调载技术及其通信方法

专利名称：调载技术及其通信方法
技术领域：
本发明涉及一种无线电通信技术现有无线电通信技术的缺点很多。在调幅通信方面，大家知道，已调幅波的频率为载波频率与调制信号频率相加、减的上、下边频。这种技术的双边带通信，占用的频带宽度为最高调制信号频率的两倍。在传送信号频率较高的通信中，占用的频谱资源很多。例如一套电视节目的传送，占用的频谱资源大约相当于中波广播频段的8倍，这种通信技术已经不适应今后大量发展通信的需要。这种通信技术受既定占用带宽的限制而未能实行兼容调幅立体声、兼容立体电视和高清晰度电视的播送接收，也未能实行消噪抗干扰的调幅通信。从另一方面来说，现有调幅技术，不带信号的等幅载波占了发射功率的大部分能量。在调幅系数达100％时，两个边频带的能量一共只占1/3，功率利用率很低。对调频通信来说，虽然可以在接收机用限幅法消除噪声，但调频通信占用的带宽比调幅通信更宽，频谱利用不经济。而且由于接收机的通频带很宽，在信号微弱而达不到限幅点时，噪声干扰就特别严重(因为噪声与带宽成正比)……现有通信缺点诸多，都归根于调制技术的落后。
本发明为解决现有通信的诸多问题而设计出一种新的调制技术。这技术是把信号调入载波。由载波发生幅度变化去携带信号，而不是由上下边频携带信号，故称之“调载”技术。本技术的调幅效果，只发生幅度变化，不发生频率变化，调幅波的频率为载波原频率，这是一种不占带宽的技术。显然，本技术与现有调幅技术效果不同之处在于现有技术调幅波发生频率变化，本技术调幅波不发生频率变化。就这个意义来说，本技术效果与现有技术效果相反。现有调幅技术已经实践应用约100年，本技术突然与现有技术效果相反而问世，定必很容易使人疑惑，以致毅然否定。因为本技术效果与现有技术效果相反，似乎可以说，既然现有技术实践证明成立，本技术就不成立。其实两种技术的成立各有因由，详见下面讲解。
现在先把调幅的幅度变化与频率变化联系宇宙万物变化规律去说明问题。大家知道，宇宙万物变化有两种类型量变和质变。联系到现有调幅技术，其中的幅度变化属于量变，频率变化属于质变。例如，中波与超短波，前者高空的电离层能把它反射回到地面，后者不能回到地面，这说明不同频率的电波其性质是不同的，因此可以说频率的变化属于质变。大家也知道，量变不引起质变是万物的普遍规律，量变超越极限点要发生质变，这是特殊规律，普遍规律的例子很多，例如我们的生活用品罐子里的花生油、瓶子里的洗发精、水池里的水……都随花费而减少，随补充而增加，它们没有随数量的增减而发生质变。特殊规律的例子，如原子弹的爆炸，是量变到达一定程度而发生质变。在数学范畴中，多与少的变化，属于量变，有与无的变化属于质变。即数量的变化到0值，属于质变。宇宙间尚未发现只要量变则随之而质变的事物，有的是量变超过极限点而发生质变的事物。宇宙万物的这些规律，首先启发了笔者坚信可以在极限内实行不变频的调幅，就受这种启发的推动而努力，笔者终于找出现有技术调幅波发生频率变化的根源和找到实现本发明的根据。
现有技术调幅为何变频，本技术调幅为何不变频，这个问题，下面将结合万物变化规律和电路原理作详细的讲解。
为了便于说明问题，先对电子的活动分清什么是量变、质变。无疑，电压的起伏(即强弱变化)，属于量变，正与负的变化(电流方向变化或称极性变换)，属于质变。
为了便于解释现有技术的调幅为何发生频率变化，现在先结合

图1以大信号混频为例，描述变频工作原理。图(a)和图(b)给出时间为1秒的两个不同频率的信号电压，υ1、υ2，其中υ1有8个周期的波形，υ2有10个周期的波形，在0至t1这段时间内，两个信号的极性相同，相加的振幅大于单个信号的振幅，由于υ1的频率较低，它的相位越来越滞后于υ2、t1之后，相加的振幅变得越来越小，在t2至t3这段时间内，两个信号的极性基本上相反，相加的振幅小于单个信号的振幅。过了t3之后，两个信号从极性相反向极性相同变化，在t4至t5之段时间内，两个信号的极性又变得基本一致，相加的振幅又大于单个信号的振幅。图(C)给出υ1＋υ2的波形。