楊 彬

內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺，內(nèi)蒙古包頭 014010

淺談中波廣播發(fā)射機的技術(shù)發(fā)展

楊 彬

內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺，內(nèi)蒙古包頭 014010

隨著科技的進步，越來越多的技術(shù)應(yīng)用到了中波廣播領(lǐng)域，提高了中波廣播發(fā)射機的效率，多種先進技術(shù)的應(yīng)用，促進了中波廣播發(fā)射效率的提高。本文簡要介紹了全固態(tài)中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的組成，通過對全固態(tài)中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的詳細介紹，體現(xiàn)了中波廣播發(fā)射機技術(shù)的重要性。

全固態(tài)；中波廣播；發(fā)射系統(tǒng)

1 概述

一直以來，中波廣播都是信息傳播的重要途徑，是廣播電視領(lǐng)域中非常重要的組成部分。中波廣播發(fā)射機的發(fā)展是調(diào)制方式逐步完善的過程。早期的發(fā)射機采用真空電子管進行調(diào)制，工作方式為模擬調(diào)制，因此發(fā)射機存在著固有的非線性和線性失真問題，所以很容易產(chǎn)生自激振蕩問題，會導(dǎo)致整機效率非常低，同時真空電子管的使用壽命短，導(dǎo)致電臺的維護成本高昂。后來隨著技術(shù)的發(fā)展，中波發(fā)射機逐步采用晶體管和脈寬調(diào)制技術(shù)，線性和非線性失真得到了克服，同時也大幅度的提高了其他各項技術(shù)指標。然而使得中波廣播的調(diào)制方式和音頻處理真正發(fā)生飛躍性改變的是全固態(tài)發(fā)射機，全固態(tài)發(fā)射機能夠被大家認可并且很快地得到了普及推廣與它的調(diào)制方式密不可分，數(shù)字調(diào)制的轉(zhuǎn)變是調(diào)制方式的重大變革，不僅大幅提升了整機的穩(wěn)定性，而且改善了電聲指標，還提高了整機效率等。

中波廣播是指頻率在300kHz～3MHz的無線電波，它是以地面波傳播并輔以電離層反射波傳輸?shù)膫鞑シ绞?，傳輸距離會隨著發(fā)射功率的增加而增加。中波廣播發(fā)射功率在向外輻射的過程中受到多徑干擾的影響不大，信號傳輸?shù)馁|(zhì)量不會發(fā)生較大的變化，同時由于采用AM調(diào)制方式，解調(diào)方式比較簡單，接收機容易制造和普及，因此中波廣播一直是數(shù)十年來的重要廣播覆蓋手段。當前中波廣播發(fā)射系統(tǒng)在廣播行業(yè)方面仍占據(jù)著重要的位置。

2 中波發(fā)射機系統(tǒng)的組成

目前的中波發(fā)射機系統(tǒng)由電源系統(tǒng)、音頻調(diào)制系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)這5部分一起構(gòu)成。

1）電源系統(tǒng)。電源系統(tǒng)通過整流模塊把交流電源轉(zhuǎn)化為不同電壓值的直流電源，分別為發(fā)射機的音頻調(diào)制系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)提供動力電，并根據(jù)冷卻系統(tǒng)需要來提供直流電源或者交流電源。

2）音頻調(diào)制系統(tǒng)。在脈寬調(diào)制發(fā)射機中，輸入的調(diào)制音頻信號被轉(zhuǎn)換為脈沖寬度信號，由功放系統(tǒng)對脈寬調(diào)制信號進行功率放大。通過低通濾波器后的大功率模擬音頻電壓就是被解調(diào)的脈寬調(diào)制脈沖信號，它提供了射頻功率放大器的工作電源，對功放系統(tǒng)輸出的RF電壓進行調(diào)制實現(xiàn)幅度調(diào)制，得到調(diào)幅波信號。

