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频段

频段,是一个有关通讯和声音理学方面的词语。

在声乐领域中,频段是指声音频率而言,人耳对声音频率的感觉是从最低的20Hz到最高的20KHz,而人的语音频率范围则集中在80Hz~12kHz之间,不同频段的声音对人的感受是不同的。

在通讯领域中,频段指的是电磁波的频率范围,单位为Hz,按照频率的大小,可以分为:

甚低频(VLF)3 kHz~30 kHz,对应电磁波的波长为甚长波100 km~10 km。

低频(LF)30 kHz ~300 kHz,对应电磁波的波长为长波10 km~1 km。

中频(MF)300 kHz~3000 kHz,对应电磁波的波长为中波1000 m~100 m。

高频(HF)3 MHz~30 MHz,对应电磁波的波长为短波100 m~10 m。

甚高频(VHF)30 MHz~300 MHz,对应电磁波的波长为米波10 m~1 m。

特高频(UHF)300 MHz~3000 MHz,对应电磁波的波长为分米波100cm~10 cm。

超高频(SHF)3 GHz~30 GHz,对应电磁波的波长为厘米波10 cm~1 cm。

极高频(EHF)30 GHz~300 GHz,对应电磁波的波长为毫米波10 mm~1 mm。

至高频300 GHz~3000 GHz,,对应电磁波的波长为丝米波1 mm~0.1 mm。

1. 20Hz--60Hz部分。这一段提升能给音乐强有力的感觉,给人很响的感觉,如雷声。如果提升过高,则又会混浊不清,造成清晰度不佳,特别是低频响应差和低频过重的音响设备。

2. 60Hz--250Hz部分。这段是音乐的低频结构,它们包含了节奏部分的基础音,包括基音、节奏音的主音。它和高中音的比例构成了音色结构的平衡特性。提升这一段可使声音丰满,过度提升会发出隆隆声,衰减此频段和高中音段会使声音单薄。

3. 250Hz--4KHz部分。这段包含了大多数乐器的低频谐波,同时影响人声和乐器等声音的清晰度,调整时要配合前面低音的设置,否则音质会变的很沉闷。如果提升过多会使声音像电话里的声音;如把600Hz和1kHz过度提升会使声音像喇叭的声音;如把3KHz提升过多会掩蔽说话的识别音,即口齿不清,并使唇音“m、b、v”难以分辨;如把1kHz和3kHz过分提升会使声音具有金属感。由于人耳对这一频段比较敏感,通常不调节这一段,过分提升这一段会使听觉疲劳。

4. 4kHz--5KHz部分。这是影响临场感(距离感)的频段。提升这一频段,使人感觉声源与听者的距离显得稍近了一些;衰减则就会使声音的距离感变远;如果在5KHz左右提升6dB,则会使整个混合声音的声功率提升3dB。

5. 6kHz--16kHz部分。这一频段控制着音色的明亮度,宏亮度和清晰度。一般来说提升这部分使声音洪亮,但不清晰,还可能会引起齿音过重;衰减这部分使声音变得清晰,可音质又略显单薄。该频段适合还原人声。

POP:流行乐,它要求兼顾人声和器乐,组合比较平均,所以EQ曲线的波动不是很大。

ROCK:摇滚乐,它的高低两端提升很大,低音让音乐强劲有力,节奏感很强,高音部分清晰甚至刺耳。

JAZZ:爵士乐,和POP相比,它提升了3-5KHz部分,增强临场感。

Classical:古典乐,它提升的也是高低两部分,主要突出乐器的表现。

Vocal:人声,人的嗓子发出的声音的频率范围比较窄,主要集中在中频部分。

每个人对不同频率的声音感觉是不一样的,音响回放设备的频率响应也不同,人的听门曲线也只是根据统计数据画出,所以别人听起来很自然的声音自己可能会觉得不舒服,均衡器的调节需要根据自己的听感特点和所使用的播放设备进行个性化的调整。

无线通信中使用的频段只是电磁波频段中很小的一部分,定义了无线电波的频率范围。

为了合理使用频谱资源,保证各种行业和业务使用频谱资源时彼此之间不会干扰,国际电信联盟无线委员会(ITU-R)颁布了国际无线电规则,对各种业务和通信系统所使用的无线频段都进行了统一的频率范围规定。

这些频段的频率范围在各个国家和地区实际应用时会略有不同,但都必须在国际上规定的这些范围内。

按照国际无线电规则规定,现有的无线电通信共分成航空通信、航海通信、陆地通信、卫星通信、广播、电视、无线电导航,定位以及遥测、遥控、空间探索等50多种不同的业务,并对每种业务都规定了一定的频段。