图(C)可以看出，相加后的信号幅度一阵大，一阵小，在1秒钟内，由最大变至最小，再由最小至最大，一共重复两次，这是两个信号频率之差，叫做差拍。综上描述，图(C)波形的产生，是两个信号进行极性变换，周期性地转换同向与反向而形成的。换言之，这是信号进行极性变换的结果。如果υ1υ2两个信号是加到非线性元件上，例如加至一个晶体管的输入端，并使晶体管的静态工作点处于截止点附近(也就是处于特性曲线区域内)，于是υ1＋υ2为负值的期间，基极电流为0，便得到图(d)所示的波形。把电流i分解，可以分出一个如图(e)所示的波形i1，i1的频率等于υ2与υ1之差，为2赫。i1为差频电流。另外还有和频电流，图上不容易明显地看出来。电流i1是图(C)波形加至非线性元件上获得的，这说明，和与差的变频，是两个信号在非线性元件的特性曲线区域内进行极性变换的结果。
联系到调幅过程的变频，事实上，“大信号”混频情况下，晶体管的工作状态类似于发射结控制调幅情况下晶体管的工作状态。从效果上说，调幅情况和变频情况都产生两个输入信号本身的频率及其和频与差频等。在调幅时，我们选取其中频率较高的载波和两个边频，而混频时则只选取其中一个边频《和频或差频》。谢元清籍义忠编的《晶体管高频电路》下册第263页第9行写道“调幅和混频的区别仅在于输出端的选频电路不同”。这说明现有技术的调幅与混频工作相同，都是两个信号在非线性元件的特性曲线区域内进行极性变换的结果，对调幅的变频来说，是载波与调制信号进行极性变换的结果。
为了证明上述论断正确，现以大众熟识的一种调幅电路，根据技术员应该懂得的调幅原理，绘出大众理解的，调制信号为有极性变换和无极性变换的调幅波波形，比较两种调幅结果。图2是大众熟识和懂得其工作原理的环形平衡调幅器。大家懂得，这种调幅电路的调幅工作，是利用元件(二极管)的开关功能，由载波电压控制D1D2与D3D4按载波的周率轮流开关，以转移载波的频率特性，把调制信号电压转换为载波的振幅电压。此调幅电路在没有调制信号输入时，载波的输出为0，因此调幅波的振幅电压等于调制信号电压。但由于图a与图b的调制信号性质不同，调幅的结果不同。请先看图a的调制信号，这是有极性变换的调制信号，T1T7T13为调制信号进行极性变换的过O点。请看图b的调制信号，它的电压曲线任何时候都处在横坐标的上方，都属正向电压，它的变化总是正向电压的起伏，这是无极性变换的信号。请先看图b调幅波的波形，包络线形状符合调制信号波形，可以直接用包络检波检到信号。对照输入的载波，任何时候都遵循原载波的电流方向，可知已调幅波的频率与原载波频率相同，达到调载目的。现在看图a调幅波，它的包络线形状不符合调制信号波形，不能直接用包络检波检到信号，这是大众熟识的抑载调幅波。大家知道，抑载调幅波的频率是载波频率与调制信号频率相加、减的上、下边频，调幅波变了频。请看它的变频是从何处产生，通过观察可见，在T7处起，输出的载波与输入载波反相，可知调幅波的变频是在T7处产生，而T7是调制信号进行极性变换的过O点，这说明调幅波的变频是调制信号进行极性变换的结果。大家也知道，我们看到的图2a的调幅波，实际是上下边频的平均频率，该波形是上下边频的合成波形，我们可以用选频电路取得上边频或下边频。为了便于说明问题，现以图3把图2a的调幅波放大，在横坐标的两侧画出虚线A、A′。若以虚线A为横坐标，可见T7的电压点离开横坐标，T6至T8的电压值都处在横坐标的同一侧，T6至T8的电压合成一个失真的负半周电压，这与原输入载波相比，少了半周电压。调制信号的一个周期有两次过O点，总共少了一周电压，减少的周数与调制信号的周数相等，新生的频率等于载波频率减调制信号频率，这就是调幅波的下边频。若以A′为横坐标，可见T7电压点处在T6与T8的电压点的另一侧，T6至T8期间出现两个失真的负半周电压和一个失真的正半周电压，这与原输入载波相比，多了半周电压，调制信号的一个周期总共多了一周电压，增加的周数与调制信号周数相等，新生的频率等于载波频率加调制信号频率，这就是调幅波的上边频。图a的调幅波如果输入调谐于下边频的选频电路，由于其谐振频率较低，T7急速的电压变化受调谐电路的控制，把T6至T8的电压拉平，经过电路的“整形”，获得不失真的下边频。图a调幅波如果输入调谐于上边频的选频电路，由于其谐振频率较高，适应T7的电压急变，使T7电压保持处于正向，经过电路的“整形”，获得不失真的上边频。
