500kW 發射機音頻處理器工作原理和特性簡介

高俊鵬

(國家廣電總局 五九四臺，陜西 咸陽 712000)

0 引言

音頻處理器就是廣播傳輸系統環節中關鍵設備之一，它對播音質量的影響起了一定舉足輕重的作用。廣播發射機的三大技術指標以及音頻光信號在傳輸過程中的噪音和衰耗問題，使得合理使用音頻處理器顯得尤為重要。下面就從9200 音頻處理器的工作原理和特性進行分析。

1 9200 音頻處理器工作原理

首先將輸入信號經高、低通濾波器濾波后，再送往一選通(脈沖)AGC 電路以得到穩定的驅動電平，AGC 輸出經分頻段均衡器分別對輸入的高、中、低頻段信號進行均衡；再送往五頻段限幅器壓縮，通過對大信號的限幅壓縮，減小大小信號間的差異，即通過減少聲音的動態范圍來增加聲音信號密度，提高發射機的平均調幅度，達到提高響度的效果；再送往削波器對超起限電平信號進行削波，削波處理后的信號經多頻段低通濾波器以濾除削波失真，接著信號被送往過沖補償器進行失真補償，最后信號送到輸出均衡器進行進一步均衡后輸出，經D/A 轉化后可變為模擬輸出，有數字AES/EBU 口輸出。具體處理的結構框見圖1。

圖1 9200 音頻處理器結構示意圖

1.1 9200 音頻處理器性能特點

從技術工程上講，就是在節目信號傳輸過程中，將人耳可聽的頻率范圍劃分幾個頻段，又分別對各個頻段加以壓縮或限制，這就稱為多頻段壓縮器。在防止它被過度調制的同時，又要保證獲得最好的信噪比和音頻帶寬。9200 音頻處理器可控制增益，控制范圍達25dB；可提供穩定的節目源電平，防止發射機過調打火或調幅度不足；在不產生可聽見的負面影響下，能夠增加聲音的密度和響度，提高發射機的平均調幅度；能夠通過節目的均衡調整，使收聽效果不至于產生常見的高、低頻衰落現象，更符合人耳的收聽習慣；可根據需要，適當控制發射機的帶寬。總之對音頻進行處理的主要目的，是在符合峰值調制的限制范圍內，盡量增加主觀感覺的響度效果體現。

1.2 9200 音頻處理器上機前的設置

使用前的參數設置及其調節主要包括：高、低通濾波器的頻段設置；高頻均衡中的預加重設置，數字輸入電平校準及模擬輸出電平調節；檢驗調幅發射機在調制限度允許的輸入范圍內是否有過調或瞬時抖動現象；校正發射機的方波與高頻均衡響應等。

在高、低通濾波器的頻段設置時，高通濾波器的截止頻率設為50Hz，在低通濾波器中的截止頻率取8kHz；預加重時間常數選50μs；在校準數字輸入確保處理器的預置在其可取的范圍內運行，通過觀察面板的AGC 增益衰減表并調節參考電平，以達到需求的平均AGC 電平。各處理器的輸入參考電平設置在-10～-20dB 且各不相同；在調節模擬輸出電平時，按照選用的模擬輸出口調節面板對應的調節螺絲，觀察示波器顯示的射頻包絡，按廠家推薦，借助其內部發生器產生的400Hz 測試用單音頻給定電平，并調整螺絲使發射機的負向峰值調制度達90%。在調制限度允許的輸入范圍內檢驗調幅發射機是否有過調或瞬時抖動現象，若有此現象，在發射機的模擬輸入兩端各串一個300Ω/-5%、1/4W 的碳質電阻后，過調及瞬時抖動現象都能得到較好的控制。

發射機的均衡調節是對3 個輸出均衡的調節，3 個輸出均衡是相互的并可同時運行。對輸出均衡器的調節包話：低頻增益調節(決定輸出均衡器在傾斜均衡段最大低頻校正量)、傾斜均衡段的低頻頻點調節(決定輸出均衡器在傾斜段響應開始上升大約+3dB 的頻點)、高頻延時點調節(決定輸出均衡器在補償發射機及天線系統等引起的不恒定延時，開始相位補償的延時均衡段頻率)、高頻儲放頻率調節(決定對輸出均衡器在儲放均衡段開始進行高頻響應的滾降頻率，以補償發射機和天線系統的過調響應)。

調節低頻增益時，借助其內置的方波發生器產生一定電平的125Hz 方波信號進行調節。首先，設置低頻增益參數，使低頻提升量最大(以使響應最接近直接耦合的效果，并可充分運用方波響應)，然后逐步降低。最后調節參數可在獲得最好響應的小信號與大信號間取折衷值，并要求確保參數設置使發射機獲得最高的平均調制度，而不會產生可聽見的失真。

