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你知道吗?城市里FM DX接收的最大敌人往往是同频多径干扰,而非弱信号 (上)

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对于不少FM DX爱好者来说,同频多径干扰往往没有得到足够的重视,因为很多人可能根本没有意识到多径信号是一个难以绕开的问题,特别是对于城市里的移动接收
在不存其他同频和邻频信号的情况下,如果你的收音机接收远程信号时有以下情况:
  • 仅仅移动了一米甚至几十公分,接收效果会明显变差,继续移动又不至于那么差;
  • 听起来有一种莫名的轻微朦胧感或者有一种难以言表的被压制感觉;
  • 又或者声音听起来清晰,信号也看似不错,却总是不能出现RDS。
恭喜你,你的接收环境大概率存在比较明显的多径信号。
如果以上提到的几种情况不是很好理解,那么大家不妨回忆一下模拟电视还存在的年代,我们当时是怎样接收模拟电视的。1-12频道特别容易出现多径干扰,画面重叠出现“鬼影”,惨不忍睹。这些俗称“鬼影”的重叠画面就是因为无线信号被周边环境反射,多径信号以不同相位进入天线系统引起的画面干涉。

图源:wikimedia.org

模拟电视信号只要相位或信号时延稍微有点过了,画面便会毫不客气地呈现出“鬼影”。
相比之下,我们的耳朵远不如眼睛灵敏,轻微的相位差和信号时延很难从声音效果上分辨出来。
熟悉伊我所云的朋友都知道,我在前面多篇文章中以广州市区地面接收100多公里外的香港调频广播为例子,分享过好些自己的调频接经验。
地球是圆的,而VHF信号是接近视距传播的。香港各大发射站的海拔高度大约在500米左右,理论上也就只能看到大约80公里外的地面。
如果没有各种建筑物的反射,在广州市区一两米海拔高度能接收到的信号非常微弱,毕竟那是来自超过100公里外的调频广播信号。
于是,对于地面接收设备来说,高层建筑物的反射是主信号,微弱的直达信号反而有可能成为干扰源。
在摩天大楼林立的市区,特别是东南方向较为开阔的新区,地面设备往往能同时接收多栋大厦反射的信号,或者接收到同一栋大厦不同部位反射到地面的信号。有些信号经过不同建筑物多复反射后,时延比较大,对接收往往造成直接干扰。
多径信号在相位匹配的情况下,人们通常认为纳秒级别的时延差异对合路信号起到增强作用。同样是相位匹配,当多径信号的时延差异达到几个微秒以上时,信号看似仍在增强,但是质量变差,音频出现朦胧感,模拟电视的“鬼影”会变得非常明显。
无线电波的传播速度约为30万公里/秒,1微秒对应传播距离约为300米,以100MHz为例子,就是100个波长。从不同路径进入天线的信号,相差的波长数量越少,接收质量越高,相反就会越差
量变引起质变。当多径时延累积到一定程度时,接收机认为接收到多路完全不同的信号。如果其中有一路足够强大,FM的捕获效应会锁定最强那一路信号,抑制其他弱信号,所以听众往往不会觉察到存在多径问题。
如果时延很大,却没有一路信号存在明显优势,情况就会变得很糟糕,有时候完全解不出声音。
在时延不大的情况下,多径信号相位一致时信号叠加,会大大增强有效信号,但是相位不匹配时会大大削弱有效信号。
只要信号能被建筑物反射,波长越短,越容易收到更多的多径信号,相位不一致的问题出现的可能性就越大。
FM的平均波长大约是3米,VHF Band III的平均波长大约是1.5米,UHF电视的波长大约是50厘米左右。按照以上结论,U频模拟电视的多径问题远比V频电视和FM严重,但事实是这样吗?
很多人觉得这个结论不成立。在模拟电视的年代,模拟画面哪怕变成一团“浆糊”,但是伴音往往也是清晰的,远没有FM的多径影响明显。这种经验能否说明波长更短的电视信号多径干扰反而没有FM严重呢?答案是不能!
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