看图可知，图2a的调幅之所以发生频率变化，是因为调制信号进行极性变换的时刻改变了输出的载波电压方向。上面已经指出，极性变换属于质变，因此可以说，现有技术的调幅效果随调制信号的质变而质变(频率变化)。
综上所述，调制信号的极性变换，是造成调幅波发生频率变化的根源，因此，要实现不变频的调幅，必须把调制信号化为无极性变换的信号，使调幅过程消失如图1的混频作用，即消除载波和调制信号同向与反向的周期性转换过程和消除如图2a由于调制信号电压方向改变而改变载波电流方向的过程。
实现图2b所示的调幅，可把图中的m点接电源正极，n点接npn型三极管的集电极，基极加适当的偏流，把基极作为调制信号的输入点(见图4)。看图可见，图4与通常环形平衡调幅器不同之处，是多接一个三极管，这三极管的任务是把调制信号化为无极性变换的信号，使加到调幅器n点的信号只有电压的起伏，没有极性的变换。
为了便于后面数学推导，现在特别指出，图4调幅器如果电路元件是理想的，在没有调制信号输入时(调制信号的输入点未加电压时，即图4的基极未加偏流时)，尽管输入的载波足够强，调幅器输出的载波为0。但若基极加上偏流，这就相当于加入了稳定值的调制信号，这时候有载波输出。加偏流之目的是使调幅波包络线符合调制信号波形，确保不失真。
现在针对图4的调幅推导出本技术调幅波数学表达式。先引用文献看现有技术调幅波瞬时值表达式如何立式。请看下面摘录的，中国电子学会编的《无线电爱好者读本》中册第105页第20行至第26行的文字和表达式“……当调制信号aF(t)为0的时刻，(调幅器输出的)载波振幅A(t)仍为Af，所以调幅波包络线的瞬时值应为A(t)＝Af(t)＋aF(t)，那么，调幅波的瞬时值表达式就应该是a(t)＝A(t)sinωot＝(Af＋aF(t))sinωot……”，可见现有技术的调幅波瞬时值表达式存在载波振幅Af和调制信号aF(t)两项，之所以存在Af一项，是因为调制信号为0时调幅器有载波输出。本技术的调幅上面已经指出，调制信号为0时，没有载波输出，因此本技术表达式应据上式减去第二等号右边括号内的Af(这里首先说明现有技术数学表达式不适用本技术领域，读者不能拿现有技术数学表达式为“据”，去否定本技术调幅效果)。由于上式的aF(t)为调制信号，因此如果用AV代表图4通过三极管加到n点的调制信号电压，就应该用AV代入上式第二等号右边括号内的aF(t)。按所说的理由，把上面引用的现有技术表达式减去括号内的第一项，代入括号内的第二项，得本技术调幅波瞬时值表达式a(t)＝AVsinωot，式中AV为调制信号电压。现补充说明，上述引用文献是用AFsinΩt作调制信号代入aF(t)的，其代入是正弦交流电。必须郑重指出，本技术的代入式不能与现有技术代入式对调，因为两种技术的调制信号性质不同。其中无极性变换的本技术调制信号，只有单向的电压变化，没有电流方向的变换，不具备交流电的特性。两调制信号的性质不同，明显表现于绝对值和瞬时值不同。以图2的T1、T7、T13为例，其中图a的调制信号为0值，图b的调制信号为正电压的中间值，而不是0值。既然调制信号的性质不同，那就必须分别用符合其调制信号性质的代入式代入aF(t)。本技术的调制信号只有电压变化，没有电流方向的变换，因此本技术调幅波瞬时值表达式应该用仅代表电压的AV代入aF(t)，不能用既含振幅AF也含角频率Ω的AFsinΩt代入。由于代入式应该不同，这再次说明现有技术数学表达式不适用本技术领域，不能把现有技术数学式表达的调幅效果强加于本技术。