在數(shù)字幅度調(diào)制發(fā)射機中，把控制射頻輸出功率的直流信號和經(jīng)過音頻處理器后的音頻信號疊加，之后對一些必要的模擬量進行自動補償成為連續(xù)變化的模擬信號，然后通過模/數(shù)變換器變成離散的二進制數(shù)字音頻信號。數(shù)字音頻信號被調(diào)制編碼電路編碼后對發(fā)射機功率進行控制，決定開啟和關(guān)閉功放模塊的數(shù)量，確定發(fā)射機輸出功率的電平。

為了實現(xiàn)DRM數(shù)字音頻廣播，需要配備數(shù)字音頻接口（AES/EBU音頻接口），該接口技術(shù)遵循了2007年頒布實施的GY/T225-2007技術(shù)標準，該接口可以與原發(fā)射機音頻接口相互切換作為調(diào)制信號的輸入接口。同時為實現(xiàn)數(shù)字音頻廣播，結(jié)合數(shù)字頻率合成DDS技術(shù)，改良后的音頻調(diào)制系統(tǒng)也可以實現(xiàn)模擬和數(shù)字雙重音頻同步廣播。

3）射頻系統(tǒng)。信號源：頻率合成技術(shù)在全固態(tài)中波機中得到了廣泛的應(yīng)用。它既能保證中波發(fā)射機輸出頻率的穩(wěn)定度和準確度，又能適應(yīng)更換頻率的需要。溫補晶體振蕩器電路為DDS數(shù)字頻率合成器提供基準頻率，高精度的基準頻率經(jīng)倍頻器電路倍頻后作為DDS電路的參考輸入頻率，單片機和撥碼預(yù)置電路確定了載波頻率的控制字，頻率控制字對應(yīng)確定頻率合成器輸出的載波頻率，通過改變撥碼開關(guān)來產(chǎn)生相應(yīng)的頻率控制字選擇合適的工作頻率。

前級放大：要推動功率放大器的射頻功率信號，信號源輸出的載波信號必須被放大。一般的前級放大都被設(shè)計成高輸入阻抗，低輸出阻抗。為了保證射頻功率放大器能夠安全高效地工作，首先要提高系統(tǒng)的信噪比，可以通過減小分布電容Cs來提高信噪比，其次要減少外界干擾的相對影響，信號經(jīng)過前級放大初步被放大了，外界干擾幅度相對減小。然后做到布局合理，以便于使用和調(diào)節(jié)，與主功率放大不同，前級放大是非調(diào)節(jié)式的，最后是阻抗轉(zhuǎn)換和阻抗匹配的實現(xiàn)。

功率放大器：調(diào)制信號要想獲得足夠大的射頻功率就必須經(jīng)過功率放大器進行放大，然后才能被輸送到功率合成器。當前大中功率發(fā)射機都采用循環(huán)調(diào)制編碼技術(shù)，該技術(shù)可以使發(fā)射機機的RF功放系統(tǒng)的功放模塊按照一定的順序交替開啟和關(guān)閉，使功放系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量可以平均分配給整個系統(tǒng)的每個模塊，同時當個別功放模塊產(chǎn)生故障時，循環(huán)調(diào)制電路具有自動檢測功能，可以把故障模塊檢測出來，同時進行補碼，把用空余模塊替補故障模塊。因此該技術(shù)的采用使功放系統(tǒng)的功放模塊的利用率得到了提高，同時也延長了功放模塊場效應(yīng)管的使用壽命，而個別模塊的故障也不會影響發(fā)射機整機的功率輸出，對發(fā)射機的失真、噪音和頻響等技術(shù)指標沒有任何影響。為了節(jié)約發(fā)射機的能耗，且不影響接收機接收的音頻信號質(zhì)量和信號覆蓋的范圍，當前的調(diào)幅發(fā)射機一般都具有浮動載波技術(shù)，采用該技術(shù)發(fā)射臺大幅度的降低了設(shè)備運行成本。因為數(shù)字循環(huán)調(diào)制發(fā)射機調(diào)制級的“音頻+直流”參數(shù)決定了其輸出功率和調(diào)制度的大小，其中輸出載波功率的幅度由輸入直流信號的幅度決定。當調(diào)制度大而載波功率較小時，會出現(xiàn)負峰削波現(xiàn)象，通過檢測負峰輸出電平來控制載波功率的電平幅度。浮動載波技術(shù)在確保不改變邊帶功率的條件下使載波功率隨著調(diào)制度的變化進行線性變化，采用浮動載波時的邊帶功率要明顯比不采用浮動載波時的大，因此采用浮動載波技術(shù)確保了當調(diào)制度較大時載波不會跌落，又保證了接收機的響度，減小了對收聽不起作用的載波功率的浪費，可以說采用浮動載波技術(shù)能夠降低大量的能耗。

