短波廣播發射機技術的發展探討

何金輝

國家新聞出版廣電總局八七一臺 572600

目前，短波廣播發射技術主要應用在兩個方面：一是軍事通信，二是民用廣播。隨著科學技術的不斷進步與發展，發射機內部元件技術的不斷改進等，使新一代發射機的性能更加良好，操作性和可靠性都有了更大的提升。以下，對短波廣播發射機技術進行綜合性的介紹。

1 短波廣播發射機概述

在短波廣播系統中，短波廣播傳播的是電磁波，傳播的主要途徑是依靠電離層反射。存在的缺點是，由于電離層的不穩定性，在任何一個固定服務區的接收效果會隨著電離層的變化而時強時弱有時甚至接收不到信號。因此，我們要依據不同地區、年份、季節及晝夜的不同時間來改變發射機所使用的頻率，以求得電波的穩定傳播，進而得到最佳的傳播效果，所以短波要時常換頻。并且與其它頻段相比較而言，短波信號不穩定，衰落比較嚴重。這時就需要大功率短波發射機通過一定的方式來傳輸信號。

大功率的短波廣播發射機在較遠距離進行通信時，有如下優勢：第一，能夠提高接收機信號的質量，從而使信號更加清晰。第二，提高信道的通暢率，加快數據傳輸速度，保證數據傳輸任務及時有效完成。第三，即使在惡劣的環境下，或者受到電子干擾的時候，依然能夠保證通信質量。

2 短波廣播發射機的發展概況

隨著科學技術的進步，短波廣播發射機經過不斷的技術革新和改造，歷經了人工調諧向自動調諧的轉變、窄帶向寬帶的轉變、模擬信號向數字信號的轉變，以及人為手動控制向自動控制的轉變后，終于實現了功能和性能兩個方面上的提高。我國的短波廣播發射機到目前已是第三代，其發展過程共分為三個階段，簡要介紹如下：

第一代短波廣播發射機使用窄帶放大器，人工調諧匹配，模擬式的電源和激勵器，整機人為手動進行控制。其優點在于：線路設計比較簡單，元件由國內自主研發。缺點是設備采用人工調諧匹配，導致更換頻率花費的時間長；人為操作過程中萬一出現失誤，容易導致設備損壞。

第二代短波廣播發射機出現在20世紀80年代以后。第二代短波廣播發射機的改進之處在于：第一，功放管的材料由玻璃外殼電子管改進為金屬陶瓷電子管，提升了性能的優良性。第二，將人工調諧技術改進為自動調諧技術，從而避免了人為操作過程中出現的失誤。

第三代短波廣播發射機逐步發展于90年代中期，其優點在于：第一，電源和功放都是模塊化設計，并且加入了冗余理念，提高了設備的使用性能。第二，大功率短波發射機電子管使用的數量逐漸減少，半導體器件的功率等級逐漸提高。電子管的結構和性能不斷改進增強，冷卻方式越來越完善，大大提高了其穩定性。第三，使用了寬帶放大器，因為寬放工作頻帶寬，所以不需要調諧，縮短了換頻時間，能夠提高工作效率。

3 短波廣播發射機的關鍵技術

3.1 開關電源模塊技術

短波廣播發射機的工作環境要求很高，尤其當工作對象是駐波較大的頻率點時，容易導致電源承受過大的電流荷載。這時，電源模塊的自動保護功能就要起到作用，保證電源不受損壞。此外，開關電源模塊應當在設計時采取冗余理念，設置雙電源或三電源，即使主電源損壞不能工作，備用電源仍然能夠保證發射機正常運行和工作。除冗余設計外，電源模塊效率越高、噪聲越低，短波廣播發射機的整體性能就越好。

3.2 功放技術

大功率短波廣播發射機的核心是功放部分（主要包括電子管放大器和PSM功率模塊放大器），決定了發射機性能的好壞。功放部分如果工作帶寬較寬、失真率較低、效率較高，那么發射機的設計就是成功的。

3.3 低通濾波技術

既滿足濾波的要求，又能夠承受額定的功率，這是大功率低通濾波器的要求。所以，在濾波器的設計上，電容器和電感線圈要求質量一定要好，必須是高Q值，并且損耗盡量低，同時要科學設計回路和結構。只有這樣，低通濾波器才能夠滿足最初提出的兩個要求。

3.4 脈沖階梯調制技術

脈沖階梯調制技術是把主整和調幅器化整為零，由多套（現一般為48套或52套）低壓整流器串聯而成。每套整流器受控于電子開關（IGBT）,這些電子開關又受控于直流控制信號和音頻調制信號，從而使射頻被調級獲得載波點的直流屏壓和高電平的音頻調制電壓。

4 短波廣播發射機的市場發展趨勢

4.1 市場分析

根據發射機的電路原理的不同，目前市場上的發射機共有3種類型：

1）模擬發射機

顧名思義，模擬發射機只能接收模擬的音頻信號，放大或限幅音頻信號都是采用模擬的形式。在這其中，比較常見的就是脈沖階梯調制模式。該模式是模擬發射機的典型調制模式，簡稱為“PSM”模式。