为了讲解深透，须针对图2a图2b所示的两种调制信号再作一番解释。请先看图2c，这是调制信号的原始信号。图a图b所示的两种调制信号，是由图c原始信号转变或的电信号。请看图c所示的原始信号波形，T4为波峰(最大值)，T10为波峪(最小值)，T1、T7、T13为波腰(中间值)。请看图b的电信号，该信号以正电压出现，T4为最大值，T10为最小值，T1、T7、T13为中间值，符合原始信号波形。请看图a的电信号，貌似符合图c原始信号的波形，实质不符合原始信号波形。这电信号T4为正电压的最大值，T10为负电压的最大值，T1、T7、T13为0值(最小值)，而不是中间值。图a的电信号是不符合原始信号波形的变质失真的信号。图a的调幅波之所以不能直接用包络检波检到信号，因为这是失真信号的调幅波。图a明显可以看到，调制信号的变质(失真)，对调幅带来两个恶果一、包络线不符合原始信号的波形；二、调幅波发生了质变(频率变化)。下面将提供一个实验结果再证明这一点。大家知道，图a调幅波加入等幅载波之后，可以用包络检波检到信号。为什么？因为加入的等幅载波电压与同向的调幅波电压相加，与反向的调幅波电压相减，把T1、T7、T13的调幅波电压值提高到中间值，把T10幅度最大的反向调幅波降到最小值，使包络线形状符合原始信号的波形。加入的等幅载波起到矫正失真的作用。因此凡用有极性变换的信号去调幅，调幅波都必须有等幅载波的分量相混合，结合调幅电路和调幅波数学式来说，调幅电路必须有原等幅载波输出，数学表达式必须有原等幅载波的成分及加号。调制信号为无极性变换的调幅，由于无需等幅的载波迭加，电路设计就应该使无调制信号输入时(调制信号的输入点未加电压时)，无等幅的载波输出，数学表达式就无等幅载波的成分，无加法运算符号。上述由调制信号变质失真造成的第一个恶果可以靠保留原等幅载波去矫正，但调幅波变了频的恶果则无法补救，因此必须用无极性变换的信号去调幅，这可以一举解决两个问题，实现我们的目的。
上面两种调幅技术的数学式表明，现有技术的调幅为(载波与调制信号的)能量相加，本技术的调幅为能量转换，即把调制信号电压转变为载波的振幅电压。显然，图2a的调幅也是能量转换，其调幅波数学表达式也应该没有原等幅的载波成分，但调制信号是有极性变换的交流电，因此数学式应该有其调制信号的振幅(AF)和角频率(Ω)，因为振幅与角频率是交流电三要素中的基本要素，上面引用文献第105页第27行的现有技术数学表达式就是用AFSinΩt作调制信号代入aF(t)的，这样，图2a调幅波的数学式除了含电压性质的AF之外，比本技术数学式多了SinΩt的成分。图2a的调幅波就因此而成为(ωo＋Ω)和(ωo-Ω)的上下边频。
综上所述，调载技术的特征在于用无极性变换的调制信号实行调幅。调幅工作程序，先把调制信号化为无极性变换的信号，再把无极性变换的信号电压输入调幅电路转变为载波的振幅电压。电路中有把调制信号化为无极性变换的信号的装置。
根据上面的解释，可以说，有极性变换的调制信号是存在量变(电压起伏)和质变(极性变换)的信号。无极性变换的信号只有量变，没有质变。但上面已经用数学观念指出，量的变化到达0值就是质变。因此必须指出，无极性变换的电压起伏如果降到0值，就是发生了质变。这就是量变到一定程度，要发生质变的万物特殊规律。就由于这样，实验证明，图4的调幅工作，如果输入基极的调制信号过强，使调制信号负半周输入期间，一段时间(如图5的T9到T11这段时间)，三极管集电极电流为0，即调制信号变质失真(这实际是超100％的调幅)，于是调幅波就变频，成为上下边频。这就充分证明调幅效果随调制信号的质变而质变(频率变化)。由此说明，只要调制信号变质失真，调幅波就变频。因此特别提醒读者，在实践中应控制调制深度不许进入变频状态。上述实验结果证明，调幅度达100％为不发生频率变化的极限点。称之调幅“变频临界点”。
按上述工作原理，可以实施的调载电路很多，现举三例，见图6、图7、图8，其中图6为最佳的实施图。这些电路，作为技术员，经阅上面讲解，应理解和能够实施，现不描述其调幅工作。其中图6和图7均由二极管担任开关工作，转移载波的频率特性，三极管的任务是把调制信号化为无极性变换的信号。图8由npn型三极管担任开关工作，转移载波的频率特性，由pnp型三极管担任把调制信号化为无极性变换的信号。按上述工作原理，也可以组成无需线圈变压器的调载电路(略)，因此可以使用晶体滤波器，实现通信器材微型化。也可以不利用元件的开关功能去实行调幅，适用于任何高频的调幅工作。
