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移频器
阅读:381时间:2018-06-14 09:22:44

移频器是高质量扩声系统的一个附属设备,可以用它来将放声信号的频率作少量偏移,以减少声反馈,从而提高整个系统的传声增益。移频器的频率偏移一般只有几赫,这样在放声时可以基本保持原来音色而不会被听众所觉察。

简介

  移频器也是用来抑制声反馈现象的设备,与声反馈抑制器不同的是,它是对扬声器送出的声音信号的频率进行提升(移频)处理,使声频增加5Hz(或3Hz、7Hz),使其相对于原话筒声音的频率发生偏移,无法构成正反馈,也就不会产生声反馈现象。
  与声反馈抑制器相同,移频器在扩声系统中也是串联在调音台与压限器之间或并接在调音台上。
  由于移频器的低频调制畸变较大,因此它只适用于以语音为主要内容的扩声系统;而声反馈抑制器畸变小,可用在音乐扩声系统中。

运用方法

  在扩声系统中用来抑制声反馈的除了反馈抑制器外,还用到移频器。移频器的接法与反馈抑制器一样,接在调音台与压限器之间。移频法降低声反馈的基本概念是用偏移频率的方法破坏反馈声和原始信号同相的条件。在扩声系统中,回路增益超过0dB,系统就产生振荡。因此,放大器的最大允许增益取决于传输响应的最大峰值,相应于最高峰值的回路增益必须低于0dB。有了移频以后,反馈系统的振荡条件就取决于传输响应的平均增益。只要反馈系统的平均增益低于0dB,它的工作状态仍然是稳定的。所以移频法允许增加的增益近似等于房间稳态传输响应上极大增益与平均增益之差,大约为10dB。最佳的移频量等于传输响应上各峰与相邻谷之间的平均距离,因为这时在增益峰值产生的多余能量迅速在谷值处被吸收,最佳频移最大约为4/T,其中T为房间内混响时间。更大的移频量,例如超过7Hz,人耳就能觉察到,影响扩声质量。
  实现移频的方法有好几种,常见移频器用的是单边带调制方法。它使输入信号经过调制和解调,如果两个载频保持给定的频偏,就可以使输出信号在频率轴上偏移。这种移频器的优点是简单、稳定和可靠。获得移频△f的移频器框图如图8-9所示。从前级放大器送来的频率为庀的信号加到调制器,调制器输出经过放大后用带通滤波器取出频率为f0+fe的上边带信号,其中载频fe1(以及fe2)由晶体振荡器供给。上边带信号经解调器解调,用低通滤波器取出频率为f0+fe1-fe2的有用信号,它在频率轴上的偏移量为△f=fe1-fe2,为3~8Hz。调制器一般都采用平衡线路,以抑制载频信号并简化带通滤波器的设计。

移频原理

  在标准布喇格腔中,传播的声波会由于光弹效应而在晶体中形成一个可变折射率光栅。当与声波传播方向成某一角度的频率为ω0的光经过该光栅时,就会发生衍射,如图7.10(a)所示。同时,光波频率产生ωa的移动,ωa为声波频率。其相对于入射角的衍射角由光波长λ0和声波长λa确定。并满足sinθ=λ0/λa用一个与角度有关的空间滤波器就可以把衍射光束从初始载波中分离出来。这种器件类似于单边带的移频器,其典型工作频率范围是40~1000MHz。
  如果频率为ω0的载波和频率为叫ω0+ωa或ω0-ωa的偏移波是光纤的导模,那么在光纤中也可得到类似的声光作用。声波长λa应满足△β=2π/λa,其中△β是载波和频率偏移模的传播常数差。这个条件完全确定了声波频率ωa2πva/λa(va是声波波速)和偏移频率。这两类模可以是高双折射光纤的两个相互正交的偏振模,也可以是双模光纤中的两个横向空间模(LP01和LP11)。
  模1中激励的光波与传播中的声波相互作用。并耦合到模2,这时频率发生大小为声波频率的偏移。第一个模滤波器保证模2中的任何初始能量不能进入相互作用区。沿着光纤继续往下传播,模2中便包含了频率偏移成分,并经第二个模滤波器从模1中分离出来。而模1中剩下的是未发生频率偏移的成分。当声波与光波同向传播时,从快模(传播常数较小)到慢模(传播常数较大)的耦合会导致频率的向上偏移;而从慢模到快模耦合或者声波与光波传播反向时,则发生频率的向下偏移。
  声能转换器和在作用长度内的声波数N限制着以最佳值ωa(ωa=va△β)为中心的声频率的变化范围△ωa(△ωa/△ωa〈1/N),即频率偏移的变化范围。而开关速度则受声波通过作用长度的时间限制。

应用

  单边带移频器已应用在光纤传感器外差法检测的信号处理及开关上。光纤移频器的一个特别引人注目的应用是光纤陀螺仪的闭环工作。块料光学器件移频器(如标准布喇格晶体)难于应用在光纤回路中,原因是它们难于校正和缺乏机械稳定性。这里讨论的移频器只包括那些光波保持在光纤中传播的移频器。
  移频器的重要参数随应用不同而不同。对于陀螺仪而言,要求高载波和像边带抑制能力(考虑惯性导航应优于60dB)和1~2MHz的频率调节范围。对光学开关而言,则要求快的开关速度和高开关率。然而,不管何种应用,高的转换效率总是必要的。

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