2）半數字化發射機

半數字化發射機在接收模擬音頻信號的基礎上，還能夠接收數字音頻信號。對立體聲的編碼、音頻信號的處理，由數字信號處理器（DSP）完成。立體聲復合信號通過轉換器轉變為模擬信號，然后對VCO進行調制。和模擬發射機相比，唯一的不同是在立體聲復合信號發生之前是數字化的，被稱為“DSP+PLL”模式。

3）數字發射機

數字發射機則是運用了軟件無線電技術，從音頻到射頻的全過程都采用數字化。它所接收的信號都通過數字信號處理器完成處理，調制過程通過直接數字調制合成器完成，從而實現全過程的數字化，被稱為“DSP+DDS”模式。

4.2 市場變化方向

1）更加真實、更加形象的音質

短波廣播通過數字化處理后，能夠對音質進行優化，甚至能夠達到CD的質感。更加形象和真實的音質，會帶給人更加愉悅的享受。

2）更高的工作可靠性

隨著發射機技術的不斷改進，采用集成電路代替彼此獨立的元件。內部結構更加簡單，可靠性大大增強。

3）實現功能上的最大化

軟件無線技術的實現，是在設備的硬件設施不變的前提下，搭載不同的軟件系統。新型的發射機就利用了軟件無線技術，從而實現不同的功能。如此，一方面有利于廠家的生產組織，另一方面可以提高發射機的自身性能。

4）雙路音頻的自動切換

將模擬音頻和數字音頻兩種模式都接入到發射機中，能夠應對系統功能較高的環境要求，從而實現音頻功能在模擬與數字之間的自由切換。這樣的設計，一方面不會在外部增設音頻的應急切換器，另一方面能夠提高發射機的穩定性，提高使用性能。

5）實現遠程動態監控

在發射機中加入軟件通信技術，能夠實時監測發射機的運行狀態及工作情況，同時，結合計算機信息技術，可以實現發射機的遠程控制，并在故障診斷工作中發揮巨大的作用。

5 短波廣播發射技術的發展前景

5.1 多媒體

實踐證明，廣播聽眾感興趣的部分只是內容，而不是使用了什么樣的廣播技術。結合聽眾的意愿的和當今社會的發展狀況可以得知，單純的聲音廣播在未來不會有很大的發展前途，會逐漸轉變為數字多媒體廣播（DMB），以此滿足社會中不同人群的不同需要。

5.2 數字化

在未來，隨著社會和科學技術的發展，解決模擬廣播的唯一途徑就是轉變為數字廣播。廣播機構進行數字化改造，能夠實現節約功率和節約頻譜的兩大好處。并且，隨著數字壓縮技術的發展與進步，頻譜的利用率會越來越高。

數字化應用在廣播上的前景是好的，但是，應該認識到，數字化的發展是一個漫長的過程。想要目前廣泛應用的模擬廣播終止使用，還需要很長的時間。從世界范圍看，歐洲計劃在2015年完成DAB和DMB取代模擬廣播的工作；而DRM成為廣播的主流，至少需要15到20年的時間。而我國廣電主管部門提出：要充分利用高新技術帶來的成果，加快傳統媒體向新興媒體的改造與發展。2010年，我國廣播影視取得很大進展，基本實現了由模擬信號向數字信號的轉變，從而形成了功能多樣、技術先進的廣播影視數字化體系。

5.3 交互式服務

在未來，廣播網絡為了適應現代科技和網絡技術的發展，將會和通信網絡逐漸融合，使廣播由單向式服務轉變為交互式服務。如此一來，能夠擴大廣播的受眾人群，滿足更多聽眾的個性需求。

5.4 廣播形式多樣化

在未來，廣播受眾人群能夠通過更多的途徑獲取服務、收聽廣播，例如：衛星廣播、互聯網廣播、數字電視廣播、數據廣播等。形式的多樣化，能夠推動廣播的不斷發展。

5.5 接收設備先進化

數字化技術使得接收設備小型化、多制式，具有移動性。目前而言，衛星廣播隨身聽已經可以做的和MP3一樣大小，能夠接收衛星廣播，不受時間地點的限制。并且，對于你喜歡的節目，可以進行50個小時以上的存儲。

伴隨著經濟的發展，汽車的數量逐漸增多，許多人的時間都是在汽車上度過的。未來的廣播必須實現高質量的移動接收，通過節目內容和形式上的豐富，滿足受眾群體的需求。

未來會出現多種形式的數字廣播，而模擬廣播在市場上也依舊發揮著余熱。這就要求數字接收設備在設計與制造時，充分考慮新舊兩種不同的形式，使設備既能夠接收原有的模擬廣播，又能夠接收數字廣播。

6 結論

短波廣播發射機在過去一直以模擬信號模式運行，為廣播聽眾帶來了精神上的愉悅。放眼未來，數字化形式將成為廣播的主流，并且配合應用各種先進的科學技術。我們相信，短波廣播在未來一定會再次發揮自身的獨特魅力，為受眾群體帶來更加精彩的節目。

[1]張傳明.淺析廣播發射機的相關技術及發展趨勢[J].中國新技術新產品，2013(18).

[2]孫英男.短波廣播發射機高前級固態化實驗[J].中國科技信息，2013(10).