淺談中波廣播發射機的技術發展

楊 彬

內蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發射中心臺，內蒙古包頭 014010

淺談中波廣播發射機的技術發展

楊 彬

內蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發射中心臺，內蒙古包頭 014010

隨著科技的進步，越來越多的技術應用到了中波廣播領域，提高了中波廣播發射機的效率，多種先進技術的應用，促進了中波廣播發射效率的提高。本文簡要介紹了全固態中波廣播發射系統的組成，通過對全固態中波廣播發射系統的詳細介紹，體現了中波廣播發射機技術的重要性。

全固態；中波廣播；發射系統

1 概述

一直以來，中波廣播都是信息傳播的重要途徑，是廣播電視領域中非常重要的組成部分。中波廣播發射機的發展是調制方式逐步完善的過程。早期的發射機采用真空電子管進行調制，工作方式為模擬調制，因此發射機存在著固有的非線性和線性失真問題，所以很容易產生自激振蕩問題，會導致整機效率非常低，同時真空電子管的使用壽命短，導致電臺的維護成本高昂。后來隨著技術的發展，中波發射機逐步采用晶體管和脈寬調制技術，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指標。然而使得中波廣播的調制方式和音頻處理真正發生飛躍性改變的是全固態發射機，全固態發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制方式密不可分，數字調制的轉變是調制方式的重大變革，不僅大幅提升了整機的穩定性，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的傳播方式，傳輸距離會隨著發射功率的增加而增加。中波廣播發射功率在向外輻射的過程中受到多徑干擾的影響不大，信號傳輸的質量不會發生較大的變化，同時由于采用AM調制方式，解調方式比較簡單，接收機容易制造和普及，因此中波廣播一直是數十年來的重要廣播覆蓋手段。當前中波廣播發射系統在廣播行業方面仍占據著重要的位置。

2 中波發射機系統的組成

目前的中波發射機系統由電源系統、音頻調制系統、射頻系統、冷卻系統和監控系統這5部分一起構成。

1）電源系統。電源系統通過整流模塊把交流電源轉化為不同電壓值的直流電源，分別為發射機的音頻調制系統、射頻系統、監控系統提供動力電，并根據冷卻系統需要來提供直流電源或者交流電源。

2）音頻調制系統。在脈寬調制發射機中，輸入的調制音頻信號被轉換為脈沖寬度信號，由功放系統對脈寬調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的脈寬調制脈沖信號，它提供了射頻功率放大器的工作電源，對功放系統輸出的RF電壓進行調制實現幅度調制，得到調幅波信號。

在數字幅度調制發射機中，把控制射頻輸出功率的直流信號和經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變化的模擬信號，然后通過模/數變換器變成離散的二進制數字音頻信號。數字音頻信號被調制編碼電路編碼后對發射機功率進行控制，決定開啟和關閉功放模塊的數量，確定發射機輸出功率的電平。

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

3）射頻系統。信號源：頻率合成技術在全固態中波機中得到了廣泛的應用。它既能保證中波發射機輸出頻率的穩定度和準確度，又能適應更換頻率的需要。溫補晶體振蕩器電路為DDS數字頻率合成器提供基準頻率，高精度的基準頻率經倍頻器電路倍頻后作為DDS電路的參考輸入頻率，單片機和撥碼預置電路確定了載波頻率的控制字，頻率控制字對應確定頻率合成器輸出的載波頻率，通過改變撥碼開關來產生相應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，以便于使用和調節，與主功率放大不同，前級放大是非調節式的，最后是阻抗轉換和阻抗匹配的實現。

功率放大器：調制信號要想獲得足夠大的射頻功率就必須經過功率放大器進行放大，然后才能被輸送到功率合成器。當前大中功率發射機都采用循環調制編碼技術，該技術可以使發射機機的RF功放系統的功放模塊按照一定的順序交替開啟和關閉，使功放系統產生的熱量可以平均分配給整個系統的每個模塊，同時當個別功放模塊產生故障時，循環調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。因此該技術的采用使功放系統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管的使用壽命，而個別模塊的故障也不會影響發射機整機的功率輸出，對發射機的失真、噪音和頻響等技術指標沒有任何影響。為了節約發射機的能耗，且不影響接收機接收的音頻信號質量和信號覆蓋的范圍，當前的調幅發射機一般都具有浮動載波技術，采用該技術發射臺大幅度的降低了設備運行成本。因為數字循環調制發射機調制級的“音頻+直流”參數決定了其輸出功率和調制度的大小，其中輸出載波功率的幅度由輸入直流信號的幅度決定。當調制度大而載波功率較小時，會出現負峰削波現象，通過檢測負峰輸出電平來控制載波功率的電平幅度。浮動載波技術在確保不改變邊帶功率的條件下使載波功率隨著調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確保了當調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調幅波信號。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信號饋送給輸出網絡的帶通濾波器。

輸出網絡：輸出網絡的主要作用就是保證信號質量，濾除掉不需要的音頻帶外諧波和雜波成分，使已調波信號變成光滑的正玄波信號，實現發射機與天饋系統的阻抗匹配，當天饋線系統發生較大的變化導致輸出網絡與不能實現良好的匹配，將會導致發射機出現較大的駐波現象，必須對輸出網絡進行調整使天線駐波比在合適的范圍內。

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

5）監控系統。隨著智能控制技術的發展，發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、硬件結合的方法實現對發射機的顯示、控制和故障報警進行監控，代替了傳統的復雜硬件控制電路。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據以及運行狀態并且可以實現快速操作控制和界面狀態顯示以及提高界面對話的便捷程度。采用計算機網絡技術，實現對發射機的遠程監控，做到無人值守，遠程監控的功能。

3 結論

隨著科技的進步，越來越多的技術應用到了中波廣播領域，提高了中波廣播發射機的效率，多種先進技術的應用，促進了中波廣播發射效率的提高。未來的中波廣播發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，提高設備的技術指標。

[1]李飛，呂毅.全固態中波廣播發射機維護技術探析[J].數字技術與應用，2013（9）：207.

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

G2

A

1674-6708（2016）177-0032-02

楊彬，內蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發射中心臺。