作的?我们收到了来自最新一期《裸体科学家秀》的很多问题,下面是一些额外的问题……
12月18日

无线电广播是如何工作的?这周我们一定很关注你,因为我们有更多的问题可以放在《裸体科学家秀》里!这里是额外的部分…

在这一集里

1950年的电视

为什么恶劣天气会改变数字信号?

克里斯-约翰,你怎么看罗伊的天气状况和信号变差的问题?

好吧,这是专门针对电视的,但是是的,它又回到了数字“货架因素”。这是什么?在模拟世界中,随着信号强度的增加,信号会变得越来越好,直到你得到一个完全无噪声的信号。

在数字世界里,你得到完美的信号,直到突然,你的解码器说,信号有点弱,我无法理解它。数字电视有三种状态。你要么有完美的画面,可能信号很小;然后你会得到一个非常边缘的信号,这意味着图像被分割了,它变成了块状,像素化,声音对着你唧唧喳喳;或者你什么也得不到。问题就在于这三种状态。

所以,它告诉我,你从一个相当边缘的信号开始。你可以用任何方法来做一个更强的信号,这样当你遇到恶劣的天气条件,风把你的天线吹来吹去什么的时候,你就有了更多的回旋余地。

广播

我需要多长时间才能收到无线电信号?

约翰:这在很大程度上取决于所涉及的传输链。这取决于无线电台本身是否数字化,是否有数字音响台、数字处理放大器和通往发射台的数字传输线。所有这些都会增加延迟。

通常情况下,我想说的是,对于一般的广播电台来说,你将谈论的是少于50毫秒的时间。如果你有一个完全模拟的无线电台输入数字电路,可能会更少。

如果它是一个模拟无线电台,将模拟线路馈送到发射机,这当然是模拟的,有一个模拟音频处理器,延迟几乎为零。

为什么无线电台不干扰?

约翰-这取决于我们讨论的频率。正如我之前提到的,在欧洲,中波大约有120个频道可供使用。这一切都是国际间的协调,所以一些国家有一个高功率发电站的首选频率,然后其他国家可以再次使用这些频率,但只能在低功率下使用。

举个例子,如果我们用英国的中波广播5台,它有两个主要频率,693和909千赫兹。这些都是高功率频道,所以每个频率上可能有6个发射机,在不同的频道上,用一些填充物可以覆盖整个英国。这意味着这些频率可以被其他国家使用,比如法国南部或西班牙,只要它们不干扰国家服务。

就本地无线电而言,我们在中波上使用的几乎所有本地无线电频率都是重复使用的频率。换句话说,另一个国家有这些频率作为它的高功率分配我们被允许在不干扰的基础上使用它。意思是,我们不能干涉他们。这并不是说他们不能干扰我们因为他们是主要的用户正如我之前说的,天黑后的问题,天波传播意味着很多时候,你可能在听诺福克电台的855千赫兹,你可以听到背景中很强的西班牙电台。

我们如何定位无线电发射机?

约翰-事实就是这样。如果你在两个功率相似的发射器中间,即使我们同步发射器使它们完全处于同一相位并且音频被延迟以便它们同时到达发射器,你仍然会遇到一种情况你会得到可怕的相位失真。

我们如何处理这个问题的一个很好的例子是无线电4长波它有三个发射机,一个在伯明翰附近的德罗伊维奇,一个在格拉斯哥和爱丁堡之间的韦斯特格伦,一个在苏格兰因弗内斯附近的伯黑德。所有这些都以198千赫兹的频率工作。他们所做的就是控制音频延迟,这样他们就可以在几乎没有人口的中心制造一个混乱的区域。

所以,如果你要把韦斯特格伦和德罗伊维奇的区别开来,糊状物区往往在坎布里亚附近。但是如何处理这个问题就是在那个区域放一个中波填充器,这样尽管你得到了可怕的无线电长波信号,你得到了一个中波替代。同样地,韦斯特格伦和伯黑德之间的延迟是被操纵的,这样沼泽地区就在苏格兰的高地上,那里的人口非常少。克里斯:那调频网络广播呢?他们在全国不同地区使用不同的频率来避免这个问题,不是吗?我注意到,当我开车从这个国家的一个地方到另一个地方时,我会一直收听同一个网络广播节目,但我那台漂亮的收音机在旅途中会在两个地方之间调到一个稍微不同的频率。