调载技术可以实行兼容调幅立体声广播接收。大家知道，世界科技界已经为实现中波立体声广播而做了很多研究工作。早在1926年，美国电报电话公司就提出过正交调制方案，到七十年代中期，美国又提出过贝拉制、卡恩制等五种方案。1984年，中国华南工学院和南京工学院也对一些中波调幅立体声广播制式做过试验，一直未得到完满效果。之所以无法实现，归根结底是因为调幅广播既定占用带宽太窄。以1978年11月23日起，全世界中波调幅广播统一规定频道间隔为9KHZ来说，接收机通频带必须窄于9KHz，这样，就是现有技术的单声道广播，也不能传送频率较高的音频信号，现有调幅广播已经因此而缺少频率较高的声音，在音质方面比不上调频广播丰富，何能完满实行两路信号的播送接收？显然，调载技术由于不占带宽，可以在任何窄带中传送任何高频的信号，本技术可以完满实行立体声广播接收。在技术处理方面，为了能分离两路信号，其中一路信号通过副载波传送，接收机经两次解调获得信号。但副载波频率高达音频信号的几倍，副载波的传送必须用调载技术才能确保不扩展占用带宽。为了过渡到接收机的通频带可以任意窄，使能最大程度地减少噪声干扰和抑制混合，应设法以单一载波完成全部信号传送。为此拟用38KHZ的交流电压控制，轮流传送两路信号调幅波。为了让单声道接收机能获得全部音频信号，发送端用矩阵电路把左右声道信号变换成和差信号，轮流传送和差信号调幅波。其中和信号直接对载波调幅，差信号先对副载波调幅，再把已调副载波调入主载波。副载波的频率拟取76HKZ。接收机经一次检波获得和信号，经两次检波获得差信号之后，对和差信号作平衡调整，然后输入矩阵电路变换出左右声道信号。发送端的76KHZ副载波由38KHZ开关交流电作二倍频而得。轮流传送的每步开通时间，放过副载波一个周期的调幅波。为了步伐准确，须对开关信号作适当的相位调整。
兼容调幅立体声发送机方框图见图9，图中的1.2分别为左右声道信号，两声道信号输入矩阵电路3变换为和差信号，电路4、5分别为和差信号通路，电路6为载波发生电路，电路4的和信号与电路6的载波输入调幅电路7进行调幅。电路8为开关信号发生电路，电路9为开关信号二倍频电路，经倍频后用作副载波。电路5的差信号与电路9的副载波输入调幅电路10进行第一次调幅，电路6的主载波与电路10的已调副载波输入电路11进行第二次调幅，电路8的开关信号输入合拼电路12，控制电子开关轮流输入电路7电路11的已调幅波，电路13为载波放大电路。
图10为接收机方框图。其中电路1为载波放大电路，电路2为检波电路，检得的和信号与副载波分别输入电路3、4担任和信号放大与副载波选频放大，电路4的副载波输入检波电路5进行第二次检波，检得的差信号输入放大电路6作充分放大到比和信号强之后，输入平衡调整电路7作适当削弱使强度与和信号平衡，再与电路3的和信号输入矩阵电路8，变换出左右声道信号，分别输入放大电路9、电路10。
显然，上述立体声广播与现有调幅广播相比，还有三大优点一、由于调载技术废除了不带信号的等幅载波，同等发射功率传送的信息能量为现有调幅广播的三倍，在发射功率总是受限的现实情况下，这种效果的获得是难能可贵的；二、信息量的增强，带来接收效率的提高和信噪比的改善；三、可以传送频率任何高的声音信号，因而收音机的音质丰富。上述三点，现有调幅收音机也同样得益。电台全部改革后，还可以推出一种通频带任意窄的新一代双、单声道调幅收音机，于是收音机的噪声干扰很少(因为噪声与带宽成正比)，而且不轻易混台。
调载技术可以改造电视，实现三个目标一、实行兼容立体电视播送接收。大家知道，世界科技界已经为实现立体电视而花了不少脑汁，试验过分路制、分色制、轮流制等，但都因为受现有电视既定占用带宽的限制而未获得应有的效果。大家知道，人们最理想的立体效果是，如立体电影般扑面而来，很受刺激的立体感。从另一方面说，必须能与现有电视兼容，才有实用价值。显然，利用西德爱普地豪夫曼公司研制红延式彩电立体化装置所采用的，以滤色法把两幅图象分别引入左右眼的方法，结合调载技术，可以实现这些目的。西德红延式立体化装置的滤色引入法，是用左青右红的滤色眼镜，把青色(绿加蓝)和红色两幅图象分别引入左右眼。由于红延式是人为地把本来同一幅的图象左右错开而分化为不同色的两种图象。实践证明，这只能给观众一种向幕后延深的立体感。这种立体感根本不符合观众的追求，但已经证明可以用这种滤色法把青、红两幅图象光线分别引入左右眼。调载技术，可以在不扩展占用频带宽度的前提下，同时传送左右镜头拍摄的两图象信号，这信号图象与立体电影双机拍摄的图象无异，因此可以实现如立体电影般的立体感，但为了实现兼容，只能让平面电视观众看到其中一个镜头拍摄的图象(例如左镜头拍摄的图象)，这样，左镜头图象供平面电视和立体电视观众观看，右镜头图象供立体电视观众兼看，前者称主图象，后者称副图象。为了使平面电视观众看不到副图象，副图象信号必须通过副载波传送，使经两次解调才能获得副图象信号。至于副载波的频率，应该合适，偏高则较低频段不能播送，偏低则不能传送频率较高的图象信号，而且副载波要干扰图象。很明显，若副载波为6.5MHZ，就可以彻底解决这些矛盾。因为电视机的6.5MHZ吸收电路可以把它吸收。但6.5MHZ的副载波不能携带高达6MHZ的图象信号。经反复研究，得出结论，传送的副图象信号频率可以较低，理由是，立体电视观众的左眼已经看到高达6MHZ的图象细节，右眼视觉不足，由左眼视觉作了补偿。立体摄象机左右镜头距离2.5英寸，绝大部分的景物都由两镜头拍摄，场地两侧一眼看到的狭小景物(即一个镜头拍摄的景物)，是人眼视觉不注意的景物，根本不觉察它的细致面目。实践证明，右镜头图象信号可以象色信号频谱一样压缩到1.3MHZ。
兼容立体电视的左镜头图象信号，按常规经编码器形成彩色全电视信号之后，对载波调幅，右镜头图象信号可以只传送红信号。立体电视机用户观看立体节目时，拨动立体开关，于是电视机红输出管的输入端切断左镜头的红信号通路，接通右镜头的(红)信号通路。这时候电视机输入显象管的左镜头信号只有绿、蓝信号(合成青色)，输入显象管的右镜头信号为红信号。观众戴上左青右红的滤色眼镜，把左镜头的青色图象光线引入左眼，把右镜头的红色图象光线引入右眼，即可获得立体电影般的立体感。
立体电视的图象信号由于都用调载技术实行调幅，因而消除了等幅载波，接收机不宜靠差拍产生6.5MHZ伴音调频波。因此伴音应采取FM.AM制播送，由接收机的包络检波检得6.5MHZ伴音调频波。副图象载波采取我国于1987年通过部级审定的副伴音载波，其频率比伴音载波高0.242MHZ，但须用调载技术实行调幅，以确保不扩展占用带宽。由部级审定的副伴音载波虽然已经用作副图象载波，但可用另一种处理方法实行双伴音立体声播送，方法是采取彩色副载波4.43MHZ的二分频2.215MHZ控制电子开关，轮流传送左右声道信号调幅波。现有电视机不用电子开关分拣，统一收到两声道信号。立体电视接收机以彩色副载波4.43MHZ的二分频2.215MHZ控制电子开关，分拣出左右声道信号，这就获得立体声，立体象配立体声，观感更逼真；二，实行兼容高清晰度电视(HDTV)播送接收。据悉，国际上七十年代就开始研究HDTV，中国于七十年代末开始HDTV的研究工作。欧洲19个国家曾联合投资1.86亿美元研究HDTV。显象管的生产工艺现已能够满足高清晰度电视的需求，但至今未能完满实行HDTV的播送接收。显然，其中最根本的难题是频谱占用问题，因为提高清晰度就要传送较高频率的图象信号，要增加行扫描线数，这都牵涉到要扩展占用的带宽，调载技术完全解决了这个问题，因此我们有理由用调载技术实现HDTV的播送接收。但要实现与现有电视的播送接收兼容，必须做到既可以让新产品HDTV接收机增加行扫描线数，也不改变现有的行同步信号，不增加行频。下面讨论这个问题的解决办法。