功率合成器：功率合成器通過功率合成變壓器將每個功放模塊輸出的射頻電壓疊加在一起，通過帶通濾波器輸出已調(diào)調(diào)幅波信號。功率合成變壓器的初級是每個功放模塊的輸出線圈，次級是一跟銅棒穿過各功放模塊輸出線圈的磁芯來進行耦合。在次級完成總的RF信號的合成，合成后的RF信號饋送給輸出網(wǎng)絡(luò)的帶通濾波器。

輸出網(wǎng)絡(luò)：輸出網(wǎng)絡(luò)的主要作用就是保證信號質(zhì)量，濾除掉不需要的音頻帶外諧波和雜波成分，使已調(diào)波信號變成光滑的正玄波信號，實現(xiàn)發(fā)射機與天饋系統(tǒng)的阻抗匹配，當天饋線系統(tǒng)發(fā)生較大的變化導(dǎo)致輸出網(wǎng)絡(luò)與不能實現(xiàn)良好的匹配，將會導(dǎo)致發(fā)射機出現(xiàn)較大的駐波現(xiàn)象，必須對輸出網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)整使天線駐波比在合適的范圍內(nèi)。

4）冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)是中波發(fā)射機不可缺少的組成部分，是發(fā)射機安全穩(wěn)定運行的重要保障。中波發(fā)射機的冷卻系統(tǒng)可分為：強迫式風冷系統(tǒng)和水冷體統(tǒng)，一般大功率的中波發(fā)射機采用水冷系統(tǒng)，中小功率的發(fā)射機采用強迫式風冷系統(tǒng)。風冷系統(tǒng)最好用空氣進入排除通道和濾塵網(wǎng)，保證發(fā)射機內(nèi)部的清潔，避免機器老化和其它故障產(chǎn)生。

5）監(jiān)控系統(tǒng)。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，發(fā)射機廣泛采用了以單片機電路為核心的智能控制電路，采用軟、硬件結(jié)合的方法實現(xiàn)對發(fā)射機的顯示、控制和故障報警進行監(jiān)控，代替了傳統(tǒng)的復(fù)雜硬件控制電路。用LCD觸摸屏代替了原有的指針式儀表，使電流、電壓、及故障可以直觀的顯示出來，LCD觸摸屏能夠觀察機器的全部各種主要數(shù)據(jù)以及運行狀態(tài)并且可以實現(xiàn)快速操作控制和界面狀態(tài)顯示以及提高界面對話的便捷程度。采用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)對發(fā)射機的遠程監(jiān)控，做到無人值守，遠程監(jiān)控的功能。

3 結(jié)論

隨著科技的進步，越來越多的技術(shù)應(yīng)用到了中波廣播領(lǐng)域，提高了中波廣播發(fā)射機的效率，多種先進技術(shù)的應(yīng)用，促進了中波廣播發(fā)射效率的提高。未來的中波廣播發(fā)射機必然是以高效率、低功耗、體積小的高度集成為目標，在滿足工作需要的前提下降低能耗，提高設(shè)備的技術(shù)指標。

[1]李飛，呂毅.全固態(tài)中波廣播發(fā)射機維護技術(shù)探析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（9）：207.

[2]潘攀.中波廣播監(jiān)測的技術(shù)要點[J].廣播與電視技術(shù)，2010，37（5）：119-121.

G2

A

1674-6708（2016）177-0032-02

楊彬，內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺。