數字AM廣播發射系統關鍵技術和前景

廣東省廣播電視技術中心 劉 裕

隨著互聯網的普及和移動通訊的快速發展，人們從最初通過單一的廣播獲取信息的方式已經發展成通過電視、互聯網、5G移動通信等多種方式，對廣播行業的發展產生深刻影響；在互聯網、移動通信等技術還沒有被推廣和普及的時期，AM廣播通過發射機向廣大聽眾傳遞信息，承擔了傳遞信息、豐富人們生活的重任；但隨著互聯網、移動通信等傳播技術的不斷發展，作為我國廣播行業發展最早、覆蓋范圍最廣的AM廣播，已經產生深刻影響。如今，5G時代的到來，進一步助推了新媒體的發展，也給廣電傳統媒體帶來了前所未有的沖擊；為了更好適應新時代，AM廣播技術也需要不斷的發展和創新。本文介紹了數字AM廣播的發展歷程，分析了數字AM廣播發射系統的發展狀況，對數字AM廣播發射系統關鍵技術的發展前景進行探討。

AM廣播是人類最早通過無線發射機和收音機向聽眾傳送聲音信息的，誕生至今，已經歷了二百多年的歷史，AM廣播覆蓋了中國大部分的群眾，是國家宣傳黨中央的政策方針，團結全國各族人民的重要渠道；AM廣播信號在廣闊的農村和較遠的山區傳輸效果比較好，是廣大群眾取得外界新聞的重要渠道和載體。AM廣播的發展，對維護空中電波秩序，保證AM廣播高質量播出，進一步提高其覆蓋效果，向人民群眾提供高質量的廣播服務，具有重要的、不可替代的作用。

國家標準規定：中波廣播的載波頻段范圍在531-1602kHz之間，即波長為564.97-187.27m。中波廣播的最小載波頻率間隔規定為9kHz；它擁有天波和地波兩種傳播方式，是我國國內廣播信號傳輸的重要技術手段；如今，互聯網和移動通信高速發展的情況下，數字化、智能化已成為未來新的發展方向，AM廣播作為傳統媒介的代表，必須要重視做好AM廣播關鍵技術的發展和研究等相關工作，進一步與智能化的互聯網發展趨勢相匹配。因此，結合現階段AM廣播發射系統運行情況，對數字AM廣播發射系統關鍵技術和前景進行探討，對AM廣播技術的發展和創新具有重要的意義。

1 數字AM廣播的發展歷程

中波廣播發展至今，主要經歷了3個階段：第1個階段，最早期是電子管中波發射機，主要采用發射機的末級直接進行柵極調幅技術，因為早期發射機的占地面積比較大、發射效率比較低下，而且音質也比較差，傳輸必須耗費的資源相對比較高，所以，早期的AM廣播技術很難得到大力宣傳和廣泛使用；第2個階段，到了20世紀70年代至80年代，發展成晶體管與陶瓷管發射機，AM廣播發射機采用末級自動屏調和屏簾同調技術，提高了發射機的效率和廣播質量，發射機的體積、發射頻率和音質都得到了有效改善和提升；第3個階段，進入20世紀的90年代，晶體管的制造成本下降和技術的不斷提高，研發出了大功率半導體器件，AM廣播逐漸朝著數字化的方向發展，隨著相關技術的不斷研發和推廣，使AM廣播發射機的效率大幅度提高，廣播質量顯著提高。

圖1 數字AM廣播發射系統方框圖

2 數字AM廣播發射系統（圖1）的基本組成

2.1 射頻功率系統(RF系統)

射頻功率系統(RF系統)主要由激勵信號源、功率合成器和擴大器3個部分組成；在射頻功率系統(RF系統)中，功率合成器主要負責射頻信號的合成，前置驅動可以使載頻信號被進一步放大，調配網路和帶通濾波器等組成的發射機調諧網絡，可以微調偏離阻抗的天饋線系統；帶通網絡的作用是濾波和阻抗匹配，濾除音頻通帶外的不需要頻譜部分，光滑處理成典型的調幅信號，最后完成射頻功率A/D（數模）轉換。

2.2 音頻處理系統

音頻處理系統主要由音頻處理板、A/D（模數）轉換板、調制編碼板3個重要部分組成，音頻處理板包含音頻輸入電路、部分發射機功率電平控制電路和音頻工作補償電路，可對廣播發射系統發射的音頻信號進行控制，保障音頻輸出質量，并提高輸出速度；A/D轉換板是將音頻處理器送來的“音頻+直流”信號變換為分散的數字音頻信號；調制編碼板的重要作用是控制和轉化二進制編碼的音頻信號，調制編碼板接受12位數字音頻信號，經編碼驅動后形成功放模塊的開關信號，采取這種方式控制功放的開關能有效地降低發射系統的音頻失真，維持功放模塊的穩定工作。

2.3 監測系統

監測系統，主要負責系統監控和自動警報。開/關機控制邏輯對高壓電源模塊進行控制，并且生成對應的控制信號，控制發射機的各個部分工作狀態；監控系統處于廣播發射系統的內部，對發射系統實施強有力的保護，故障處理電路對發射系統各個部分進行反饋和控制，如果出現異常情況會立即發出報警信號，確保整個系統安全地、高效地運轉。

2.4 控制系統

控制系統，主要是數字廣播發射系統擁有一個智能控制模塊，采用了計算機、互聯網、人工智能等技術將射頻功率系統、音頻處理系統、供電、監測等系統等相關系統進行智能互聯，從而對整個廣播發射系統進行自動、智能化管理，提高發射系統運行的穩定性和實現智能控制。

3 數字AM廣播發射系統的三大關鍵技術

3.1 浮動載波技術

發揮調幅廣播發射機覆蓋強、收聽效果好的優勢，進一步降低能耗問題，適應國家的低碳環保要求，對發射機的輸出功率有非常重要作用的是調制模塊的音頻和直流參數，直流對輸出的載波功率有較大影響，如果載波電平出現的數值不大的情況，會出現“負峰平頭”現象，可以采用負峰檢測器進行優化，輸出的載波電平可以得到有效控制。

3.2 循環調制技術

循環調制技術使射頻中的各個功放單元能夠高效循環運行，有效降低各個功放模塊的溫度，進一步提高工作效率，設備的使用周期延長；該技術的廣泛應用，還可以智能檢測功放單元中存在的故障問題，將故障功放單元自動替補和退出，保證發射機在有個別功放單個單元發生故障時，輸出的功率不變、調幅度不變、三大指標不變，能夠長期保持安全穩定運行。

3.3 智能控制技術

智能控制技術的控制系統采用微機智能控制，系統的重要組成部分為計算機監控器，它對整個發射機進行實時控制和管理，它用一個設置在發射機上的液晶顯示屏，通過按鈕對發射機實行本地控制；通過調制解調器，可以實現遠程對發射機的顯示和控制，實現智能化控制；液晶顯示屏可以動態直觀地顯示發射機現行的工作狀態；控制系統可以將控制板采集到的入射功率、反射功率、功放電壓、天線零位、濾波器零位和發射機各個部分的工作狀態進行時實監視；依托互聯網，應用信息技術、智能化、自動化等新技術，實現“有人值守，無人值班”的模式。

4 數字AM廣播發射系統分析

4.1 數字AM廣播發射系統亮點

AM廣播數字化是未來發展的方向。首先，數字AM廣播發射技術提高了輸出信號的穩定性和工作效率；通過數字AM發射系統關鍵技術，轉換了音頻信號和射頻輸出信號，輸出的信號經過了數字化變換，優化了處理后的音頻質量；其次，數字AM廣播抗干擾性能很強；此外，智能監控系統監控著發射機系統各個部分實時運行狀況，監測到故障情況會發出警報信號提醒，系統的可靠性也得到進一步提升；最后，數字AM發射系統更換一個適配器后，容易實現數字化升級，改造為DRM數字廣播發射機（如圖2所示），更加節能環保，經濟效益得到了明顯的提升，符合低碳環保發展趨勢。

圖2 數字AM發射系統更換適配器，升級改造為DRM數字廣播發射機

4.2 數字AM發射系統現狀

數字AM發射系統雖然具有明顯的優勢，但應對互聯網和移動通信的強大攻勢，數字AM發射系統必然受到嚴峻的挑戰；隨著信息互聯的多樣化發展，廣大群眾已經不再只通過簡單的收音機廣播和外界聯系，就算是郊區、邊疆等偏遠地區，互聯網和移動通信也得到快速發展和布局，數字AM發射系統以后應對的重要問題是市場規模縮小和用戶的大量流失；此外，和5G、AI等新的智能技術比較，傳統AM廣播已經經過了長期的發展，對數字AM廣播新技術的學習和資金的投入還需進一步加大。分析各種情況，近段時間以來AM廣播的發展仍然面臨嚴峻挑戰，為了走出發展困境，數字AM廣播能繼續在媒體行業中立于不敗之地，需要從政策、人才、資金等多方面支持。

5 數字AM發射系統的發展前景

數字AM廣播發射系統通過不斷的發展和實踐，獲得了不錯的成績，優化了傳統AM廣播發射系統，發射機的播出效果和工作效率等方面得到很大的提升；隨著技術的不斷發展，數字AM發射系統朝著高度集成化、模塊化、智能化方向發展，將發射機更多關鍵參數、數據采集到LED顯示屏和計算機控制系統上，實現全方位實時智能監測。例如，加拿大Nautel公司設計的100kW全固態數字AM發射機，整機只需4個25kW的功放模塊，而且實現了熱插拔替換功放模塊的功能，當功放模塊出現故障，在不關機的狀態下就可以更換功放模塊。數字AM發射系統智能化管理具有很好的發展前景，創新的智能技術和更好的音質效果，將會迎來新的發展機遇。

5G時代已經到來，面對激烈的市場競爭，對傳統AM廣播的發展造成了一定沖擊；隨著科學技術不斷發展，AM廣播的數字化發展是未來發展方向，數字AM廣播發射系統有效解決傳統AM廣播遇到的問題，音頻傳輸效率和發射機工作穩定性得到進一步提升；新時代的數字AM廣播發射系統，應不斷向多元化、模塊化、智能化的方向創新，結合人工智能技術，不斷加大人才和資金投入，推動發射技術高質量發展，不斷取得新突破。