外国人HDTV的行扫描线数方案有两种日本等国的方案是1125行，欧州联盟的方案是1250行。现在就讨论取1250行的处理方法。1250行正是中国现有电视625行的两倍，我们就利用这倍数关系，研究实现这目标的处理方法，这方法是采取隔行扫描兼隔行插入的做法，使现有电视的行扫描依然为625行，而HDTV电视机可获得1250行。隔行扫描兼隔行插入的工作实质如图11所示。其中1.3行为原奇数行，2.4行为原偶数行，1’、3’行为插入的奇数行。2’、4’行为插入的偶数行。先说明，所谓“插入”，实际是移动行扫描的位置，把行扫描位置向下移到原625行扫描位置的中间。图12可见，这种隔行扫描兼隔行插入的高清晰度电视以四场为一帧。其中P一、P二、P三、P四，分别为第一场、第二场、第三场、第四场，在这四场之中，第一、二场的扫描没有移位。在第三场时间，电子束的扫描位置本来要回到第一场的位置，但我们的设施使它向下移动半行距位置，在第四场时间，电子束的扫描本来要回到第二场位置，但我们的设施使它向下移动半行距位置，于是完成了一帧的扫描，由图可见，行扫描线增加一倍，由625行增加到1250行，但从工作原理可知，场频行频不变，可以与现有电视兼容。
上述扫描线移位，实际是改变偏转角度。根据偏转原理，电子束偏转的角度大小，与偏转电流成正比，因此可以增减偏转线圈的电流去改变偏转角度，实现扫描移位。在扫描处在荧屏上截的阶段，原来流过偏转线圈的电流为负向，要使扫描线向下移，就是减少偏转角度，就要减少偏转线圈的负向电流，我们可以对偏转线圈加入适当的正向电流，使合成负向电流减少。在扫描处在荧屏下截的阶段，原来流过偏转线圈的电流为正向。要使扫描线向下移位，就是增大偏转角度，就要加入适当的正向电流，这说明任何时候加入的电流方向相同，而且由于行扫描线为直线，加入的电流应该是稳定的直流。为使移位的扫描线正好嵌在原扫描线的中心位置，加入的电流必须调整合适。移位电流实际是加入场偏转线圈。
至于移位电流何时加入，从图12看，第一二场无须加入，第三四场必须加入。加入与不加入的变换，为现有电视制式的每一帧变换一次，而不是逐场变换。为了使接收机的扫描能与发送端同步，避免象素半行距上下颠倒，对移位的扫描场须传送识别信号。识别信号频率取5.5MHz，这与彩色副载波及伴音副载波(6.5MHz伴音调频波)相距约1MHz，容易分离。识别信号的传送时间，在场同步脉冲开的某一窄槽(例如第三窄槽)时间传送。为确保不与图象信号混淆，接收机先采取时间分离，在场同步脉冲的时间取出识别信号，再用选频电路清除其他杂波和噪声干扰。
上述方案的高清晰度电视以四场为一帧，其中每一场的图象就是图12中每一种扫描线构成的图象。每隔三场重复出现。据计算，三场时间的总和未超越人眼视觉暂留时间，证明技术可行。上述处理方法可知，电视的技术改造可以实现立体象、立体声伴音、高清晰度并举；三，大量缩减电视占用的带宽，把全国各省市几百个电视台的节目集中在现行某一频道(8MHz)之内传送。电视机用户可以只使用某一频道的接收天线，任意选看全国任何一台电视的节目(但现有电视接收机须托当地电视维修部装上特制的窄带滤波器，才能针对本专用频道接收，否则混台)。这种改革的发送接收机普及之后，就可以腾出现有几十个频道占用的大量频谱资源用于发展其他通信。为此目的，必须把图象载波和FM.AM制伴音载波的距离从现行6.5MHz移到最接近，例如移到相距10KHz。这种处理，任其自然规律，要产生10KHz差频干扰，但根据图1所示大众懂得的变频原理，我们可以采取措施把这差频转化为电视机6.5MHz吸收电路可以吸收的频率。做法是在发送端把图象载波或伴音载波用6.5MHz的速率作高速倒相处理，缩短两载波同向与反向的变换周期，这就不可能形成10KHz的差频，只能成为6.5MHz±10KHz的可吸收频率，也可以结合降低伴音载波的发射功率，在接收机以提高伴音的增益去补偿。从而更有效地减少差频干扰。