各种通信系统对使用信道的频段还有一个选择性与合理性分配问题,以便合理利用并尽量节省频谱资源,满足有效与可靠传输的要求。

对于有线信道,重要的是选择不同的传输媒体和宽带媒体的信道频率复用。一般根据信道业务要求,考虑它们各所要求的前述有线信道(恒参)的性能特征,如损耗、延时与相移特性,以及最低与最高截频等,来确定频段。

海底通信适于极低频段,则有很好的传输性能;任何基带信号传输采用基带信号带宽为截频的全部低频段,模拟话音的低频传输只利用300~3400Hz或优质声音(音乐)从50Hz至15kHz带宽。

比较复杂的问题是,各种无线通信要根据空间电磁波传播特点,来选择与适当分配工作频段。ITU-R对频谱分配进行了具体规则,各国各部门均科学而严格控制频点使用。

电磁波由发射到接收的途径大体分为三种:一是靠地面传播的称为“地波”;二是靠空间两点间直线传播的称为“空间波”;三是靠地球上空的电离层反射到地面的单跳或多跳方式传播,称为“天波”。

沿地表传播的地波,因沿地面电磁波跳跃性传播产生感应电流,会受到地面这种非良导体衰减,且频率越高集肤效应越大,损耗就越大。因此地波适于中长波和中波(即几百千赫到数兆赫),如民用广播从535kHz至1605kHz频段(每10kHz一个节目)就是一例。

数兆赫到数十兆赫的短波(高频段)适于天波传播,收发间距离远大于地波,可达数百公里到上千公里,这决定于天线入射角大小。上面已经提到,电离层会对反射的电磁波进行吸收、衰减,电离浓度越大则损耗越大,而这种因电离层随机变化导致的电磁波起伏衰减就是衰落现象。

如果波长更短,即更高频段,如数百兆赫到数个吉赫(109MHz)以上,则进入微波波段。这一频段的电磁波,电离层的吸收很少,且不再被反射回地面。如卫星通信,电磁波可穿透电离层传播到卫星。这种空间波传播与光有类似性,不但直线传播,而且电磁波也有绕射(衍射)作用,可以绕过一些局部障碍物。例如,微波接力属地面点与点之间直线传播,除了要受地面环境(沼泽、山、林等)一定影响外,天线不便架设过高,因此接力(中继)段不过四、五十公里,通常称为“视距”通信。

无线通信均需收发天线长度与波长λ 匹配的天线尺寸为 1/4λ,因此利用全向天线的民用广播的电台天线不可能稳定架设100多米。利用900MHz频段的GSM手机天线,可以短至几厘米长,为移动手机小型化便携带来很大方便。

全部无线通信均通过自由空间传播,为了合理使用频段,各地区各种通信又不致互相干扰,ITU科学地分配了各种通信系统所适用的频段,各频段频率与其波长对应值及其名称,由国际电信联盟无线委员会(ITU-R)颁布,各国、各地区、城市均设有相应无线电管理委员会,负责本国、本地区无线频点的合理协调。

第三代移动通信系统(3G)就是IMT-2000,它是国际电信联盟(ITU)在1985年提出未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)的名称的更换,意思是在2000年左右可开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统(IMT-2000)。

1992年世界无线电行政大会(WARC)根据ITU-R对IMT-2000的业务量和所需频谱的估计,划分了230MHz带宽给IMT-2000。1885~2025MHz及2110~2200MHz频带为全球基础上可用于IMT-2000的业务;1980~2010MHz和2170~2200MHz为卫星移动业务频段共60MHz;其余170MHz为陆地移动业务频段,其中对称频段是2×60MHz,不对称的频段是50MHz。

在发放3G牌照后,国家有关部门已向三大运营商发放了3G频段,其中,TD-SCDMA获得总共35M频段的频谱资源,而WCDMA和CDMA各获得30M频段,这显示,国家仍然在频谱资源上对TD-SCDMA倾斜。

例如:GSM有两种频段:900 MHz频段和1800 MHz频段。其中,中国的GSM900 MHz频段的发射和接收频率范围分别为:

中国移动:935 MHz~954 MHz,890 MHz~909 MHz;

中国联通:954 MHz~960 MHz,909 MHz~915 MHz。

中国的GSM1800 MHz频段的发射和接收频率范围分别为:

中国移动:1805 MHz~1815 MHz,1710 MHz~1720 MHz;

中国联通:1840 MHz~1850 MHz,1745 MHz~1755 MHz。

再以4G标准LTE为例,LTE的频段非常多,LTE FDD共有22个频段,标号为1~22,其中除了标号15和16的频段作为保留频段没有定义频率范围外,其他频段都规定有频率范围。而LTE TDD共有9个频段,标号为33~41,在国内目前LTE分为四个频段:A频段、D频段、E频段和F频段,它们的频率范围依次为2010 MHz~2025 MHz、2570 MHz~2620 MHz和2320 MHz~2370 MHz(2300 MHz~2400 MHz)、1880 MHz~1920 MHz,分别对应国际上标号为34、38、40和39频段。


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