高頻延時頻率調節與高頻儲放頻率調節是相互影響的，借助其內置方波發生器產生的1kHz 的方波做一般性調節，直到改送廣播節目信號時的瞬時擾動減少到最低限度。

2 9200 音頻處理器數字I/O 板工作特性

2.1 數字輸入接收器和采樣率轉換

數字輸入接收器（位于數字I/O 選擇板上）采用AES/EBU 的接口格式（AES3-1992）接收數字音頻信號。接收器和采樣率轉換器結合在一起可以接收采樣速率范圍在在25KHZ 到55KHZ 的數字音頻信號，除此之外，它可以以32KHZ、44.1KHZ 和48KHZ 的采樣率對信號進行采樣。AES 接收器解碼接收到的音頻信號并送到采樣率轉換器，采樣率轉換器按照32KHZ、9200-D 的采樣率對輸入信號進行采樣。通過一個同步串型接口，采樣率轉換器把一個以32KHZ 速率采樣后的音頻信號送給DSP 芯片處理。

不同的數字輸入信號通過一個1：1 的脈沖互感器（T600）被接收到，T600 的跨繞線電容很低，為高頻信號提供了一個高隔離度的接口模式，IC600 是一個專門用于AES/EBU 數字音頻接收的集成電路，它包含一個鎖相環路，可以恢復時鐘和包含在AES/EBU 中的同步信息，一個施密特觸發器在輸入端提供一個延遲的50mv 電壓可以消除噪音，AES/EBU 的輸入端電阻為R600，阻值為110 歐。

IC600 的2、6 和27 管腳是一個輸出鎖存器，為AES/EBU 提供狀態信息。在鎖存器上的信息通過三態數據緩沖器IC601 提供給了Z-180 的數據總線，STATSEL 信號從IC609 的12 管腳被應用于IC600 的16 腳，當狀態選擇信號是高電平，IC600 的2、6 和27 腳包含了通道狀態位的信息，當STATSEL 是低電平，IC600 的2、6 和27 腳包含了輸入采樣率和一些錯誤信息。Z-180 讀取這些信息以決定是否是一個有效的AES/EBU 信號，以及是否就是目前的采樣率。通道選擇信號被用來選擇通道A 或通道B 狀態位是否是IC600 所存器中的信息。當狀態選擇信號是低電平，通道A 可用，反之，當狀態位是高，通道B 可用。

MCK 的時鐘輸出位于AES 接收芯片的19 腳，是輸入端接收信號采樣率的256 倍。當輸出采樣率與輸入相等并同步時，這個信號用來驅動AES/EBU 發射器的輸出。

SRC 的 芯 片MSDLY-I，BKPOL-I 和TRGLR-I 管 腳 可 以 對AES/EBU 接收芯片的接口進行配置，SRC 的1 號腳與高電平相連，可以減少芯片組的時延大概700 微妙，而不是3MS，但是采樣率方面會有變化，如果SRC 的28 腳為高，則SRC 采樣率的變化會變慢，而此所導致的結果減少了采樣率的抖動。

2.2 數字采樣率轉換和輸出

一個輸出采樣率轉換芯片（位于數字輸出選擇板）可以將32KHZ、9200-D 的系統采樣率轉換為標準的32KHZ、44.1KHZ 或48KHZ 的采樣率。一個數字音周發射芯片可以對AES/EBU 接口格式的數字音周信號進行編碼，一個同步串行接口被用作所以的內部芯片通訊。

由DSP IC707 的SAI 輸出端口SDO0(PIN 47)輸出的處理后的數字信號被異步采樣率轉換芯片IC615 的3 腳接收，由系統時鐘電路提供的2.048MHZ 位時鐘信號提供給末級的DSP 和SRC 芯片。IC707 芯片通過它的50 腳接收一個32KHz 的時鐘，用來設置單字向雙字轉換的時間。SRC 在它的6 腳接收一個32KHZ 的時鐘信號，這個時鐘信號被SRC 用作描述兩個通道的采樣率，DSP 的輸出采樣可以確保SRC使用的采樣率與模擬輸入的采樣率是同步的。

晶振Y602 通過其2 號腳為SRC 提供了一個16.384MHZ 的主時鐘，此主時鐘頻率允許SRC 的輸出采樣率在30KHZ 到50KHZ 之間。SRC 的13 腳是一個低電平有效的復位信號，此信號來自于復用器IC610，由Z180 通過IC609 的2 腳或IC605-D 的8 腳控制。

SRC 芯片的MSDLY-I BKPOL-I 和TRGLR-I 管腳可以對末端DSP 芯片IC707 的接口芯片進行配置。SRC 的1 腳是高電平時，可以使芯片的延時降低到700 微妙，而不是以前的3 毫秒，但需要在采樣率方面做出損失，28 腳為高電平時，可以解決采樣率的變化和抖動的問題。

3 結束語

通過對9200 音頻處理器工作原理和數字I/O 選擇板特性的了解，更好的明確了音頻處理器的工作方式和其在廣播發送中的重要地位；上述論述肯定又不全面的地方，在今后工作中還需要不斷的總結和分析，才能做好的500kW 維護發射機的維護工作，確保發射機高效可靠穩定運行。