基于DRM 技術探討短波調幅廣播發射系統的數字化改造

王 琦

（國家新聞出版廣電總局564 臺，中國 北京 100000）

調幅是一種載波調制方式，一般來說，載波信號的瞬時幅度會受到調制信號的影響，其按照調制信號的規律性而發生變化。當前世界上的絕大多數中波與短波的廣播都是用調幅的方式進行調制。調幅廣播在很長的一段時間內都是全球各國基本的信息傳播手段，雖然其成本低、范圍廣但是傳輸質量不佳、容易受到干擾，隨著社會的發展變化以及越來越不適應當前人們的需要。DRM 標準時根據DRM 組織提出來的以30MHz 以下的數字調幅廣播標準。通過數字音頻壓縮、數字通信以及信號處理的技術，能夠將調幅廣播的優點很好的保留下來，同時能夠顯著提升其傳輸質量，同時還能夠提供文本、圖像以及數據等增值信息的服務，能夠很好的適應社會發展的需求。

1 DRM 數字調幅廣播

DRM 數字官博調幅技術是指基于原來的中波和短波的頻段中，占用9kHz 或者是10kHz 的寬帶，其質量能夠與調頻立體聲的相接近，這樣的數字廣播技術成為數字調幅廣播技術。DRM 就是數字調幅廣播技術，因此其滿足上述的基本技術，但是DRM 系統具有自身獨特的優勢：DRM 系統能夠使用正交頻分復用的調制方式，也就是OFDM 調制方式、能夠適用于多種不同寬帶傳輸方式、多種傳輸模式、能夠傳送音頻、文本以及數據等。一個DRM 系統前端結構包含兩類輸入信號：分別是已經進行過編碼的音頻與數據，在主業務復用器上形成信道；以及沒有經過主業務復用器而形成信道。

2 基于DRM 的數字化改造

2.1 基于DRM 的數字化改造理論分析

在模擬廣播發射系統中主要包含有電力系統、控制系統、發射機系統、監控和消防系統、節目傳輸系統等。但是實施數字化改造過程中，主要涉及到的就是控制系統與發射機系統。在控制系統與發射機系統的末端射頻的放大部分基本上一致的，但是前段的音頻信號的輸入與處理環節有著很大的區別。

利用模擬調幅廣播發射機對大功率的DRM 信號進行調制時，首先需要將DRM 大設計中輸出的調制信號進行分類，分成相位信號與包絡信號。首先將包絡信號送往發射機的音頻之路進行放大處理，相位信號則送到高頻之路實施高功率放大，隨后將放大的兩種信號送入混頻電路中進行相關處理，實現對DRM 信號功率的調制和放大。

模擬調幅發射機的音頻之路的信號處理使用傳統的方式應當是通過模擬技術或者是數字信號處理技術而實現的，如果不實施針對性的改造設計，要實現DRM 標準非常困難。一般的DSB 雙邊帶模擬廣播發射機上有兩條通道，射頻與音頻在到達高末管之前互相不發生作用，在高末管上進行合成與調幅。模擬音頻信號送到之后，首先實施強度控制，然后將信號送到PSM 控制器當中，將音頻信號轉化成為數字信號，通過濾波、抽樣校正等程序將信號送給功率控制器；再由功率控制器計算出功率模塊的數量，光纜會發出開啟或則是關閉的命令，并通過低通濾波形成高末屏壓。頻率合成器會產生射頻信號，首先經過衰減器，然后是寬頻帶放大器、驅動級放大器，最后將射頻信號送至末級放大器柵極，其輸出的調幅波通過網絡的調諧以及阻抗匹配之后就送入天線實施發射。與模擬廣播的不同在于DRM 數字廣播發送給發射機的音頻信號時通過數字化處理的，因此在發射機以及其他控制單元也需要進行相關軟件和硬件的改造。

2.2 基于DRM 的數字化改造方案

本次實施改造的使用是以瑞士公司生產的500kW 的短波發射機系統，其使用大型電子管非線性調制，音頻與射頻的通路是分開的，主要技術就是對模擬非線性的發射機進行改造。原發射機的輸入信號有兩種：分別是I/Q 信號和調相的射頻信號。前者用于音頻通路，控制系統獲取I/Q 信號之后對幅度信息進行計算，額按后對PSM 模塊實施控制，根據幅度的大小控制開關模塊，獲得相應的信號，送至高末級電子管放大器評級；而后者信號會發射至寬帶放大器，送至高末級電子管的柵極。

2.3 基于DRM 的數字化改造實施

2.3.1 低通濾波器的改造

根據方案，需要對PSM 調制器當中濾波器的頻帶寬度進行調整，由20kHz 調整為40kHz。現有的的PSM 通道濾波器接與調制器的后部分，將進行PSM 調制的開關頻率分量濾除，是沒有干擾的直流以及音頻信號送到射頻末級的對應陽極上。

2.3.2 音頻通路的改造

模擬調幅發射系統實施信號處理主要是將信號分成音頻與射頻兩種，隨后放大、通過高末級電子管實施調幅。實現數字廣播運行的關鍵就是實時信源編碼，完成之后的基帶信號導致調幅調相波。直接進行信號頻率的轉換效率非常低，所以需要使用分離幅相的方式，最后通過包絡復置實現大功率調幅調相波。音頻通路首先增加數字DRM編碼以及調制器，在增加對應的設備之后音頻信號會通過編碼處理以及幅相分離，然后對發送給發射機的PSM 控制單元以及合成器。

2.3.3 控制單元的改造

控制單元的改造主要是硬件控制單元的芯片改造以及軟件的升級，主要包括對PSM 控制系統、馬達以及順序控制系統進行改造。首先是PSM 控制系統：升級計算單元，增加I/Q 信號的取模算法，并將信號的幅度計算出來，將自檢單元改造升級，添加編碼器以及調制器的檢測功能；馬達控制系統：在調整低通濾波器的過程中增加電控開；順序控制系統：將數據采集單元設計，在DRM 模式下，控制系統數據采集工作與以往不一樣，項目和容量都有了較大的變化，充分擴展新的數據單元的容量與性能，使其能夠給予控制單元的要求進行數據的選擇與發射，將控制器的單元更新，添加在DRM 模式下工作的順序、命令和控制流程等，讓發射機系統能夠穩定運行，將表值信號單元擴展更新。

3 結束語

在實施數字化改造之后對其進行實驗和驗證，相關數據顯：首先，信噪比的指標與預期值相一致，只有在短波頻率非常高的頻段，信噪比才會較低；發射機的整體運行效率滿足指標；調諧時間均不超過兩分鐘，與設計指標一致；此外，自動延時調整、輸出頻率均滿足相關指標。傳送的音質非常清晰，證明改造是成功的。

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