显然，现有任何调幅通信改用调载技术之后，都可以获得三大优点一、由于废除了不带信号的等幅载波而提高功率利用率；二、由于信号的传输不占带宽而接收机的通频带可以任意窄，因而可以减少噪声干扰；三、节省占用频谱，扩大通信容量。尤其是数字通信，更需要调载技术，因为摸拟信号数字化之后频率大大提高，现有技术尽管采取了各种节省占用频谱的措施，都不是最有效的解决办法。
调制技术由于传送任何高频的信号都不占带宽，因此可以在任意窄带之内，通过副载波实行通信，以获得下述优点一、可以简便地实行保密通信；二，可以通过对副载波的选频，排除其他电台的干扰；三，由于在第一次检波(包络检波)之后，可以用选频电路选取副载波，尽管信噪比任何差，噪声不能淹没信号(能恢复副载波)，无所谓“门限效应”。使调幅通信适用于信噪比任何差的通信；四，结合调频技术，低频信号对副载波的调制采用调频方式，实行FM.AM制通信，在接收机的副载波放大电路中，用限幅器切除残余噪声，这就利用了调频通信的长处，实现能消除噪声的调幅通信，从而放开信噪比的约束，提高调幅通信的效果。而且由于依然不占带宽，接收机的通频带也可以任意窄，这样，在信号微弱达不到限幅点时，噪声干扰也非常少(因为噪声与带宽成正比)，这是现有调频通信由于接收机通频带很宽而不能实现的。其中不占带宽，额定频段内的通信容量极大，这一特大的优点，则任何方式的通信均不能实现的，可知以调载技术实施的FM.AM制通信，比现有调幅、调频等任何方式的通信都优越。
无疑，本技术的FM.AM制通信，也适用于改造当代流行的移动电话和无线寻呼。在实用中，为了能够与现有产品区别，凡FM.AM制新产品手提电话机和BP机号码，均在前头加三个0，服务台以这三个0为指令，自动接通本系统的FM.AM制通信设备，也可以由副载波作识别信号，自动接通本系统通信设备。
据上面讲解可知，本技术各种接收机的特征在于，通频带的带宽频率窄于调制信号频率。这是现有技术各种通信接收机不可能的。
权利要求
1.一种调载技术，其特征在于用无极性变换的信号实行调幅，调幅工作程序先用三极管把调制信号化为无极性变换的信号，再把无极性变换的信号电压输入调幅电路转变为载波的振幅电压。
2.一种调载技术的通信方法，其特征在于实行兼容调幅立体声广播接收，发送端用电子开关控制，轮流传送左右声道的和差信号调幅波，其中和信号直接对载波调幅，差信号先对副载波调幅，再把已调副载波对主载波调幅，接收端经一次包络检波获得和信号，经二次包络检波获得差信号，对和差信号作平衡调整后，输入矩阵电路还原左右声道信号。
3.根据权利要求1、2所述的调载技术及其通信方法，其特征在于实行兼容立体电视播送接收，发送端，主图像信号直接对载波调幅，副图像传送1.3MHz以下的图像信号，副图像信号先调入6.5MHz的副载波，再把已调副载波调入主载波，接收端经一次包络检波获得主图像信号，经二次包络检波获得副图像信号，收看立体节目时，红输出管切断主图像红信号，接通副图像红信号。
4.根据权利要求1、2所述的调载技术及其通信方法，其特征在于实行兼容高清晰度电视播送接收，用隔行扫描兼隔行插入的手段把行扫描线数增加到现有技术的两倍，其做法，在插入行扫描时，给场偏转线圈加入适量稳定直流，使行扫描向下移动半行距位置，发送端，在场同步脉冲开的某一窄槽传送插入扫描的识别信号，接收端先采取时间分离，在场同步脉冲的时间取出识别信号，再用选频电路清除杂波和噪声干扰。
5.一种根据权利要求1、2、3、4实行通信的接收机，其特征在于通频带的带宽频率窄于调制信号频率。
全文摘要
本发明涉及一种无线电通信技术。一种调载技术，用无极性变换的方式调幅，消除载波与调制信号两者电流方向同向与反向的变换过程，或由调制信号电压方向的改变而改变载波电流方向的过程，以避免调幅波发生频率变化，保持其频率为原载波频率，从而实行不占带宽的通信和以其不占带宽的特点，在现有各种通信既定占用带宽之内传送多路信号，实行兼容调幅立体声、立体电视，高清晰度电视的播送接收和把调频信号转化为不占带宽的调幅波去实行通信。
文档编号H03C1/00GK1239350SQ99104269
公开日1999年12月22日 申请日期1999年5月5日 优先权日1999年5月5日
发明者张火荣 申请人:张火荣