约翰-没错。每个国家网络在调频拨盘上占用大约2.2兆赫的空间。5个国家广播电台1 2 3 4和经典调频。他们每个人都有超过2兆赫的时间来规划国家网络。这包括很多高功率的发射机覆盖了大部分人口中间还有很多低功率的发射机,但它们必须在不同的频率上因为我之前说过,这是一个模拟系统。如果你有两个相同频率的发射器,它们不能同时到达接收器,你就会得到失真和各种讨厌的噪音。这就是FM上的处理方法。

谁决定DAB比特率?

John:在Eureka 147项目启动的早期,他们的计划是提供256kb的高质量服务,可能会有一个折衷方案是192kb。困难在于商业上,这并没有使它变得有吸引力,因为我们在调频拨号上可以看到的频道并不多。为了使数字广播更具吸引力,他们希望有更多的电台,特别是在商业领域。因此,在有限的带宽下实现这一目标的方法是降低每个站点的比特率,直到你可以挤进更多的信道。DAB的一个优势就是你可以动态地控制电台使用的带宽。例如,当radio 5 Live有一个特别的5 Live Sports Extra时,他们会改变5 Live的比特率。同样,在DAB上进行的第4电台调频通常也会有一定的比特率,但是当第4电台在DAB上的长波版本的早晨服务停止时,或者在广播《今日议会》时,比特率就会被压缩,并进入单声道,这样你就可以最大限度地选择可用的带宽。

是的,质量确实因站而异。有些电台仅使用64千比特,这并不会产生令人愉快的效果。它将你限制在单声道,旧的mpeg编码,它在这些比特率下表现不佳。不过,我还想跟你们说点别的,那就是DAB +,这是一种可以使用更低比特率并获得合理音质的方法,但英国并没有采用它。

克里斯:为什么不呢?

问题是向后兼容性。如果你的收音机是2008年之前买的,很有可能它无法解码DAB +。所以那些诚心诚意买了DAB收音机的人会发现他们无法接收到DAB +电台。当然,我们拖得越久,它就变得越困难,因为越来越多的人买了可能不兼容的电视机。其他国家也在考虑这一点,并推出DAB plus,但这是因为他们在推出DAB方面并不领先。我可以给你们一个freeview HD和freeview的对比。如果你有一个免费观看框,你不能解码免费观看高清。然而,免费观看高清盒子将解码基本的免费观看。

调频带宽将用于什么?

约翰:嗯,如果这一切都能顺利进行的话——把大多数的广播收听转移到数字广播上,我们指的主要是DAB——这确实能腾出FM波段的空间。到目前为止,我们所说的是,地方广播电台如果负担不起DAB,小型社区电台也一样,就像小型广告一样,他们将继续使用FM。

克里斯-但是一个国家数字广播电台的执照不是很贵。这只是关于-我前几天和别人谈论过这个问题-他们说这是关于Ã?在英国,获得全国DAB执照需要50万英镑。目前,人们花在FM牌照上的钱要比这多得多。

约翰:嗯,我不认为规模较小的广播电台是这样的。我说的是城市范围的电台,预算非常紧张,只有3到4名员工,有点像商业版的社区电台,当然,它基本上是在自愿的基础上运行的。他们只是没有资金去做。他们曾尝试在一些地区使用当地的DAB多路复用,但他们发现成本过高,听众人数也不是很多。

克里斯:这很有趣,不是吗?每个人都为调频而奋斗,现在调频将成为穷人的收音机,现在,每个人都想收听调频。我们预计,它们都将转向数字化,这意味着你将在未来利用这种能力进行更低预算的运营。

约翰-这是个奇怪的发展,是的。这与模拟电视关闭的模式完全不同,在模拟电视关闭的模式中,数字红利显然是可以支付的。我们的意思是,他们能够重新使用以前在模拟世界中需要的一些频率,而这些频率在数字世界中不再需要,这将使我们能够推出例如4G,不同频段的无线无线电麦克风等等。在87.5兆赫和108兆赫之间的调频频段,很难看出它在传统模拟广播之外有什么商业价值。

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